SU590663A1 - Цифровой измеритель скорости распространени ультразвука - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  ультразвуковым методом и может быть использовано при создании автоматизированных систем контрол .

Известен измеритель скорости звуковых волн, содержащий высокочастотный генератор , двухканальное входное устройство с преобразовател ми и усилител ми, пересчетное устройство, триггеры и дещифратор 1.

Иедостатком его  вл етс  необходимость выполнени  дополнительных математических операций дл  получений значений скорости ультразвука.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  цифровой измеритель скорости распростраиени  ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, преобразователи, двухканальный приемннк, ключ и счетчик, вход которого нодключеп к выходу генератора, генератор стабильной частоты и частотомер 2.

Недостатком его  вл етс  также необходимость выполнени  донолнительных математических операций н невозможность определени  скорости ультразвука при однократном измерении.

Целью изобретени   вл етс  автоматизаци  процесса измерени .

Дл  этого предлагаемый измеритель снабжен последовательно соединенными триггером , первый вход которого подключен к первому входу частотомера п приемнику, а второй вход - к выходу частотомера, дополнительным ключом, дополнительным счетчиком и каскадом сравнени , входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика, каскадом ИЛИ, выход которого подключен к

входу дополнительного счетчика, первый вход - к второму входу частотомера и выходу генератора зондирующих импульсов, а второй вход - к третьему входу частотомера и выходу каскада сравнени , вторые входы

ключей соединены с выходом генератора стабильной частоты.

На фиг. 1 представлена блока-схема описываемого измерител ; на фиг. 2 - временные эпюры, по сн ющие работы схемы.

Цифровой измеритель скорости зльтразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, преобразователи 2, двухкапальный приемник 3, ключ 4, счетчик 5, вход которого подключен к выходу

генератора 1, и каскад 6 сравнени . Измеритель содержит также иоследовательно соединенные частотомер 7, триггер 8, первый вход которого подключен к приемнику, дополпительный ключ 9 и дополнительный счетчик 10,

выходы которого соединены с соответствующими входами каскада 6 сравнени . Выход каскада 11 ИЛИ подключен к вход) счетчика 10, иервый вход - к второму входу частотомера 7 и выходу генератора 1, а второй вход - к третьему входу частотомера 7 и выходу каскада 6 сравнени . Вторые входы ключей соедииены с выходом генератора 12 стабильной частоты.

РЬмеритель работает следующим образом.

В начальный момент времени /о генератор 1 зондирующих имнульсов 13 возбуждает иреобразователь 2 и одновременно приводит в исходное состо ние счетчик 5, частотомер 7 и через каскад 11 ИЛИ дополнительный счетчкк 10.

Во врем  действи  электрического импульса преобразователь 2 возбуждает в исследуемом веществе ультразвуковой импульс 14, который принимаетс  двум  ультразвуковыми преобразовател ми и поступает на входы двухканального приемника 3. В приемнике электрические импульсы но двум независимым каналам усиливаютс  и проход т первичную обработку сигнала, причем импульсы 15 в одном канале относительно нмпульсов 16 другого канала имеют временной сдвиг, равиый разности времен прохождени  ультразвуковых волн от излучател  до двухканального нриемника ультразвука. Сформированные импульсы по двум каналам поступают, папример , на входы триггера 8, ири помощи которого формируетс  импульс 17, длительность которого соответствует времени прохождени  ультразвука через рассто ние Д/. Сформированный пр моугольный импульс с выхода двухканального приемника 3 поступает на вход нормально закрытого ключа 4 и открывает его. При этом с выхода генератора 12 стабильной частоты импульсы 18, период повторени  которых во много раз меньше измер емого временного интервала Д, через ключ 4 подаютс  на счетный вход счетчика 5 в котором ироисходит преобразование исходного числа импульсов в код.

Во врем  формировани  заднего фронта импульса ключ 4 закрываетс , счет импульсов в счетчике 5 прекращаетс , и записапный код в нем сохран етс  до следующего цикла работы генератора 1 зондирующих импульсов. Кроме того, задний фронт импульса 19 открывает частотомер 7 и переводит в единичное состо ние триггер 8, который открывает дополнительный ключ 9. Импульсы с выхода генератора 12 стабильной частоты поступают через ключ 9 и на счетный вход дополнительного счетчика 10, в котором они иреобразуютс  в цифровой код. Коды счетчиков 5 и 10 сравниваютс  при помощи каскада 6 сравнени  кодов и в случае их совпадени  на выходе устройства по вл етс  импульс, который проходит через каскад 11 ИЛИ и приводит дополнительный счетчик 10 в исходное (нулевое ) состо ние, иосле чего счет импульсов и сбрасывание в исходное состо ние дополнительного счетчика 10 продолжаетс . Импульс на выходе каскада 6 сравнени  по вл етс  только в случае полного совпадени  кодов счетчиков 5 и 10. Это значит, что совьадение кодов ироисходггг только тогда, когда в допо;1Н ггельный счетчик 10 поступает ровно столько же импульсов, сколько их было запнсаио в счетчик 5. Поскольку число им 1ульсов, записанных в счетчике 5, пр мо пропорционально длител 1юсти Д импульса 17, то импульсы 20 на выходе каскада 6 сравнепи  имеют период повторени  Т, равный длительности измер емого временного интервала Д. При этом импульсы 20 с выхода каскада 6 сравнени  поступают на вход частотомера 7, который измер ет частоту их слехЧ.овани .

По истечеиии времени измерени  импульс 21 поступает на второй вход триггера 8, переводит его в исходное пулевое состо ние, закрываетс  дополнительный ключ 9, и работа измерител  прекращаетс .

За врем  действи  импульса длительностью Д число импульсов, поступивших в счетчик 5, составл ет

п + 1, о

где to - период повторени  генератора 12 стабильной частоты. Обычно выбирают из услови  с целью получени  минимальной погрешности дискретизации. При этом период повторепи  импульсов на выходе каскада 6 сравнени  кодов равен Т(п-1)/о, а частота

(п - 1)

Число импульсов, поступивших в счетчик частотомера за врем  измерени  Ti, составл ет

w + I 1.

У(л -1)0

Обычно выполн етс  условие

.

(л - 1) 0

Если выбрать Ti k&.l, где k-коэффициент,

„ ,„ , , „ мк сек

равный 10, 100 , то при заданном расмм

сто нии между преобразовател ми Д/ и соответствующем подборе базы измерени  TI число импульсов, поступивших на счетчик частотомера

, (л - 1)

т. е. равно цифровому значению скорости ультразвука в контролируемой среде.

С приходом следующего тактового импульса 22 с генератора 1 зондирующих импульсов показани  частотомера 7 сбрасываютс , а счетчики 5 и 10 привод тс  в исходные нулевые состо ни .

Описываемый измеритель скорости распространени  ультразвука позвол ет получить

цифровое значение скорости ультразвука в контролируемом веществе при однократных измерени х.

Ф о р м л а изобретени 

Цифровой измеритель скорости распространени  ультразвука, содержащий иоследовательно соединенные генератор зоидирующнх импульсов, иреобразователи, двухканальный нриемиик, ключ и счетчик, вход которого иодключен к выходу генератора, генератор стабильной частоты и частотомер, отличаюнхийс  тем, что, с целью автоматизации процесса измерени , он снабжен носледовательно соединенными триггером, иервый вход которого подключен к первому входу частотомера н приемнику, а второй вход - к выходу

6

частотомера, дополнительным ключом, дополнительным ечетчиком и каскадом сравнени , входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика, каскадом ИЛИ, выход которого нодключен к входу дополнительного счетчика, иервый вход - к второму входу частотомера и выходу генератора зондирующих импульсов, а второй вход - к третьему входу частотомера н выходу каскада сравнени , вторые входы ключей соединены с выходом генератора стабильной частоты.

Источники информации, прин тые во внимание при экснертизе

1.Авторское свидетельство СССР №356549, кл. G 01N 29/00, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР №480975, кл. G 01N 29/04, 1971.

14

jn:

13

h-1 i I I I

20

емд

фиг. 2