SU699415A1 - Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  ультразвуковым методом и может быть использовано при определении па1эаметров агрессивных сред, например потоков высокотемпературных газов.

Известно устройство дл  измерени  скорости ультразвука в агрессивных средах 1, содержащее генерато видеоимпульсов, генератор ударного в 6з бужден  , ультразвуковые преоб- разователи задержки, выполненные из кварцевого стекла, и усилитель.

Недостатком указанного устройства , работающего по методу кратковременного контакта ультразвуковых преобразова-селей ,с исследуемой средой ,  вл етс  высока  погрешность измерени , обусловленна  тем, что невозможно обеспечить фиксированное рассто ние между еобразовател ми в момент излучени  ультразвуковйх импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  измеритель скорости ультразвука в .агрессивных: средах 2, содержащий блок управлени  системой ввода и вывода ультразвуковых излучател  и приемника в исследуемую среду.

генератор электрических импульсов, подключенный к у;1ьтразвуковому излу-. чателю, и блок измерени  скорости ультразвука, соединенный с ультразвуковым приемником.

Недостатками этого измерител   вл ютс  также высока  погрешность измерени , выраженна  тем, что невозможно обеспечить фиксированное

0 рассто ние между излучател ми, а также низкое быстродействие измерени . Это вызвано тем, что в момент остановки ультразвукового приемника от удара в механической части сис5 темы ввода и вывода возникают вибрации . Кроме того, вибрации могут быть прин ты приемником как полезный акустический сигнал, что вызывает ложные срабатывани  измерител .

Г

Целью изобретени   вл етс  повышение точностии быстродействи  измерени .

Указанна  цельдостигаетс  тем, что в предлагаемое устройство введе5 ны измеритель перемещений ультразвукового излучател , измеритель перемещений ультразвукового приемника, три схемы ИЛИ, два каскада сравнени , схдма И, лини  задержки и преобразователь число - код , причем выходы

0 измерител  перемещений ультразвуко го излучател  и измерител  перемещ ний ультразвукового приемника подкл чены к входам первой схемы ИЛИ и,сх мы И, выход схемы И через линию задержки подключен к одному из входов второй схемы ИЛИ,другой вход которо соединен с выходом первой схемы ИЛИ а выход которой подключен через пре образователь число-код,к первым входам двух каскадов сравнени ,выхо которых через третью схему ИЛИ соед нены с входами генератора импульсо и блока измерени  скорости ультразвука , а выход блока управлени  сис темой ввода и вывода ультразвуковых излучател  и приемника в исследуему среду подключен к сбросовому входу преобразовател  число - код , ,На фиг. 1изображена блок-схема предлагаемого измерител ; на фиг.2 временные диаграммы,. Измеритель содержит блок управл ни  1, выход которого соединен с входом системы 2 ввода и вывода ультразвуковых преобразователей в исследуемую среду и со сбросовым входом преобразовател  число код 3, а также ультразвуковые излучатель 4 и приемник 5, Оба преобразовател  снабжены измерител ми перемещений б и 7 выходы кот рых подключены if входам первой схе мы ИЛИ 8 и схемы И 9. Выход схемы И 9 через линию задержки 10 подклю чен к первому входу второй схемы ИЛИ 11, второй вход которой соедин с выходом первой схемы ИЛИ 8|,а вы ход через преобразователь число код 3-е первыми входами каскадов сравнени  12 и 13.Выходы кас дов сравнени  12 и 13 подключены . ко входам третьей схемы ИЛИ 14, вы ход которой подключен ко входу генератора импульсов 15 и входу блока измерени  скорости ультразву ка 16. Выход генератора импульсов 15 соединен с излучателем ультра-г звука 4, а другой вход блока 16 измерени  су-орости ультразвука с приемником ультразвука 5. Измеритель работает следующим образом. По команде, поступающей из блока управлени  1 (фиг,2а), ультразвуковые преобразователи (4 и 5) при помощи системы 2 ввод т с  в агрессивную среду, например, в высокотемпературный поток газа. Скорость ввода и вывода может измен тьс  в зависимости от степени агрессивности исследуемой среды.При этом излучатель 4 и приемник 5 могут вводитьс  ,с различными скорост ми V и Vg. Во врем  ввода на выходах измерителей перемещени  6 и 7 образуютс  серии импульсов, количество которых пропорционально соответствуютему перемещению (фиг. 26 и в), С целью исключени  возможного люфта в механической части системы 2 ,в выведенном положении преобразователей, импульсы -на входе измерител  6 по вл ютс  спуст  некоторое врем  от начала ввода, т.е. tj V.J Н, на входе измерител  7 - t cf где фиксированное рассто ние, выбираемое больше максимального люфта. Эти серии импульсов поступают на входы первой схемы ИЛИ 8, на выходе которой за некоторое врем  t o6pa3yeTCH число ;ИМПУЛЬСОВ П ) г (ЛИГ.2г), где п,| , П2 - количество импуль сбв, поступивших на входы схемы ИЛИ в разныемоменты времени, число импульсов, поступивших на входы схем ИЛИ 8 за врем  зодновременно . Эти серии импульсов также поступают на входы схемы И 9, на выходе КОТ0130Й за врем  t (фиг.2д) образуетс  число импульсов По/2. Импульсы с выхода схемы И 9 поступают на линию задержки 10 с временем запаздывани  ir, где TO То ff, Tjj - период повторени  импульсов на выходд х измерителей б, 7 при максимальной скорости ввода, 1 - длительность импульсов. Импульсы с выхода линии задержки 10 (фиг.2е) поступают на первый вход второй схемы ИЛИ 11, на второй вход которой поступают импульсы с выхода первой схемы ИЛИ 8. Число импульсов на выходе схемы ИЛИ 11 за врем  tзcocтaвл eт Пл. п (- По/2 По -I- п f . прЗм-бг пропорционально сумме пepe jeщeний излучател  и приемника (фиг.2ж). Сери  импульсов с выхода схемы ИЛИ 11поступает на вход преобразовател  число - код 3, в котором преобразуетс  в параллельный код. Код с выходов преобразовател  3 поступает на первые входы каскадов срЭвМени  12и 13, на вторые входы которых поступают коды, соотвётстующие заданным рассто ни м (Е и 2 ) между преобразовател ми 4 и 5, при которых осуществл етс  излучение ультразвукового импульса. Во врем  ввода ультразвуковых преобразователей 4 и 5 в исследуемую среду в некоторый момент времени код на выходе преобразовател  3 станет равным коду .соответствующему фйkсированному рассто нию. В этом случае на выходе каскада сравнени  12 образуетс  импульс (фиг.2и), который проходит третью схему ИЛИ 14, запускает генератор импульсов 15 и блок измерени  скорости ультразвука 16 (фиг.2л). Генератор импульсов при этом возбуждает ультразвуковой волноводный преобразователь 4. Ультразвуковой импульс излучател  вводитс  преобразователем 4 в исследуемую среду, проходит

ее и принимаетс  приемником 5 (фиг,2м) . В блоке Ifi измерени  скорости ультразвука из излученного и прин того импульсов (Нормируетс  импул ь с дл и т ел ь н ос т ью Г г т -t- 2f -f- -J-. , где -г- - врем  распространени  ультразвуковых импульсов между тор-. Цс1МИ волноводов при рассто нии между ними Е ; -tTg и f ЭА - задержки -.- сигнала соответственно в волноводе и блоке измерени .

- Одновременно с этим система 2 продолжает вводить преобразователи 4 и 5 в исследуемую среду, а в преобразователь число - код 3 записываетс  возрастающее количество импульсов .Это будет происходить до тех пор, пока код преобразовател  3 станет равным коду, заданному на входах каскада сравнении 13 и соответствующему рассто нию 2 между преобразовател ми 4 и 5. В этом момент времени на выходе каскада сравнени  13 образуетс  второй импульс {фиг,2к), который аналогичным образом запускает генератор импульсов 15 и блок 16 измерени  скорости ультразвука. Длительность информационного импульса в случае составл етtj Ji« 2 +2

- врем  распространени 

где

И

ультразвуковых импульсов между торцами волноводов при рассто нии между ними Iji, В блоке 16 измерени  скорости ультразвука по измеренным временам прохождени  -f.) и С-г. регистрируетс  разность At: Т - т , по которой при заданной базе измерени  д1 - EJ, определ етс  скорость ультразвука в исследуемой среде.

Измеритель обеспечивает фиксированное рассто ние между ультразвуковыми преобразовател ми в моменты излучени  при динамическом режиме работы, поэтому обладает повышенными точностью, быстродействием и надежностью измерени . Приемник ультразвуковых колебаний может выводитьс  из исследуемой среды сразу после ввода, что создает возможность контролировать более агрессивную среду, например потоки газов с большей средней температурой, что расшир ет область применени 

ультразвуковых контрольно-измерительных приборов.

Claims (1)

1.Научные труды Всесоюзного машиностроительного института , т. 47, W 28, 1975, с. 3-6.

2,Сборник Вопросы современной ультразвуковой спектроскопии , Каунас, 1976, с.31-34 (прототип).