SU711383A1 - Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области температурных измерений и предназначено дл  измерени  температуры высокотемпературных газовых потоков.

Известен ультразвуковой измеритель температуры, содержащий генератор, излучатель , приемник, вычислительное устройство fl. Работа измерител  температуры основана на принципе скорости распространени  ультразвука в среде. Недостатком устройства  вл етс  его сложность .

Известен ультразвуковой измеритель температуры, содержащий генератор непрерывного возбуждающего напр жени , излучающую и приемную акустические головки , фазовый детектор, фазорегул торы 2. В этом устройстве измер етс  фазовый сдвиг сигнала, прошедшего через среду, температуру которой измер5пот

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  ультразвуковой измеритель температуры газом 1х сред, содержащий генератор импулъсов , подключенный к волноводному излучателю , акустически св занному с приекСником акустических колебаний з. Температура газовой среды вычисл етс  при помощи вычислительного устройства по времени прохождени  ультразвуковой волны .

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены последовательно соединенные селектор, блок задержки, триггер, два интегратора, генератор пилообразного напр жени , схема сравнени  Е частотометр, причем выход генератора импульсов соединен с входом селектора, выход приемника соединен с вторыми входами триггера и генератора пилообразного напр жени , а выход схемы сравнени  соединен с входом генератора импульсов и вторыми входами интеграторов. . 37 На фиг. 1 предстагэтена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений , по сн ющие работу устройства. Ультразвуковой измеритель температуры содержит генератор импульсов 1, излучатель акустических колебаний 2 с волноводом 3, приемник акустических колебаний, включающий в себ  волновод 4 преобразователь 5 акустических колебаний в электрический сигнал и приемник 6 селектор 7, блок задержки 8, триггер 9, интеграторы lO и 11, генератор 12 пило образного напр жени , схему сравнени  13, частотометр 14. Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени TQ (фиу. 2а) генератор импульсов 1 создает импульс напр жени , который возбуждает излучатель 2 и одновременно запускает селектор 7. Во врем  действи  электрического импульса излучатель 2 возбуждает в акустическом волноводе 3 импульс (фиг. 26), который торцом этого волново да излучаетс  в исследуемую среду, например в поток высокотемпературного газа . Возбужденные ультразвуковые волны расйростран ютс  по исследуемой среде, принимаютс  приемником акустических колебаний, в котором преобразователем 5 акустических колебаний преобразуютс  в электрический сигнал (фиг. 2, в), усилителем 6 усиливаютс , нормируютс  по амплитуде и длительности {фиг. 2, г). Сигнал на выходе приемника запаздывает относительно момента Ьд на времен ной интервал где tr - врем  задержки сигнала в электрических цеп х и в приемнике б, Т,, - врем  задержки в волноводе, 27. - врем  задержки в исследуемой Некотора  часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражаетс  от границы волновод - исследуема  среда из-за различи  акустических импедансов волновода и среды. Отраженный акустический импульс (фиг. 2д) излучателем 2 в качестве которого используетс  обратимый преобразователь, например пьезоэлектрический , преобразуетс  в электрический сигнал, селектируетс  селектором 7 и поступает на вход блока задерж ки 8, врем  задержки которого равноZTg A С выхода бпока задержки 8 сигнал (фшч 2е) поступает на первый вход три гера 9 с Ецземенным сдвигом относительно момента времени -Ь равным 2С -С . На второй вход триггера 9.поступает сигнал с временным сдвигомt. Таким образом, на выходе триггера 9 формируетс  пр моугольный импульс с длительностью (фиг. 2ж). Этот импульс подаетс  на первый интегратор 10, на вуходе которого образуетс  импульс (фиг. 2и), амплитуда которого где Utiv, - амплитуда импульса на входе интегратора 10. Сигнал с выхода интегратора 10 поступает на интегратор 11, на выходе которого образуетс  импульс (фиг. 2к) с амплитудой. U2 J и 3t-U - Сигнал с выхода интег0 БХ 2 ратора 11 поступает на вход генератора 12 пилообразного напр жени  , который формирует линейно убывающее напр жение , измен ющеес  от максимального значени  Ug до нул , поступающее на вход схемы сравнени  13. В момент, когда напр жение на выходе генератора 12 достигает нулевого значени , схема-сравнени  Ызфабатывает импульс напр жени , который запускает генератор импульсов 1 и устанавливает интеграторы 1О, 11 в начальное состо ние. Процесс измерени  температуры повтор етс . Период одного цикла измерени  равен . где оС- посто нный коэффициент. Частотометр 14 измер ет частоту следовани  импульсов на выходе схемы сравнени  13, котора  Рввна: , При выполнении услови  oCUg, где CQ - рассто ние между торцак волноводов, частота следовани  импульсов FQ пр мо пропорциональна температуре -fc измер емой среды: Р При уменьшении рассто ни  между акустическими волноводами или при повышении температуры исследуемой среды линейность преобразовани  не нарушаетс , что выгодно отличает предложенное устройство от известных. Наличие новых элементов в ультразвуковом измерителе температуры выгодно 571 отличает его от прототипа, так как обеспечивает повышение точности измерени  температуры, что гозвол ет расширить его сферу применени . Формула и 3 о бретени  Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред, содержащий генератор импульсов, подключенный к волновод ному излучателю, акустически св занному с приемником акустических колебаний, о т личающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены последовательно соединенные селектор , блок задержки, триггер, два ин3 тегратора, генератор пилообразного напр жени , схема сравнени  и честотометр, причем выход генератора импульсов соединен с входом селектора, выход приемника соединен с входами триггера и генератора пилообразного напр жени , а выход схемы сравнени  соединен с входом генератора импульсов и вторыми входами интеграторов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 137288, кл, Q 01 К 11/24, 1960. 2.Авторское свидетельство СССР № 465562, кл. Q О1 К 7/24, 1971. 3.Патент США № 3534609, кл. 73-339, опублик. 197О (прототип).

4

Те

to

1C

e ) и к д

f/gx {

i t

t

i

- LZJL

t,

Claims (1)

1. Формула и зо бретения

   Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред, содержащий генератор импульсов, подключенный к волноводному излучателю, акустически связанному с приемником акустических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные селектор, блок задержки, триггер, два ин тегратора, генератор пилообразного напряжения, схема сравнения и частотометр, причем выход генератора импульсов соединен с входом селектора, выход приемника соединен с вторыми входами триггера и генератора пилообразного напряжения, а выход схемы сравнения соединен с входом генератора импульсов и вторыми входами интеграторов.