Claims (3)
лм f.f /:,.,i:s:-as iBibii-«sSi-r---s«e« ii7i :-ViatefeaK,среды . Так как амплитуда ультразвука зависит также от других акустических параметров, например коэффициента поглощени , дл Ьднозначного определени плотности необходимо знать зависимость амплитуды ультразвука от плотности дл каждого контролируемого вещества. Наиболее близким по технической сущности к предложенному вл етс ультразвуковой плотномер жидкости . Sj, содержащий последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, излучающий и приемный преобразователи, расположенные на противоположных сторонах измерительной кюветы, подключенные к приемному преобразователю два полосовых усилител -детектора , центральна частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей , а центральна частота второго - резонансной частоте преобразователей, цепь из последовательно соединенных формировател и триггера. Указанное устройство дает возможность определить удельное акустическое сопротивление среды (произведение плотности на скорость ультразвука ), и дл получени значени плотности необходимо разделить конечный результат измерени на значение скорости ультразвука. Дл этого необходима дополнительна работа оператора. Целью изобретени вл етс автома тизаци процесса измерени . Поставленна цель достигнута тем что в измеритель введены второй формирователь , второй триггер, генератор импульсов, двухпозиционный переключатель , частотомер и схема запуска . При этой выход генератора импульсов через двухпозиционный переключатель подключен к высокочастот нбйу и нйзкочастотному входам часто томера:, вход запуска которого соеди нён с выходом схемы запуска. Выход , первого полосового усилител -детекто ра через второй формирователь подклю чен к входу блока настройки, к уста; новочным входам двух- триггеров и к входу схейы запуска. Выход второго полосового усилител -детектора под йлКэчёнчерезцепь из последовательно соединенных формировател и триггера к счетному -входу второго триггера , выход которого соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател . На фиг. 1 изображена структурна схема ультразвукового плотномера . жидкости; на фиг.-2 - эпюры сигналов Ультразвуковой плотномер жидкости содержит диапазонный генератор 1, соединенный с измер ющим преобразователем 2, вмонтированным в измерительную кювету 2, на противополож ной стороне которой расположен приемный преобразователь 4, два полосо вых усилител -детектора 5 и 6, цент ральна частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей 2 и 4, а центральна частота второго - резонансной частоте преобразователей 2 и 4. Выход полосового усилител -детектора через второй формирователь 7 подклю чен к входу блока настройки 8,выход которого соединен с входом диапазон ного детектора 1. Выход полосового усилител -детектора 6 через цепь из последовательно соединенных формиро вател 9 и триггера 10 подключен к счётному входу второго триггера 11. Выход генератора импульсов 12 через двухпозидионный переключатель 13 подключён к высокочастотному и низк iac OTHOMy входам частотомера 14, вход запуска которого соединен с вы ходом схемы запуска 15. Вход схемы запуска соединен с выходом формировател 7 и с установочными входам триггеров 10 и 11, выход триггера l соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател 13. 5 стройство работает следующим об разом. Частота диапазонного генератора 1 измен етс по пр молинейному закону в области частоты 0,5f( (фиг. 2, а, б), где f, - резонансна частота преобразователей 2 и 4. Напр жением генератора 1 возбуждаетс преобразователь 2, излучающий ультразвуковые волны в исследуемую жидкость, которой заполнена кювета 3. На определенных частотах резонирует столбик жидкости, наход щейс между преобразовател ми 2 и 4, что сопровождаетс резким увеличением модул напр жени на обкладках приемного преобразовател 4 и выходного напр жени усилител -детектора 5 (фиг.2,а). Одновременно столбик резонирует на частоте в два раза выше, т.е. частоте ff, ; каждый из резонансов сопровождаетс увеличением выходного напр жени усилител -детектора 6 (фиг. 2, б). Возбуждающим сигналом в этом случае служит напр жение второй гармоники генератора 1, а резонансы повтор ютс чаще, потому что скорость изменени частоты дл второй гармоники в два раза больше. Формирова тели 7 и 9 формируют острые импульсы в моменты акустических резонансов (фиг. 2, в, г). Сигналами формировател 7, воздействующего на блок настройки 8, и::мен етс направление перестройки частоты диапазонного генератора 1, а триггеры 10 и 11 устанавливаютс в нулевое положение. Таким образом, частота диапазонного генератора 1 измен етс в интервале между двум акустическими резонансами Д f-1 , измеренном в области частоты 0,5fo. Удельное акустическое сопротивление исследуемой среды Z..,, вы-, -ражаВТс так . 4p4 {if;4)№r. где Z - удельное акустическое сопротивление вещества преобразовател ; Afp - интервал частоты между двум акустическими резонансами в-области f . В случае Д fo А f ч формула (1) может быть упрощена путем приближенного вЫражени корн следующим образом: 2Z uiiutc , а учитыва , что cpfcp -fcp i где с - скоростьультразвука в среде, - плОтнэсть среды, получаем: о --.(3) р „г &if&i . noriiefflWbcTb, дЬпускаема при получении формулы (2),практически дл всех жидкостей не превышает,3,5% и может быть учтена введением поправки. Частота генератора 1 измен етс на величину Д f за врем , соответствующее по влению на выходе формировател 9 каждого третьего импульса (ввиду в два раза большей скорости перестройки частоты дл сигнала второй гармоники). Поэтому к выходу формировател 9 подключены триггеры 10 и 11. В результате делени каждым триггером на два (фиг. 2, д, е) вйходной импульс триггера 11 соответствует перестройке частоты генератора 1 на Д fo а интервал между им пульсами - перестройке на Af - Af Генератор импульсов 12 подключаетс переключателем 13 к высокочастотному входу частотомера 14 в течение импульса триггера 11 и к низкочастотному входу его - в интервале между импульсами. Частотомер 14 изме р ет отношение частот, поэтому его показани по окончаниицикла измерени равны количеству импульсов,посту пивших на высокочастотный вход, ёа врем , -соответствующее поступлению заданного количества импульсов на низкочастотный вход. Если общее врем измерени много больше одного дикла перестройки частоты, то показани частотомера пропорциональны агй; Частотомер 14 запускаетс схемой запуска 15 в момент, соответствующи началу заданного цикла перестройки частоты. Правильное чередование сос ний триггеров 10 и 11 обеспечивает с тем, что выход формировател 7 соединен с. установочными входами обоих триггеров. Таким образом, плотность жидкости измер етс автоматически. Формула изобретени Ультразвуковой плотномер жидкост содержащий последовательно соединен ные блок настройки, диапазонный генератор , излучающий и приемный преобразователи , расположенные на прЬтивоположных сторонах измерительной кюветы, подключенные к приемному преобразователю два полосовых усилител -детектора , центральна частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей, а центральна частота второго - резонансной частотепреобразователей,цепь из последовательно соединенных формировател и триггера, отличающийс тем, что, с целью автоматизации процесса измерени , в него введены второй формирователь, второй триггер, генератор импульсов, двухпозиционный переключатель, частотомер и схема запуска, при этом вьлход генератора импульсов через двухпозиционный переключатель подключен к высокочастотному и-низкочастотному входам частотомера, вход запуска которого соединен с выходом схемы запуска, выход первого полосового усилител -детектора через второй формирователь подключен к входу блока настройки, к установочным входам двух триггеров и к входу схемы запуска, выход второго полосового усилител -:детектора подключен через цепь из последовательно соединенных формировател и триггера к счетному входу второго триггера, выход которого соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 207459,кл. G 01 N-9/00, 1969. lm f.f /:,.,i:s:-as iBibii- “sSi-r --- s“ e “ii7i: -ViatefeaK, environments. Since the amplitude of ultrasound also depends on other acoustic parameters, such as the absorption coefficient, for the B-value density determination it is necessary to know the density dependence of the ultrasound amplitude for each controlled substance. The closest in technical essence to the proposed is an ultrasonic fluid density meter. Sj, containing serially connected tuning unit, range generator, emitting and receiving transducers, located on opposite sides of the measuring cell, connected to the receiving transducer, two bandpass amplifier-detectors, the center frequency of the first of which is half the resonant frequency of the transducers, and the center frequency of the second resonant frequency converters, a chain of series-connected shaper and trigger. This device makes it possible to determine the specific acoustic impedance of the medium (product of density and ultrasound velocity), and to obtain the density value, it is necessary to divide the final measurement result by the value of the ultrasound velocity. This requires additional operator work. The aim of the invention is to automate the measurement process. The goal is achieved by the fact that a second driver, a second trigger, a pulse generator, a two-position switch, a frequency meter, and a start circuit are entered into the meter. In this case, the output of the pulse generator through a two-position switch is connected to the high-frequency nbyu and low-frequency inputs often of a tomer: the trigger input of which is connected to the output of the trigger circuit. The output of the first bandpass amplifier through the second driver is connected to the input of the tuner, to the mouth; new inputs of two-flip-flops and to the input of the launch scheme. The output of the second bandpass amplifier under the YCK chain through the serially connected generator and the trigger to the counting input of the second trigger, the output of which is connected to the control input of the dip switch. FIG. 1 shows a structural diagram of an ultrasonic density meter. liquids; Fig. 2 shows the signal plots. The ultrasonic density meter of a liquid contains a band generator 1 connected to measuring transducer 2 mounted in measuring cell 2, on the opposite side of which is receiving transducer 4, two stripe amplifiers of detector 5 and 6, cent. the central frequency of the first of which is equal to half the resonant frequency of the converters 2 and 4, and the central frequency of the second - the resonant frequency of the converters 2 and 4. The output of the band-pass detector via the second shaper 7 is connected It is connected to the input of the tuning unit 8, the output of which is connected to the input of the range detector 1. The output of the bandpass amplifier-detector 6 through a chain of series-connected generator 9 and trigger 10 is connected to the counting input of the second trigger 11. Output of the pulse generator 12 through a two-position switch 13 connected to the high-frequency and low iac OTHOMy inputs of the frequency meter 14, the start input of which is connected to the output of the start circuit 15. The input of the start circuit is connected to the output of the driver 7 and to the installation inputs of the trigger 10 and 11, the output trigger The serie l is connected to the control input of the two-position switch 13. 5 The device operates as follows. The frequency of the band generator 1 varies according to a linear law in the frequency range 0.5f ((Fig. 2, a, b), where f, is the resonant frequency of the transducers 2 and 4. The voltage of the generator 1 excites the transducer 2, which emits ultrasonic waves the test fluid, which is filled with the cuvette 3. At certain frequencies, a column of fluid between the transducers 2 and 4 resonates, which is accompanied by a sharp increase in the voltage module on the plates of the receiving transducer 4 and the output voltage of the amplifier-detector 5 (Fig. a). At the same time, the column resonates at a frequency twice as high, i.e. the frequency ff,; each of the resonances is accompanied by an increase in the output voltage of the amplifier detector 6 (Fig. 2, b). In this case, the excitation signal the second harmonic of the generator 1, and the resonances are repeated more often, because the rate of change of frequency for the second harmonic is twice as large. Shapes 7 and 9 form sharp pulses at the moments of acoustic resonances (Fig. 2, c, d). The signals of the driver 7 acting on the tuning unit 8 and :: change the direction of the frequency tuning of the band generator 1, and the triggers 10 and 11 are set to the zero position. Thus, the frequency of the band oscillator 1 varies in the interval between two acoustic resonances D f-1, measured in the frequency range of 0.5fo. The specific acoustic impedance of the medium under study Z .. ,, you-, -ragaVTS so. 4p4 {if; 4) №r. where Z is the specific acoustic impedance of the substance of the converter; Afp is the frequency interval between two acoustic resonances in the f region. In the case of D fo А f h, formula (1) can be simplified by approximating the expression of the root as follows: 2Z uiiutc, and taking into account that cpfcp is fcp i where c is the speed of the ultrasound in the medium, is the medium's depth, we get: o -. 3) p „r & i & i. noriiefflWbcTb, which is allowed upon receipt of formula (2), does not exceed 3.5% for almost all liquids and can be taken into account by introducing an amendment. The frequency of oscillator 1 changes by the value of D f in time corresponding to the appearance at the output of the imaging unit 9 of every third pulse (due to twice the frequency tuning frequency for the second harmonic signal). Therefore, triggers 10 and 11 are connected to the output of the imaging unit 9. As a result, each trigger is divided into two (Fig. 2, d, e) the incoming pulse of the trigger 11 corresponds to the frequency tuning of the generator 1 by D fo and the interval between pulses - to the tuning on Af - Af The pulse generator 12 is connected by a switch 13 to the high-frequency input of the frequency meter 14 during the pulse of the trigger 11 and to its low-frequency input in the interval between the pulses. Frequency meter 14 measures the ratio of frequencies, therefore, at the end of the measurement cycle, its readings are equal to the number of pulses delivered to the high-frequency input, and the time corresponding to the arrival of a specified number of pulses to the low-frequency input. If the total measurement time is much more than one frequency tuning loop, then the frequency meter readings are proportional to ay; The frequency meter 14 is started by the start-up circuit 15 at the time corresponding to the start of the predetermined frequency tuning cycle. The correct alternation of the trigger slots 10 and 11 ensures that the output of the imager 7 is connected to. the installation inputs of both triggers. Thus, the density of the fluid is measured automatically. Ultrasonic fluid meter containing a series-connected tuner, a band generator, an emitting and receiving transducer, located on opposite sides of the measuring cell, connected to a receiving transducer, two bandpass amplifiers-detector, the center frequency of the first of which is half the resonant frequency of the transducers, and the center frequency the frequency of the second - resonant frequency converters, a chain of series-connected shaper and a trigger The processor is characterized in that, in order to automate the measurement process, a second driver, a second trigger, a pulse generator, a two-position switch, a frequency meter and a starting circuit are entered into it, while the pulse generator is connected to the high-frequency and low-frequency inputs of the frequency generator, the start input of which is connected to the output of the start circuit, the output of the first band-pass amplifier through the second driver is connected to the input of the tuner, to the installation inputs of two tons riggers and to the input of the starting circuit, the output of the second bandpass amplifier -: the detector is connected through a circuit from a series-connected driver and a trigger to the counting input of the second trigger, the output of which is connected to the control input of the two-position switch. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 207459, cl. G 01 N-9/00, 1969.
2.Авторское свидетельство СССР №.236843, кл. G 01 N 9/00, 1971. 2. USSR Author's Certificate No. 236843, cl. G 01 N 9/00, 1971.
3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2410562/18-10, кл. G 01 N 29/00, 1976 (прототип)..3. USSR author's certificate for application No. 2410562 / 18-10, cl. G 01 N 29/00, 1976 (prototype) ..