SU769364A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области термометрии , например к измерению флуктуации температуры газовой среды.

Известно устройство дл  измерени  температуры, содержащее генератор импульсов , соединенный с ультразвуковым преобразователем, приемник 1.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью и помехозащищенностью . Это объ сн етс  тем, что момент прихода сигнала фиксируетс  с большой  огрещностью.

Наиболее близким по технической сущности к данному  вл етс  устройство дл  измерени  температуры, содержащее соединенные электроакустически последовательно генератор возбуждающих импульсов, излучающий и принимающий ультразвуковые преобразователи, приемник и триггер 2.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерени  и помехозащищенностью из-за того, что при неблагопри тных услови х прохождени  ультразвукового сигнала, например наличие щумов или сильной мультипликативной помехи, момент прихода сигнала фиксируетс  с больщой погрещностью.

Целью изобретени   вл етс  повыщение точности измерени  при одновременном

увеличении помехоустойчивости. Дл  этого в устройство введены нуль-орган, первый генератор стабильной частоты и цепь из последовательно соединенных дифференциатора, делител  числа импульсов, второго триггера, схемы И, второго делител  числа импульсов, генератора серии импульсов, разностного счетчика импульсов и рещающего блока, причем выход дифференциатора подключен также ко вторым входам рещающего блока, второго триггера и разностного счетчика импульсов, третий вход которого подключен к выходу схемы И, ко входу которой подсоединен выход первого

13 генератора стабильной частоты и выход первого триггера, подключенного вторым входом через нуль-орган к выходу генератора возбуждающих импульсов, при этом выход приемника подключен также ко вторым входам делителей числа импульсов, а генератор возбуждающих импульсов содержит второй генератор стабильной частоты, модул тор и генератор тактовых имп льсов, подключенный ко второму выходу генератора возбуж.дающих импульсов и ко входам дифференциатора и модул тора, подключенного выходом к первому выходу генератора возбуждающих импульсов, а входом к выходу второго генератора стабильной

Claims (2)

1. 30 частоты. На фиг. 1 представлена блок-схема на фиг. 2 - временные диаг устройства; раммы. Устройство включает генератор 1 воз бул дающих имнульсов, генератор 2 тактовых импульсов, модул тор 3, второй генератор 4 стабильной частоты, излучающий преобразователь 5, нуль-орган 6, первый триггер 7, принимающий преобразователь 8 приемник 9,, схему И 10, первый генератор 11 стабильной частоты, дифференциатор 12, разностный счетчик 13 имнульсов, решающий блок 14, второй триггер 15 делители 16 и 17 числа импульсов, генератор 18 серии имнульсов. Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени to генератор 2 вырабатывает видеоимпульс (фиг. 2, диаграмма 19), который поступает на модул тор 3 и диффереициатор 12. На выходе дифференциатора 12 образуетс  импульс (диаграмма 20), который переводит в нулевые (исходные) состо ни  разностный счетчик 13, решающее устройство 14 и делитель 16, а второй триггер 15 - в единичное состо ние. После этого измеритель подготавливаетс  к работе. На второй вход модул тора 3 поступает сигнал с выхода второго генератора 4. На выходе модул тора образуетс  радиоимпульс (диаграмма 21), частота занолнени  которого выбираетс  так, чтобы динамический диапазон измер емых флуктуации температуры был меньше периода этой частоты , а длительность импульса выбираетс  из условий обеспечени  бегучей волны в системе. Импульс (диаграмма 21) поступает на излучающий преобразователь 5, в котором преобразуетс  в акустический, проходит исследуемую среду и прнимаетс  преобразователем 8. Электрический сигнал (диаграмма 22) с преобразовател  8 поступает иа приемник 9, в котором усиливаетс  и проходит первичную обработку. С выхода модул тора 3 импульс (диаграмма 22) также поступает иа нуль-орган 6, на выходе которого образуютс  импульсы (диаграмма 23), нормированные по амплитуде и длительности . Эти импульсы соответствуют по времени моментам прохождени  через нулевые значени  сигнала (диаграмма 21) на входе нуль-органа. Импульсы (диаграмма 24) с выхода приемника, сформированные аналогично импульсам 23, поступают на первый вход первого триггера 7, на второй вход которого ноступают импульсы (диаграмма 23). На выходе триггера образуютс  (диаграмма 25), длительность которых несет информацию об изменени х температуры в исследуемой среде. Импульсы (диаграмма 24) поступают также на вторые входы первого и второго делителей 16 и 17. Коэффициент делени  первого делител  16 Ki выбран: /d 2т/ (1), где т - врем  прохождени  ультразвукового сигнала в среде; / - рабоча  частота, т. е. пачка импульсов (диаграмма 25), соответствующа  одному зондирующему радиоимпульсу 21, формируетс  нри наличии чисто бегучей волны в акустической системе. Остальна  часть схемы презназначепа дл  предотвращени  вли ни  замирани  прин того ультразвукового сигнала 22 и тем самым выпадани  имнульсов 24 на результат измерени  и работает следующим образом. Сери  импульсов (диаграмма 25) с выхода первого триггера 7 поступает на второй вход схемы И 10. Нри этом на третий вход схемы И 10 непрерывно поступают импульсы дискретизации с частотой заполнени  fo f, а на первый вход - импульсы (диаграмма 26) с выхода второго триггера 15. Этот импульс подготавливает схему 10 к работе. Импульсы (диаграмма 25) также поступают на второй вход делител  16 с коэффициентом делени  К, который выбираетс  заранее по заданной точности контрол  и выполнению услови  (1) п может быть, например , К 10. В случае переполнени  делител  16 (например, число импульсов 25 больше дес ти), на его выходе образуетс  импульс (диаграмма 27), который переводит триггер 15 в нулевое состо ние. При этом схема И 10 закрываетс . За врем  действи  импульсов 25 и 26 на выходе схемы И 10 образуютс  серии импульсов (диаграмма 28). Число импульсов в одной серии равно то/о + Ь , , . „,. + АГо где 10 tn + АГо, или NO :-f Го 1, здесь i , п О, 1, 2, ... и зависит ОТ Продолжительности замирани  сигнала, а АГо выбираетс  путем подбора рассто ни  /о между ультразвуковыми преобразовател ми и выбором несущей частоты / так, чтобы выполн лось условие О АГо / во всем диапазоне изменени  темнературы контролнруемой среды. Обычно выбирают АТо при калнбровке нрибора па среднее значение диапазона измененн  температуры. Серии импульсов 28 поступают на суммирующий вход разностного счетчика имульсов 13 и на первый вход делител  17. оэффициент делени  делител  17 выбран авным Kz - +1. Если замирани  игнала 22 нет, то п О н TO АГо, что ает То /. Отсюда видно, что число имульсов NO в данном случае будет недостаочным дл  переполнени  делител  17, п тн импульсы будут суммироватьс  в счетике 13. Импульсы 24 в этом случае сбраывают делитель 17 в нулевое состо ние, подгогав;1ива  его к дальпсйнюй раоте . В случае замирани  сигнала 22 на отдельных его участках получаем га 1, 2, ... и TO. В этом случае делитель 17 переполн етс , на его выходе образуютс  импульсы (диаграмма 29), которые запускают гене- 5 ратор 18. При этом на выходе генератора 18 образуетс  сери  импульсов, число котоt рых составл ет N -n+l. Эта сери  импульсов поступает на вычитающий вход ю разностного счетчика 13, в котором фиксиДГо руетс  разность - Al : Таким образом, в счетчике 13 фиксируетс  число импульсов vVa, пропорциональное 15 изменению времени прохождени  ультразвуковой волны между преобразовател ми 5 и 8, независимо от степени замирани  сигнала. Накопление числа импульсов в счетчике 13 продолжаетс  до того времени, 20 пока не будет переполнен делитель 16. В этом случае на выходе делител  16 образуетс  импульс (диаграмма 27), который переводит триггер 15 в нулевое состо ние, чем схема И 10 закрываетс , и процесс из- 25 мерени  прекращаетс . Код с выхода счетчика 13 поступает на рещающий блок 14, в котором по измеренному времени прохождени  ДГо исчисл етс  отклонение температуры в исследуемой 30 среде, относнтельно среднего ее значени . С приходом следующего тактового импульса 19 сбрасываютс  показани  цифрового табло рещающего блока 14, разностный счетчик импульсов 13 и делитель 16 35 перевод тс  в нулевые состо ни , а триггер 15 - в единичное, чем измеритель подготавливаетс  к дальнейщей работе. Предлагаемый ультразвуковой измеритель флуктуации температуры газовых сред 4ft позвол ет повысить точность и помехоустойчивость измерений на счет накоплени  результатов измеренн  по одному зондирующему радиоимнульсу и исключени  погрещности , вызванной замиранием нрин - 4,5 того сигнала. Кроме того, результат измерени  представл етс  в цифровой форме, что позвол ет автоматизировать системы контрол , основанные на определении температуры 50 ультразвуковым методом, и расщир ст область применени  ультразвуковых контрольно-нзмерительных приборов. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  температуры, содержащее соедииенные электроакустически последовательно генератор возбуждающих импульсов, излучающий и принимающий ультразвуковые преобразователи, приемник и триггер отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности при одновременном увеличенни помехоустойчивости, в устройство введены нуль-орган, первый генератор стабильной частоты и цепь из последовательно соединенных дифференциатора , делител  числа импульсов, второго триггера, схемы И, второго делител  числа импзльсов, генератора серии импульсов, разностногосчетчикаимпульсов и рещающего блока, причем выход дифференциатора подключен также ко вторым входам рещающего блока, второго триггера и разностного счетчика нмпульсов, третий вход которого подключен к выходу схемы И, ко входу которой подсоединен выход первого генератора стабильной частоты и выход первого триггера, подключенного вторы.м входом через нуль-орган к выходу генератора возбуждающих импульсов, при этом выход приемника подключен также ко вторым входам делителей числа импульсов, а генератор возбуждающих импульсов содержит второй генератор стабильной частоты , модул тор и генератор тактовых импульсов , подключенный ко второму выходу генератора возбуждающих импульсов, ко входам дифференциатора и модул тора, подключенного выходо.м к первому выходу генератора возбуждающих импульсов, а входом - к выходу второго генератора стабильной частоты. Р1сточники информации, прин тые во вниманне при экспертизе 1.Патент США ЛЬ 3534G09, кл. G 01 К 11/24, опублик. 1970.
2. 2.Авторское свидетельство СССР АО 658732, кл. G 01 К 11/24, 11.01.77 (прототип ).