SU958955A1 - Ультразвуковой измеритель концентрации компонентов - Google Patents

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ

КОМПОНЕНТ

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, а именно к ультразвуковым измерител м концентрации компонент , и может быть использовано при изучении физико-механических свойств композиционных материалов.

Известно устройство дл  измерени  концентрации компонент, содержащее генератор , блок приемопередающих преобразователей , фазовый детектор, входы которого подключены к выходу генератора и блока приемопередающих преобразователей, усилитель и индикатор 1.

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность, обусловленна  высоким уровнем шумов и неравномерностью фазо-частотной характеристики широкополосного усилител .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  ультразвуковой измеритель концентрации компонент, содер жащий последовательно соедииенные генератор , делитель частоты и первый смеситель, многоканальный формирователь, каждый канал которого включает избирательный усилитель и фазовращатель, второй смеситель , коммутатор, блок приемопередающих преобразователей, цепь измерени , включающую последовательно соединенные резонансный усилитель, фазовый детектор, микропроцессор и индикатор, блок управлени , 5 подключенный к управл ющим входам коммутатора и микропроцессора 2.

Измеритель позвол ет измер ть концентрацию трехкомпонентных композиций, однако точность измерени  недостаточно высоко ка ; что обусловлено паразитной параметрической модул цией, возникающей при коммутации преобразователей.

Кроме того, измеритель не позвол ет определить коцентрацию многокомпонентных 15 объектов.

Цель изобретени  - повышение точности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что измеритель концентраций снабжен имитатором нагрузки, сумматором, последовательно

20 соедииенными вторым генератором, вторым делителем частоты и демодул тором, подключенным к второму входу первого смесител , модулирующий вход модул тора подключен к выходу сумматора, входы котоporo подключены к выходам имитатора нагрузки и блока приемопередающих преобразователей , число которых равно значению п кратности делителей, выход п приемного преобразовател  подключен к входу резонансного усилител  измерительной цепи, выходы генераторов подключены также к второму смесителю, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем входы коммутатора подключены к фазовращател м , а выходы - к блоку приемопередающих преобразователей и имитатору нагрузки . На чертеже представлена блок-схема измерител . Ультразвуковой измеритель концентрации компонент содержит первый и второй генераторы 1 и 2, первый и второй делители 3 и 4 частоты, подключенный к выходам генераторов 1 и 2 второй смеситель 5, последовательно соединенные первый фильтр 6, модул тор 7 и первый смеситель 8, второй вход которого подключен к выходу первого делител  3, а выход - к входу многоканального формировател  (на чертеже не показано), каждый канал которого включает избирательный усилитель 9 и фазовращатель 10. Дл  подключени  выходов фазовращателей 10 к входам имитатора 11 нагрузки и блоку 12 приемопередающих преобразователей служит коммутатор 13. Выходы блока 12 преобразователей и имитатора И подключены через сумматор 14 к управл ющему входу модул тора 7. Число преобразователей в блоке 12 и каналов в формирователе равно значению кратности п делителей 3 и 4 частоты. Дл  обработки результатов служит измерительна  цепь, включающа  резонансный усилитель 15 подключенный к выходу п - го преобразовател  блока 12, фазовый детектор 16, второй вход которого через второй фильтр 17 подключен к выходу второго смесител  5, микропроцессор 18 и индикатор 19. Работой коммутатора 13 и микропроцессора 18 управл ет блок 20 управлени , выходами подключенный к управл ющим входам указанных элементов измерител . Устройство работает следующим образом . С выходов первого и второго генераторов 1 и 2 гармонические сигналы с частотой и подаютс  на входы соответствующих п-кратных делителей 3 и 4 частоты . Тестовые разночастотные сигналы фор мируютс  путем смешивани  сигналов, снимаемых с выхода первого делител  3 частоты и модул тора 7. Причем несуща  частота на выходе модул тора 7 формируетс  первым фильтром 6, настроенным на первую гармонику выходного сигнала второго делител  4 частоты. В результате на первый смеситель 8 в начальный момент поступают сигналы частот ofiVn и uJj /п. После смещивани  в спектре выходного сигнала смесител  8 присутствует разностна  частота (cJ| - )1п, перва  гармоника которой вьгдел етс  избирательным усилителем 9i и поступает через фазовращатель 10 на вход блока 12 преобразователей. Фаза сигнала на выходе блока 12 равна: SLi +Cf- ч-Ч-д + ср где cfj -фазовый сдвиг, вносимый испытуемым объектом (на чертеже не eJ,-cJ, показано); -презонансна  частота первого канала; Чf -фазовый сдвиг, вносимый первым каналом; fи«f -фазовые сдвиги, вносимые входными цеп ми первого смесител  8, „р„,„ -.А.,, где «fj и «f| - начальные фазы сигналов первого и второго генераторов 1 и 2 соответственно; Дef -фaзoвый сдвиг, вносимый элементами 6 и 7. Блок 20 управлени  задает режим работы коммутатору 13, с помощью которого осуществл етс  поочередное синхронное подключение пары приемопередающих преобразователей блока 12 к соответствующему каналу, и одновременно с этим переключение всех остальных каналов на имитатор 11 нагрузки. Имитатор 11 служит дл  уменьшени  вли ни  импедансов фазовращателей 10 и блока 12 на входные цепи сумматора 14. Имитатор 11 включает элементы, коэффициенты передачи которых равны коэффициентам передачи преобразователей блока 12. С выхода блока 12 сигнал с частотой А, пройд  сумматор, поступает на модулирующий вход модул тора 7, на сигнальный вход которого поступает сигнал с частотой -. В результате однополосной модул ции (модул тор 7 работает в режиме подавлени  верхней боковой полосы) в спектре сигнала , поступающего на вход смесител  8, помимо несущей частоты , по вл етс  нижн   бокова , смещенна  на частоту Л и равна - Л . Повторное смещивание входных сигналов смесителем 8 приводит к по влению в спектре выходного сигнала разностной частоты 2Л ( ), котора1Я выдел етс  во втором канале избирательиым усилителем 9, настроенным на эту частоту. Сигнал частоты 2 Л , пройд  имитатор 11 и сумматор 14, поступает на модулирующий вход модул тора 7, име  ... ......... „ ... текущее значение фазы, равное 2At (9-f ) где фазовый сдвиг, вносимый вторым каналом. После последовательного прохождени  тестового сигнала по всем каналам формировател , сигнал с частотой пЛ выдел етс  резонансным усилителем 15, подключенным к выходу п-го приемного преобразозател , нес  информацию (значение ti ) об испытуемом объекте.

После завершени  первого цикла коммутатор 13 подключает ко входу блока 12выход фазовращател  102 второго канала (остальные фазовращатели 10 подключены к имитатору 11). Далее измеритель работает аналогично. После завершени  п-го цикла на вход модул тора 7 поступает сигнал с фазой

Т1Я1 п(ч-) +«г ... + «Г„л-крп .

В результате осуществлено прозвучивание испытуемого объекта набором тестовых частот л ...п л . Информационные составл ющие сигналов от каждого канала, полученные на частоте Л ...п Я , перенесены на одну и ту же частоту п SI , что позвол ет использовать в измерительной цепи один резонансный усилитель 15. Устран   приращение фазовых сдвигов за счет прохождени  сигналов по каналам и цеп м измерител  на этапе калибровки, можно получить сигнал на выходе фазового детектора, на второй вход которого поступает сигнал через второй фильтр 17 с выхода смесител  5, величина сигнала определ етс  фазовым сдвигом, вносимым объектом измерени . Значение фазовых сдвигов, вносимых объектом , после каждого цикла фиксируетс  и обрабатываетс  в микропроцессоре 18, которым , как и коммутатором, управл ет блок 20. Измеренные параметры вывод тс  на индикатор 19.

Предложенное устройство позвол ет определить фазо-частотную характеристику исследуемого объекта и повышает точность измерени  концентрации компонент сложных объектов путем исключени  паразитной модул ции при переключении преобразователей .

Claims (2)

1.Патент США № 3802271, кл. 73-432 RS, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2767091/25-28, кл. G 01 N 29/00, 1979 (прототип).