Устройство для измерения скорости ультразвука

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьЕнение точности измерений . В устройстве при определенных значениях частоты возбуждающего генератора 1 в камере 2 возникают акустические резонансы f , которые фиксируются частотомером 7. Эти частоты f резонансов связаны со скоростью С ультразвука следующей зависимостью: f С„/21(п-йп/п) (1), где п - количество полуволн в камере 2 на частоте f, йп - неизвестная поправка , связанная со сдвигом фаз при отражении ультразвука. При этом й А+ (1/fr arctg(Z-tgTrf ./f) (3), где А - постоянная величина, завися-, щая от отношения частоты излучения сигнала к резонансной частоте f j, излучателя 3 и приемника 4, Z - неизвестное отношение удельных акустических сопротивлений вещества, расположенного в камере 2 материала излучателя 3 и приемника 4. Значение С j записывается в те же ячейки блока .9 памяти, откуда было считано f. Второй генератор 14 выдает на вычислитель 8 крайнее значение Z. Блок 10 вычитания определяет модуль разности CYI-C ri+i, а интегратор 11 - m сумму вида D | /с„-с п-к где m - количество измерений. Далее генератор 14 выдает следующее значение Z, и цикл обработки значений f Повторяется. Блок 12 определения минимума сравнивает предыдущее и тепереш- ,нее значения D. Ес ли теперешнее значение D. равно или больше предыдущего.. с & сл с э QD 09 О ЬЭ а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (4) 4 С 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3961038/25-28 (22) 09.10.85 (46) 28.02,87. Бюл. Р 8 (7 1) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.А.Сукацкас (53) 534.232(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1101727, кл. G 01 N 29/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений. В устройстве при определенных значениях частоты возбуждающего генератора 1 в камере 2 возникают акустические резонансы f„ которые фиксируются частотомером 7. Эти частоты

fn резонансов связаны со скоростью

С ультразвука следующей эависимосп тью: f„= С /21{и-hn/и) (1), где и количество полуволн в камере 2 на частоте fn, а и — неизвестная поправ— ка, связанная со сдвигом фаз при отЗ 1293626 А 1 ражении ультразвука. При этом и =

= А + (1/н}агсг@(Ес8Т f,/f ) (3), где А — постоянная величина, завися=. щая от отношения частоты излучения сигнала к резонансной частоте f излучателя 3 и приемника 4, Z — неизвестное отношение удельных акустических сопротивлений вещества, расположенного в камере 2 материала излучателя 3 и приемника 4. Значение

С „ записывается в те же ячейки блока .9 памяти, откуда было считано fn.

Второй генератор 14 выдает на вычислитель 8 крайнее значение Z. Блок

10 вычитания определяет модуль разности Сп С n+» а интегратор 11

Pl сумму вида D =, /Cn Сп„,, где ь

m — количество измерений. Далее генератор 14 выдает следующее значение

Z и цикл обработки значений f повторяется. Блок 12 определения минимума сравнивает предыдущее и тепереш,нее значения D. Ec÷è теперешнее значение D равно или больше предыдущего

1293626

/ процесс обработки на этом заканчивается. Выданное генератором 14 значение Z равно истинному, подсчитав по формуле (2) значение поправки д и, определяют скорость Сл ультразвука по формуле (i), 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ульт— раэвука.

Цель изобретения — повьш ение точности путем компенсации фазовой систематической погрешности.

На чертеже изображено устройство для измерения скорости ультразвука.

Устройство для измерения скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1, камеру

2 постоянной. длины с излучателем 3 и приемником 4, блок 5 усиления и формирования, блок 6 настройки частоты, соединенный с входом генератора 1, частотомер 7, соединенный с выходом генератора 1, вычислитель

8, блок 9 памяти, два входа которого соединены с выходом частотомера

7, а выход — со входом вычислителя 8, выход которого соединен с третьим входом блока 9 памяти, последовательно соединенные блок 10 вычитания, 25 соединенный с выходом вычислителя 8, интегратор 11, блок 12 определения минимума, блок 13 управления, второй выход которого соединен с четвертым входом блока 9 памяти, а второй вход ;® с вторым выходом блока 6 настройки часто-ы, второй генератор 14, выход которого соединен с вторым входом вычислителя 8. Третий выход блока 13 управления соединен с третьим входом

35 вычислителя 8 и вторым входом интегратора 11.

Предусмотрена связь блока 6. настройки с частотомером 7 через третий вход блока 13 управления.

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим образом.

Напряжение генератора 1 возбуждает излучатель 3. Ультразвуковые вол- 45 ны, излучаемые им, распространяются .в исследуемом веществе, расположенС

f = — — (n — 0 n/n) и Э где 1 п длина камеры, количество полуволн в камере на частоте неизвестная поправка, необходимая для компенсации систематической погрешности от частотнозависимого сдвига фаэ при отражении ультразвука от преобразова. телей 3 и 4. дп

Все значения частот f и соответствующие им значения С записываютл ся в блок 9 памяти в двух массивах одновременно, в одном массиве сохраняются для контроля, из другого поступают на обработку, По сигналам с блока 13 управления значения Гл и и считываются поочередно и поступают на вычислитель

8, который вычисляет значение скорости С по алгоритму

2fnl (2) с и — д п/и.ном в камере 2. Волны доходят до приемника 4, частично отражаются, а частично преобразуются им в электрические колебания, которые усиливаются в блоке 5. При определенных значениях частоты в камере 2 возникают акустические резонансы, а напряжени приемника 4 возрастает.

В момент времени, соответствующий каждому акустическому резонансу, блок

6 настройки частоты вырабатывает сигнал, который через блок 13 управления запускает частотомер 7. Частотомер 7 измеряет ряд резонансных частот fÄ, связанных со значениями скорости ультразвука С„ следующей зависимостью:

129362б где

1 7f ап = А + —,=- arctg(Ztg- — -), (3) Н. f о а для случая исследования жидкости:

-0,5, если f с 0 5f.

0,5, если 0 5f î (f 1 ° 5fp

1,5, если f ) 1,5f

A =

А =

А =

Формула изобретения

Устройство для измерения скорос(4) D = ф— С„,1

n-i

Составитель Г.Рыжакова

Редактор А.Ревин Техред В.Кадар Корректор Н.Король

Заказ 379/48 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где f — резонансная частота излу10 о чателя 3 и приемника 4;

Z — неизвестное отношение удельных акустических сопротивлений вещества преобразователей (излучателя

3 или приемника 4) и исследуемой среды (параметр поправки п/n) .

Значения С „ записываются в те же ячейки блока 9 памяти, откуда было считано f д. Так как точное отношение Z удельных сопротивлений неизвестно, то второй генератор 14 выдает на второй вход вычислителя 8

25 крайнее значение Z. Блок 10 вычитания определяет. модули разностей

С вЂ” С„+1, а интегратор 11 — сумму вида: где m — количество измеренных значений f,, Далее генератор 14 вьдает следующее значение Z и цикл обработки зна- 35 чений f„ повторяется согласно вышеописанному, в результате чего на вы— ходе интегратора 11 вьдается следую— щее значение D. Блок 12 определения минимума сравнивает предьдущее и те- 40 перешнее значение D и (если теперешнее меньше предьдущего) — через блок

13 управления разрешает генератору

14 вьдать следующее значение Z u начинается очередной цикл обработки значений f„. Если теперешнее значение D равно или больше предыдущего, то процесс обработки на этом заканчивается. Вьданное генератором 14 значение Z равно истинному Z, а поправка g и/и, рассчитанная по формуле (3), — значению поправки, которую необходимо подставить в формулу (2) для полной компенсации систематической фазовой погрешности. На этом измерение заканчивается. ти ультразвука, содержащее электроакустически последовательно соединенные генератор, камеру постоянной длины с излучателем и приемником, блок усиления и формирования и блок настройки частоты, соединенный с входом генератора, частотомер, соединенный с выходом генератора, и вычислитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности,. оно снабжено блоком памяти, два входа которого соединены с выходом частотомера, выход — с входом вычислителя, выход которого соединен с третьим входом блока памяти, последовательно соединенными блоком вычитания соединенным с выходом вычислителя, интегратором, блоком определения минимума, блоком управления, второй выход которого соединен с четвертым входом блока памяти, второй вход — с вторым выходом блока настройки частоты, и вторым генератором, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, а третий выход блока управления соединен с третьим входом вычислителя и с вторым входом интегратора.