Устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физических свойств веществ и материалов с помощью ультразвуковых колебаний. Цель изобретенияуменьшение времени и повышение точности измерений за счет формирования опорных уровней компараторов пропорциональными амплитудам первых полуволн принятых ультразвуковых импульсов. Для определения скорости распространения ультразвуковых колебаний измеряется время прохождения ультразвука между первым 6 и вторым 9 приемниками. Устройство снабжено аналоговыми ключами 17 и 20, пиковыми детекторами 18 и 21 и делителями 19 и 22 напряжения, позволяющими автоматически регулировать уровень опорных напряжений компараторов 8 и 11 в зависимости от амплитуды принятых ультразвуковых импульсов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц g С 01 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21 ) 42541 58/25-28 (22) 01.06.87 (46) 30.05.89. Бюл . № 20 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с опыт.ным производством Института механики полимеров АН ЛатвССР (72) В.И.Зотов и З.А.Жихарс (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №,794482, кл. G 01 N 29/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физических свойств веществ и материалов с по„„SU„„1483284 А 1

2 мощью ультразвуковых колебаний. Цель изобретения — уменьшение времени и повышение точности измерений за счет формирования опорных уровней компараторов пропорциональными амплитудам первых полуволн принятых ультразвуковых импульсов. ДЛя определения скорости распространения ультразвуковых колебаний измеряется время прохождения ультразвука между первым

6 и вторым 9 приемниками. Устройство снабжено аналоговыми ключами 17 и 20, пиковыми детекторами 18 и 21 и делителями 19 и 22 напряжения,позволяющими автоматически регулировать уровень опорных напряжений компараторов 8 и 11 в зависимости от амплитуды принятых ультразвуковых импульсов 3 ил

1 483284

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физических свойств веществ и материалов с помощью ультразвуковых колебаний, Цель изобретения — уменьшение времени и повышение точности измерений за счет формирования опорных уровней компараторов пропорциональными 1п амплитудам первых полуволн принятых ультразвуковых импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — структурная схема блока управления; на .фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройсч- ва.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 шума, гене- 20 ратор 2 зондирующих импульсов и коммутатор 3, первый 4 и второй 5 излу. чатели, подключенные к выходу коммутатора 3, последовательно соединенные первый приемник 6, первый усили- 25 тель 7 и первый компаратор 8, последовательно соединенные второй приемник 9, второй усилитель 10 и второй компаратор 11, тактовый генератор 12, последовательно соединенные схему 13 антисовпадений, блок 14 усреднения, арифметический блок 15 и блок 16 индикации,, последовательно соединенные первый аналоговый ключ 17, первый пиковый детектор 18 и первый делитель 19 напряжения, последовательно соединенные второй аналоговый ключ

20, второй пиковый детектор 21 и второй делитель 22 напряжения, и блок

23 управления aервый вход которого 4О подключен к выходу коммутатора 3Ä а второй и третий входы — соответственно к выходам первого 7 и второго

10 усилителей. Первый и второй входы схемы 1 3 антисовпадений связаны с 45 выходами первого 8 и второго 11 компараторов соответственно. Первый выход блока 23 управления соединен с управляющим входом. генератора 2 зонрНр х импульсов, BTopoA Bhlxop, — 50 с вторым входом первого усилителя 7 и вторым входом первого компаратора

8, а третий выход — со вторыми входами второго усилителя 10 и второго компаратора 11, Первые входы аналоговых ключей 17 и 20 связаны соответственно с выходами первого 7 и второго 10 усилителей. Первый выход такто- вого генератора 12 соединен с третьими входами первого 8 и, второго 11 компаратора, а второй выход - с третьим входом схемы 13 антисовпадений, четвертый вход которой подключен к четвертому выходу блока 23 управления, пятый и шестой .выходы блока 23 управления связаны соответственно со вторыми входами блока 14 усреднения и арифметического блока

15, седьмой и восьмой выходы блока

23 управления связаны соответственно со вторыми входами аналоговых ключей 17 и 20, Выходы делителей 19 и 22 напряжения подключены соответственно к четвертым входам первого

8 и второго 11 компараторов.

Блок 23 управления содержит блок

24.выбора канала, задающий генератор

25, формирователь 26 импульса пуска генератора 2 зондирующих импульсов, формирователь 27 сигналов управления ключами, блок 28 компараторов,блок

29 выделения первого полупериода сигнала, формирователь 30 сигналов пуска и разрешения измерения и счетчик 31. Первый вход блока. 24 выбора каналов является первым входом блока

23 управления, второй и третий входы которого являются входами блока 28 компараторов.

Выход блока 28 компараторов подключен к входу блока 29 выделения первого полупериода, одним выходом соединенного с первым входом формирователя 27 сигналов управления ключами, а другим — с входом формирователя 30 сигналов пуска и разрешения измерения, другой вход которого подключен к выходу счетчика 31. Один вход счетчика 31 соединен с первым выходом формирователя 30 сигналов пуска и разрешения измерения, второй выход которого является четвертым, третий — пятым, а четвертый — шестым выходом блока 23 управления. Выход задающего генератора 25 подключен к входу формирователя 26 импульсов пуска генератора 2 зондирующих импульсов, Один выход формирователя

26 является первым выходом блока -23 управления, а второй подключен к входу счетчика 31 и объединенным входам формирователя 27 сигналов управления ключами, формирователя 30 сигналов пуска и разрешения измерения и блока 24 выбора канала. Вьжоды блока 24 выбора канала являются вторым и третьим выходами блока ЯЗ

5 148 управления, седьмой и восьмой выходы которого являются выходами формирователя 27 сигналов управления ключами.

Пиковые детекторы 18 и 21 для длительного запоминания напряжения, соответствующего амплитуде первой полуволны принятого сигнала,выполнены двухступенчатыми на операционных усилителях.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства блок 23 управления вырабатывает сигнал, устанавливающий узлы устройства в исходное состояние. При поступлении от эадающег о г енер а тор а 2 5 импульс ов выбранной частоты (фиг.За) на формирователь 26 импульса пуска происходит подготовка цепи запуска генератора 2 зондирующих импульсов (фиг.Зв), который запускается импульсами генератора myMa, По ранее выбранному направлении прозвучивания коммутатор 3 подключает к генератору 2 зондирующих импульсов излучающие преобразователи 4 или 5. На входы широкополосных усилителей 7 и 10 и компараторов 8 и ll поступают соответственно по второму и третьему выходам блока 23 управления с блока

24 выбора канала управляющие сигналы, формирование которых происходит по поступлении управляющего импульса от коммутатора 3 по первому входу блока

23 управления.

Ультразвуковые колебания (возбуждаемые излучателями 4 или 5), прошедшие через исследуемую среду, поступают на приемники 6 и 9 и преобразуются в электрические сигналы, которые поступают на входы усилителей 7 и 10. Усиленные сигналы (фиг. Зг и фиг. Зд) поступают на входы компараторов 8 и 11, где в моменты поступления импульсов от генератора 1 2 тактовых импульсов сравниваются с опорным напряжением, поступающим с делителей 19 и 22 напряжения, которые имеют равные коэффициенты деления, установленные оператором перед измерением. Кроме того, усиленные сигналы поступают на второй и третий входы блока 23 управления, которые являются входами блока 28 компяоаторов, формирующего импульсы

3284 6

1О

55 (фиг. Зе и фиг. Зж) для блока 29 выделения первого полупериода сигнала. С первого выхода блока 29 импульсы поступают на второй вход формирователя 27 сигналов управления ключами, на первый вход которого поступают импульсы от формирователя 26 импульса пуска генератора 2 зондирующих импульсон. С первого и нторого выходов формирователя 27, которые являются седьмым и восьмым ныходами блока 23 управления, сигналы поступают на управляющие входы аналоговых ключей 17 и 20 (фиг,Зи и фиг.Зк). С выходон аналоговых ключей 17 и 20 выт деленный первый полупериод сигнала поступает на пиковые детекторы 18 и

2l к выходу которых подключены делители !9 и 22 напряжения, формирующие опорные напряжения U o и Uo пропорциональные амплитудам первых полуволн принятых сигналов, которые поступают на входы компараторон 8 и

11 соответственно.,С выходов компараторов 8 и 1) сигналы поступают на входы схемы 13 антисовпадений, на другие входы которой поступают импульсы от генератора 1 2 тактовых импульсов и разрешающий сигнал от блока 23 управления, формируемый счетчиком 31 по истечении заданного количества усреднений и формирователем 30 сигнала пуска и разрешения измерений. В режиме измерения пачки импульсов (фиг.Зэ) тактовой частоты, длительность которых ранна времени прохождения ультразвуковых колебаний между приемниками, со схемы 13 антисовпадений поступают в блок 14 усреднения, где в течение N циклов прозвучинания импульсы суммируются и поступают в арифметический блок 15.

По окончании цикла измерения формирователем 30 сигналов пуска и разрешения измерения формируется импульс начала вычисления, который по шестому выходу блока 23 управления поступает на вход арифметического блока 15. В арифметическом блоке 15 суммарный временный интервал преобразуется в цифровой сигнал, соответствующий скорости распространения ультразвуковых колебаний при определенной базе. Далее результат вычислений постуттает в блок 16 индикации и на знакосинтезирующем индикаторе индицируется скорость распространения ультразвуковых колебаний .

1483284

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последователь1 но соединенные генератор шума, генератор зондирующих импульсов и коммутатор, первый и второй излучатели, входы которых подключены к выходам коммутатора, первый и второй приемники, первый и второй усилители,пер-вые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго приемников, подключенные к выходам соответственно первого и второго усилителей, первый и второй компараторы, генератор тактовых импуль-. сов, схему антисовпадений, последовательно соединенные блок усреднения, арифметический блок и блок индика- 2О ции, и блок управления, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, второй и третий входы блока управления подключены соответственно к выходам первого и второго уси- 25 лителей,первый вьгход, блока управления подключен к второму входу генератора зондирующих импульсов, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами первого gp и второго компараторов, второй выход блока управления связан с вторыми входами первого усилителя и с третьим входом первого компаратора, третий выход блока управления связан с вторым входом второго усилителя и с третьим входом второго компаратора, второй выход r енератора тактовых импульсов подключен к первому входу схемы антисовпадений, второй и третий входы которой подключены соответ=. ственно к выходам первого и второго компараторов, четвертый выход блока о управления соединен с четвертым вхс-дом схемы антисовпадений, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к вторым входам блока усреднения и арифметическогоблока, отлич ающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерений, оно снабжено двумя цепями, состоящими каждая из последовательно соединенных аналогового ключа, пикового детектора и делителя напряжения, первый и второй входы аналогового ключа первой цепи соединены соотв ат ственно с выходом первого усилителя и седьмым выходом блока управления,. первый и второй входы аналогового ключа второй цепи соединены соответственно с выходом второго усилителя и восьмым выходом блока управления, выходы делителей напряжения первой и второй цепи подключены соответственно к четвертым входам первого и второго компараторов, а выход схемы антисовпадений связан с первым входом блока усреднения.

1483284

Составитель Д.Широчин

Техред И. Ходанич

Pедактор А.Pевин

Корректор М. В ясил ева

Заказ 2817/38 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЪ наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101