Устройство для измерения скорости распространения ультразвука

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетсинк

Соцналнстнчесин к

Республик (<>)620885 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280476(2I) 2354614/25-10 (5l) М. Кл. с присоединением заявки РЙ—

S 01 l4 29/00

Государственный комитет

Сонета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 250878. Бюллегень Р6 31 (45) Дата опубликования описания 1Ж778 (53) ДК 534, 232 (088, 8) (72) Авторы изобретения

А .Л.Дроздовский, И.А .Чернобай, A .3 .Кулишенко, В .И.Грищенко, И.P.Ëèíåöêèé, Г .П.Попов, Е.Д.Воронов и A ..A ..Елисеев (71) Заявитеиь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к акустическим измерениям и может найти применение в химической, гидрометаллургической, машиностроительной судостроительной и других отраслях 5 промыаленности для анализа состава твердых, жидких ч газообразных ве- . цеств, для измерения концентраций, уровней, расходов различных сред.

Известно устройство для измерения скорости распространения ультразвука, основанное на интерферометрическом методе измерений, содержащее радиоимпульсный генератор, состоящий иэ генератора.синусоидальных колебаний импульсного генератора и стробированного генератора, опорный генератор, смеситель частоты, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель и частотометр (1) .

Однако интерферометрические методы измерений являются менее точными и менее перспективными для прецизионных измерений по сравнению с импульсными методами.

Наиболее близким fIo технической сущности к иэобретению является устройство для измерения скорости распространения ультразвука, содержащее последовательно соединенные задающий генератор импульсов, радионмпульсный генератор, согласующий каскад, излучающий н приемный преобразователь, широкополосный усилитель, формирователь и измеритель временного интервала, связанный своим вторым входом с выходом задающего генератора импульсов P) .

Однако оно не обеспечивает достаточно высокой точности измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения скорости распространения ультразвука.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство содержит опорный генератор с подключенными к нему двумя

Радиоимпульсными смесителями частоты, временной селектор, два формирователя импульсов, через которые смесители подключены к введенному в устройство второму, измерителю временных интервалов, причем входы временного селектора соединены с выходами задающего генератора и- выходом широкополосного усилителя, выход — с одним из смесителей частоты, а один иэ входов другого смесителя соединен с выходом согласующего каскада.

620885

На фиг.1 изображена структурная схема устройства» на фиг.2 - диаграюж его работы.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 импульсов, радиоимпульсный генератор

3, согласующий каскад 3, излучающий б

4 и приемный 5 преобразователи, широкополосный усилитель 6, формирователь 7, изыеритель 8 временного интерзала, дополнительно связанный с ведающим генератором импульсов., Ц»

Устройство также содержит опорный: генератор 9, своим выходом подключенный к входам радиоимпульсных сме=

Сителей частоты 10 и 11. Выход смесителя 10 связан через формирователь »5

12 импульсов с первым входом дополнительного измерителя 13 временного интервала, а выход смесителя 11 - co вторым входом дополнительного измери теля 13 временного интервала через щ» формирователь,14.импульсов., Причем смеситель 10 подключен вторым входом к согласующему каскаду, а смеситель

11 подключен своим вторым входом к выходу широкополосного усилителя через временной селектор 15, .который: .дополнительно связан своим вторым, входом с задающим генератором импульcos 1.

Акустически контролируемая среде . 16 помещена между излучающим 4 и приемным 5.преобразователями ультразвуковых колебаний.

Устройство работает следующим об разом.

Задающий геиератор 1 имнупьсов З8 вырабатывает импульсы длительностью

Т (см.фиг.2а), меньшей двойного времени распространения Т> акустического сигнала через среду 16 (например,t образец металла для контроля его 40 твердости), и периодом повторения, большим времени действия акустических реверберационных сигналов. Зада юэсэй ax åêåðàòoð 1 импульсов Управляет работой радиоимпульсного генератора 45

2 так, что генератор 2 вырабатывает сфаэированные радиоимпульсы длительностью Т и подает их через согласующий каскад.3 на излучающий преобразователь 4. 50 радиоимпульсный Ультразвуковой сигнал проходит за время Т> исследу" етую среду 16, преобразуется приемным греобраэователем 5 в электрический сигнал, усиливается до определенного уровня широкополосным усилителем 6 (см.фиг.2в) и подается на входы формирователя 7 и временного селектора 15.

Формирователь 7 по первому полупе Е0 риоду радиоимпульсного сигнала вырабатывает одиночный импульс (см. фиг.2г). Измеритель 8 временного интервала по импульсам генератора импульсов 1 и с формирователя 7 гру- 65 бо измеряет время распространения ультразвукового сигнала через исследуемую среду 16.

Сигнал с широкополосного усилителя 6 поступает на вход радиоимпульс» ного смесителя 11 частоты через временной селектор 15, управляемый задающим генератором 1 импульсов. Назначением временного селектора 15 является отделение сигнала, прямого., прохождения от реверберационных снгналов и электромагнитных наводок, что обесПечивает помехоустойчивость.

При необходимости повышения разрешающей способности временной селектор может выделять отраженные сигналы

fl раз е

На вход радиоимпульсного смесителя 10 частоты сигнал поступает с согласующего каскада 3. Одновременно иа вторые входы:радиоимпульсных смесителей 10 и II частоты поступает опорный сигнал от генератора 9.

Радиоимпульсные смесители 10 и

1I частоты производят безынерционное преобразование радиоимпульсного заполнения в низкочастотный сигнал.

Причем в смесителе110 происходйт преобразование в нЙзкрчастотный сиг иал излучаемого радиоимпульсйого, сигнала (см.фиг.2e), а в смесителе

11 - принятого радиоимпульсного сигнала (см.фиг.2ж). Преобразование в низкочастотный сигнал позволяет растягивать (трансформировать) временной интервал.

Формирователи 12 и 14 выделяют переходы низкочастотного сигнала через нуль в виде коротких импульсов (см.фиг.2э).

Измеритель 13 временного интервала точно измеряет время распространения .ультразвуковых сигналов через исследуемую среду 16 в виде расширенного временного интервала {см. фиг .Зз», причем точное измерение имеет однозначность отсчета только в пределах длительности одного периода колебаний высокочастотного радиоиьитульсного заполнения.

Измеритель 8 вреМенного интервала, как упоминалось выше, обеспечивает грубоб измерение времени распространения ультразвукового сигнала и устраняет неоднозначность измерений.

Применение в устройствЕ цвух радиоимпульсных смесителей частоты, опорного генератора, формирователей и дополнительного измерителя времен ного интервала позволяет получить по сравненнию с прототипом высокую точность измерений и одновременно избавиться от действия реверберационных помех, получить однозначность измерений при полной автоматизации процесса измерений по контролируемо му физико-химическому параметру сре» дые

62

Решение данных задач дает воэможность благодаря высокой точности измерений прив енять предложенное техническое решение в тех областях науки и производства, где применвниФ прототипа невозможно.

Формула изобретений

Устройство для измерения скорости распространения ультразвука, содержащее последовательно соединенные задающий генератор импульсов, радиоимпульдный генератор, согласующийкаскад, излучающий и приемный преобразователи, широкополосный усилитель, Формирователь и измеритель временного интервала, связанный вторым входом с выходом задающего генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, d целью повыаения точности

0885 6 измерений,,устройство содержит опорный генера ор с подключенными к нему двумя радиоимпульсными смесителями частоты, временной селектор, два Формирователя импульсов, через которые смесители подключены к введенному и устройство второму иэме4 рителю вр менных интервалов,.причем входы време. ного селектора соединены с выходами задающего генератора и выходом широкополосного усилителя, выход — с одчим иэ смесителей часто-!

О ты, а одни иэ входов другого смесителя соединен с-выходом согласующего каскада.

Источники инФормации, принятые д6 во внимание при экспертизе:

1. Бражников Н.И.. Фазометрия, Энергия, И., 1965. 6.133.

2. Авторское свидетельство СССР

9 444466882244, кл. С 01 29/00, 1973, 620885

"имер д

"июле. лриеми г

@м)ир, t

"вюр е смесям!

"смесвм1

3 мзмер1 фри.2

Составитель В.Пмрогов

Редактор Т.Иванова Техред О.Андрейко Корректор Н.Ковалева

Заказ 4647/40 Тиран 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного хоннтета Совета Министров СССР по делам изобретений м открытий

113035, Москва, 5-35, Раискам наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.упгором, уи. Проектнан,4