Способ калибровки приборов для измерения скорости распространения ультразвука

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцкапистнческык

Респубпнк

<п>920397 (61) Дополнительное к авт. санд-ву

{22) Заявлено 30.07.80 (2l ) 2965362/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (5})м. кл .

C0Z H W0O

9вудауатеевй канает еес ю лелем взабретввнй в впфыткй (23) П рнорнтет

-Опубликовано 15.04.82. Бюллетень ¹ 14 (63} УДК 534. .8(088.8) Дата опубликования описания l7.04,82 (72) Автор изобретения

И. А. Чернобай...н.. «ы ....к

Научно-исследовательский институт прикла фищ еуЩЧд, проблем им. А. Н. Севченко

f73) Заявмтель (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для калибровки ультразвуковых приборов, преимущественно автоциркуляционного типа+ предназначенных для измерения скорости распространения ультразвука, напри мер, в жидкой среде.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является способ калибровки приборов для измерения скорости распространения ультразвука, эаключакяцийся в том, что через акустически стабильную среду про-. пускают ультразвуковые колебания и опредецяют разность длительностей распро-. странения сигналов, учитываемую при калибровке fl) Недостатком известного способа является наличие погрешностей, обусловлен« ных относительно невысокой точностью осцщтлографических методов измерения временных интервалов, используемых в данном способе.

Цель изобретения — повышение точности калибровки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе калибровки приборов для измерения скорости распространения уль5 тразвука, заключакмцемся в том, что че рез акустически стабильную среду. пропускают ультразвуковые колебания и определяют разность длительностей распространения сигналов, учитываемую при ка« либровке, дополнительно через среду пропускают пакеты ультразвуковых сигналов с заданным копичеством импульсов автоциркуляции, период повторения каждого нэ которых включает и переотражений

15 сигнала в акустической среде, затем че-. рез среду пропускают пакеты ультразву ковых сигналов с тем же количеством импульсов автоциркуляции, но с периодом повторения каждого из импульсов авто циркуляции, включающим щ переотражений сигнала в акустической среде, и по приве- денной разности длительностей распространения групп сигналов, состоящих из

3 9203 импульсов автопиркуляпии для и и rn llepe» отражений пакетов ультразвуковых сигна-. лов в среде, находят время задержки сигнала в его электронной схеме, соединительных кабелях, пьеэопреобразователях и защитных мембранах и с его учетом калибруют прибор.

На чертеже приведена блок-схема устройства реализующего способ.

Устройство содержит последовательно соединенные схему 1 управления, калибруемый. ультразвуковой измерительный прибор 2 с односторонним доступом к акустической среде, схему 3 соединени». н согласования, приемно-излучающий пьеэопреобразователь 4, защитную мембрану 5, исследуемую акустическую среду 6 и отражатель 7. К ультразвуковому прибору 2 присоединены измеритель 8 временных интервалов, который связан со схемой 1 управления посредством вычислительного устройства 9.

Способ осушеститяется следующим образом.

Схема.1 управления периодически включает ультразвуковой измерительный прибор 2 в режим автоциркуляционного измерения скорости распространения ультразвука, обеспечивая заданное количество импульсов автоциркуляции в каждом

1 эо цикле измерений. При этом nns одного пакета ультразвуковых сигналов обеспечивается и переотражений сигнала в акустической среде в каждом импульсе автоциркуляции, дня другого такого же пакета ультразвуковых сигналов обеспечивается )р1 переотражений сигнала в акустической среде для каждого из импульсов автоциркуляцин. По приведенной разности, длительностей двух групп сигналов, каждая иэ KoTopltIx вкл1оч&ет B себя К импульсОВ

4О автоциркуляпиир но с разными значениями ()1 и рт ) числа переотражений пакетов ультразвуковых сигналов а соответствующих импульсах автоциркуля11ни вычисли, тельное устройство 9 определяет общую задержку сигнала в электронной схеме, соединительных кабелях, пьеэопреобразователях и защитных мембранах. Величина этой задержки является калибровочной и вносится как поправка и результаты из- 5О мерения скорости распространения ультразвука.

Алгоритм работы вычислительыого устройства 9, по нахождению укаэанной суммарной задеуюкки сигнала основан íà сле» 55 дукицих выводах и соотношениях.

Период Т„повторения импульсов авто-, циркуляции при и переотражениях пакета

97 4 .ультразвуковых сигналов равен полному времени Тя распространения сигнала в акустически контролируемой. среде с учетом задержек сигнала < - в электр)онной схеме и соединительных кабелящ „ - в пьезопреобраэователях, - в защитных мембранах

Т11 1Р+ У )+ (qР,Ь )ф)) 1)

Время Т распространейия ультраэвуко. вого сигнала в среде можно представить следукнцим образом тр -- в)n+1)tp )р.)

A@1) 4 где n - количество переотражений сигна«

v ла в акустической cpepe ,qp - время прямого распространения сигнала по акустической базе длиной ). ;

С вЂ” скорость ультразвука в среде.

Длительность Т, группы сигналов, состоящей из К имйульсов автоциркуляпии, для случая и переотражений пакетов ультразвуковых сигналов, с учетом иа» раженйй (1) и (2) можно представить в

t„„=)) j)tit)t и,), )р) t -tó tnp«w) пО аналогии р длительность Т гРУпшй сигналов состоящей из К импульсов авто циркуляции, но при тпереотраження пакетов ультразвуковых сигналов т р р к (ррах ) ъ р + с р), ) 4)

Совместное рещение уравнений (3) и (4) относительно t, при исключении величины Ср, позволяет найти ныраженне для времени задержки электрического сигнала t в электрической схеме измерительного прибора, соединительных кабелях, пьезопреобразователя и зввцитной мембране, т„ ()-7 „("»

1е " к(.™)" (й

Полученное выражение используется при составлении программы для вычислительного устройства 9 при проведений калибровки измерительных приборов.

После определения величины t<, скорость распространения ультразвука в среде может быть найдена с учетом следующих соотношений.

Частота V< автоциркуляции импульсов в пакете определяется полным временем т1,,(Ь) (II«)t>et +% (1„-рИ „-) 5 920397 6

Г1ри ю -раз переотражениях сигнала акустически стабильную среду пропускают: в акустической среде частота Г„, авто- ультразвуковые колебания и опредепяют циркуляции импульсов равна разность длительностей распространения . р " . () сигналов, учитываемую при калибровке, фп 1), отлич ающийсятем,что, с выражение для определения скорости пелью повышения точности калибровки распространения ультразнукоиых коцеба- через среду пропускают пакеты ультраний найденное as (2), может быть пред- звУковых сигналов с заданным количест» ставлено с учетом (6) в caegyzmieM ви- вом импульсов ажониркушщин, период де и повторения каждого из которых включает

ОМ1) 4 F> - (nt ") ° ) F> переотражений сигнала в акустической В 1 +1(Ъщ цЦ <- „.S< среде, затем через среду пропускают па«

+ .(ф) кеты ультразвуковых сигналов с тем же

С учетом выражения (8) может быть количеством импульсов автопиркулйнии, составлена программа nna:иаФислительно- tS но с периодом повторения каждого из им

ro устройства по определению скорости пульсов автопиркулянии, включщащим Е расаространения ультраэвукомах колеба- переотражений сигнала в акустической ний в акустической среде. среде, и по приведенной разности длительИспользование предлагаемого способа ностей распространения групп сигналов, позволяет повысить точность калибровкй . щ состояших из импульсов автоднркуляпии приборов для измерения скорости распро- дця и е переотражений пакетов ультрастранения ультразвуковыхкопебаннй и звуковых сигналов sсреде,,находят вреавтоматнзйровать как процесс калибровки, мя задержки сигнала в его электронной ..так и .щюнесс измерения скорости., схеме, соединительных. кабелях, пьезопре

2s образоватепях и зап итных мембранах и с его. Учетом калибруют прибор.

Формула изобретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Способ калибровки приборов для из-, 1. Авторское свидетельство СССР . мерения скорости распространения ульт- щ .¹ 413386, кл. Ц 01 Н 5/00, 1972 развука, заключакицййся в том, что через (прототип).

920397

Составитжь Л, Карписонов

Редактор Н. Воповик Техред И. Гайду Корректор H. Степ

Заказ 2318/40 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4