SU1656336A1 - Устройство дл измерени скорости ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающим способам контрол  и может быть использовано при исследовании физико-химических свойств различных материалов . Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  погрешностей в усилителе и повышение производитетьнс- сти за :чет автоматизации счета номера полуволны сигнала. Из последовательности отраженных импульсов выдел етс  заданный n-ый импульс. Формирователем 9 отсекаетс  видеоимпульс из него с длительностью, равной периоду ультразвуковых колебаний. После элемента 12 Исключающее ИЛИ формируетс  пр моугольный импульс, длительность которого пропорциональна изменению усилени  усилител  5. Это изменение выдел етс  цепью из аналого-цифрового преобразовател  17, цифроаналогового преобразовател  18 или 19 и блока 20 сравнени . Упр&вг ющий сигнал поступает на усилитель 5. Номер отражени  индицируетс  счетчиком 13. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающим способам контрол  и может быть применено при изучении физико-химических свойств различных материалов, наход щихс  в твердом и жидком состо ни х.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений путем уменьшени  погрешности, вызванной разностью фазовых сдвигов сигналов усилителей, нелинейными и частотными искажени ми, а также прецизионной поддержкой амплитуды выходного сигнала, и повышение производительности труда путем автоматизации процесса счета номера полуволны.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - диаграммы электрических процессов.

Устройство содержит генератор 1, соединенный с акустическим преобразователем 2, механически св занным с контролируемой средой 3, и последовательно соединенные электронный ключ4,усили- t тель 5, детектор 6, пересчетный блок 7, причем второй выход блока 7 через линию 8 задержки соединен со своим вторым входом , а также последовательно соединенные формирователь 9 однопол рного сигнала, инвертор 10, селектор 11 и элемент 12 Исключающее ИЛИ, счетчик 13, первый вход которого соединен с выходом селектора 11, триггер 14. вход которого через сдвоенный переключатель 15 соединен с вторым выходом пересчетного блока 7, а выход соединен с первым входом компаратора 16, выход

О

ел

СА) СА)

о

которого соединен с вторыми входами элемента Исключающее ИЛИ и счетчика 13, аналого-цифровой преобразователь 17(АЦП), выход которого соединен с входами пр мого 18 и инверсного 19 цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), а вход соединен с выходом элемента 12 Исключающее ИЛИ, блок 20 сравнени , первый и второй тходы которого соединены с выходами пр мого 18 и инверсного 19 ЦАП, а выход соединен с вторым входом усилител  5, блок 21 автозапуска, выход которого соединен с первым входом генератора 1, а вход соединен с выходом усилител  5, частотомер 22, вход которого соединен с выходом генератора 1, выход усилител  5 соединен с вторыми входами селектора 11 и компаратора 16, выход селектора 11 соединен с вторым входом генератора 1, выход которого соединен с входом электронного ключа 4, вход формировател  9 через сдвоенный переключатель 15 соединен с первым выходом пересчетного блока 7.

Устройство дл  измерени  скорости ультразвука работает следующим образом.

При возбуждении генератором 1 ультразвукового преобразовател  2 импульсом 23 последний начинает колебатьс  и колебани  передаютс  в среду 3. Отразившись от границы раздела двух сред, ультразвуковые колебани  через электронный ключ 4 .поступают на усилитель 5. На врем  действи  мощного импульса 23 ключ 4 закрыт. Усиленные колебани  24 в виде коротких радиоимпульсов поступают на детектор 6 и преобразуютс  в видеоимпульсы 25, а дальше поступают на блок 7. В зависимости от положени  сдвоенного переключател  15 каждый n-й импульс (например, ) поступает на формирователь 9 и через линию 8 задержки - на второй свой вход. Переключатель 15 ставитс  всегда в такое положение , что, если на формирователь 9 поступает n-й импульс, то на триггер 14 поступает (п-1) импульс, который задним фронтом (п-1) импульсом устанавливаетс  в 1, а задним фронтом последующего п-го импульса устанавливаетс  в исходное положение , т.е. триггер 14 находитс  в единичном состо нии 26 на прот жении времени ti, за которое на компаратор 16 проходит импульс n-го отражени . Формирователь 9 отсекает часть n-го видеоимпульса длительностью , равной одному периоду ультразвуковых колебаний, и через инвертор 10 поступает на первый вход селектора 11, а на второй вход поступает радиоимпульс 24 от усилител  5. На выходе селектора 11 формируетс  отрицательна  полуволна 27, равна  половине периода радиоимпульса 24. Эта полуволна поступает на первый вход элемента 12 Исключающее ИЛИ, а на второй вход поступает р д импульсов 28 выбранного n-го отражени  из выхода компаратора 16. На выходе элемента 12 получаетс  один

импульс 29, длительность которого равна разности и длительностей Д|/ импульса 30 между двум  импульсами от компаратора 16 и селектора 11 на уровне V0n - опорное срабатывание элемента 12, т.е. в зэвисимо0 сти от амплитуды отселектированной полуволны будет мен тьс  фаза двух импульсов на уровне V0n и соответственно мен етс  длительность г.2 импульса 30. Импульс 30 поступает на вход АЦП 17, где преобразует5 с  в цифровую форму и поступает на ЦАП 18 и 19. Если амплитуда отселектированной полуволны меньше заданной, то срабатывает инверсный ЦАП 19 и через блок 20 сравнени  подаетс  в цепь обратной св зи усилител 

0 5 таким образом, что амплитуда отселектированной полуволны увеличиваетс , а если амплитуда полуволны больше заданной, то срабатывает пр мой ЦАП 18 и через блок 20 сравнени  амплитуда полуволны уменьшает5 с .

Так как с помощью обратной св зи можно автоматически удерживать ошибку измерени  выходного сигнала усилител  в допустимых пределах, т.е. она обладает пет0 лей гистерезиса, то в данном случае, преоб- .разу  фазовый сдвиг двух импульсов в длительность импульса 30 при помощи АЦП и ЦАП 18 или 19, раздел   длительность импульса на т уровней, возможно в т

5 раз уменьшить погрешность, вызванную изменением амплитуды выходного сигнала. С выхода селектора 11 импульс поступает на первый вход счетчика 13, запрещающий дальнейший счет, на второй вход поступают

0 счетные импульсы с выхода компаратора 16 и если отселектируетс  перва  полуволна, то на счетчике показание будет О, если - втора , то показани  будут равн тьс  показани м измеренной частоты частотометром,

5 если отселектируетс  треть  полуволна, то показани  счетчика удво тс  и т.д.

Если показани  счетчика не равны О и не кратны показани м частотомера, то имеет место за врем  одного цикла измерение се0 лекции первой, последующей и т.д. полуволн. Таким образом, по показани м счетчикамож- но судить о номере отселектированной полуволны во врем  одного цикла измерени , что в конечном итоге повышает произ5 водительность труда. Импульс с выхода селектора 11 поступает на второй вход генератора 1, который перезапускаетс  на новый цикл измерений. При отсутствии импульсов на выходе усилител  5 блок 21 автозапуска выдает импульсы с

собственным периодом повторени  Таким образом, примен   один усилитель, добиваемс  уменьшени  погрешности измерени  из-за уменьшени  нелинейных и частотных искажений и фазовых сдвигов, вызванных неодинаковой глубиной отрицательной обратной св зи.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные блок автозапуска, генератор и акустический преобразователь, усилитель, выход которого св зан со входом блока автозапуска , детектор, пересчетный блок и линию задержки, выход которой св зан с установочным входом пересчетного блока, и частотомер, подключенный к выходу генератора , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и производительности , оно снабжено последовательно

   соединенными триггером, компарато- ромэлементом Исключающее ИЛИ, аналого-цифровым преобразователем, цифроаналоговым преобразователем и блоком сравнени , выход которого подключен к управл ющему входу усилител , последовательно соединенными формирователем однопол рного сигнала, инвертором и селектором , выход которого подключен к второму входу элемента Исключающее ИЛИ и управл ющему входу генератора, счетчиком , подключенным входами к выходам селектора и компаратора, инверсным цифроаналоговым пребразователем, включенным между выходом аналого-цифрового преобразовател  и вторым входом блока сравнени , и переключателем, включенным между выходами пересчетного блока и входами триггера и формировател  однопол рного сигната, в выход усилител  св зан с вторыми входами селектора и компаратора .

   фие-i

   23

   2$

   ППИПQ

   tt

   v

   30

   ...,.

   I Ј7

   - -3tJ- |abt

   п

   п

   v

   «&л

   2.2