SU883734A1 - Устройство дл определени скорости ультразвука - Google Patents

Description

(S) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при ультраакустических технологических и аналитических измерени х в веществах, наход щихс  в различных агрегатных состо ни х. Известно устройство дл  определени  скорости ультразвука, содержащее генератор излучающий и приемный преобразователи, блок автоматическоrci регулировани  уровн  энергии, под водимой к излучающему пьезоэлементу как функции наперед заданного соотношени  сигнал/шум на выходе приемно го пьезоэлемента, и регистрирующий блок L1 Недостаток этого устройства состоит в том, что при возникновении флуктуаиионных  влений в среде неизбежно самопроизвольное скачкообраз ное изменение отсчитываемой величины вызванное переходом импульса с Фронта на фронт, что снижает точность . измерений. Кроме того, в услови х широкодиапазонных измерений скорости ультразвука помехозащищенность измерений резко снижаетс  вследствие того, что увеличиваетс  интервал времени, в течение которого возможно по вление импульсных помех от вли ни  сильных электрических полей и случайных динамических ударов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  скорости ультразвука , содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель , интегрирующий видеодетектор и формирователь импульсов, а также счетчик импульсов, подключенный ко ВТОрому.выходу генератора импульсов 2 . Недостатком известного устройства  вл етс  его мала  помехозащищенность и точность измерений вследствие того. что в нем обеспечиваетс  нечувствительность по отношению к любым видам возмущающих помех только в интервале действи  интегрирующего видеодетектора , однако вне зоны действи  интег- рирующего видеодетектора помехоустой мивосТЬ и точность устройства резко снижаетс , особенно в широком диапазоне частот автоциркул ций, так как приходитс  неоправданно завышать потенциальный уровень прив зки к первому ультразвуковому импульсу, прошедшему через среду. Это справедливо даже в случае наличи  только шумовой помехи, так как при этом отдельные броски напр жени  дл  нормального шу ма в несколько раз превышают среднеквадратичное напр жение шумовой помехи, что также способствует чрезмерному завышению Потенциального уровн  прив зки к переднему.фронту прин того импульса, увеличивает дисп рсию измерени  временного положени  прин того импульса и уменьшает точность измерений. Цель изобретени  - увеличение точ ности и помехозащищенности.измерений скорости ультразвука. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  определени  скорости ультразвука снабжено последова тельно соединенными линейным усилителем , блоком прив зки уровн , детектором , усилителем посто нного тока и регулируемым усилителем, а также управ,л емым сопротивлением и синхронизируемым генератором, причем вход линейного усилител  подключен к выходу приемного преобразовател , выход регулируемого усилител  подключен ко входу генератора импульсов выход и вход управл емого сопротивлени  подключены соответственно ко второму входу интегрирующего видеодетектора и к выходу счетчика импуль сов, вход синхронизируемого генерато ра подключен к выходу формировател , а его выход - ко второму входу регулируемого усилител . На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства дл  .определени  скорости ультразвука. Устройство содержит последователь но соединенные генератор 1 импульсов излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3, усилитель , интегрирующий видеодетектор 5 и формирователь 6 импульсов, причём второ 4 выход генератора 1 импульсов подключен ко входу счетчика 7 импульсов. Устройство снабжено также последовательно соединенными линейным усилитёлем 8, блоком 9 прив зки уровн , детектором 10; усилителем 11 посто нного тока и регулируемым усилителем 12, а также управл емым сопротивлением 13 и синхронизируемым генератором 1. Причем вход линейного усилител  8 подключен к выходу приемного преобразовател  3, выход регулируемого усилител  12 подключен ко входу генератора 1 импульсов, выход управл емого сопротивлени  подключен ко второму входу интегрирующего видеодетектора 5 вход управл емого сопротивлени  13 подключен к аналоговому выходу счетчика 7 импульсов, вход синхроиизируемого генератора 14 подключен к выходу формировател  6, а выход синхронизируемого генератора 1 ко второму входу регулируемого усилител  12. При включении устройства синхронизируемый генератор Ц вырабатывает электрический импульс, который, пройд  через регулируемый усилитель 12, генератор 1 импульсов, усиливаетс  и поступает на излучающий преобразователь 2, вызыва  генерацию и излучение в среду акустического импульса. Акустический импульс после прохождени  исследуемой среды принимаетс  приемным преобразователем 3, преобразуетс  в электрический импульс , усиливаетс  усилителем , детектируетс  интегрирующим видеодетектором 5, формируетс  формирователем 6 и вновь поступает на вХод синхронизируемого генератора Н, вызыва  повторный цикл автоциркул ции электроакустических импульсов в сйнхрокольце . При этом синхроимпульсы со второго выхода генератора 1 поступают на вход счетчика 7 в котором происходит индикаци  результатов измерени  скорости ультразвука в среде, и с аналогового выхода счетчика 7 сигнал, пропорциональный скорости ультразвука (частоте автоциркул ций ) поступает на вход управл емого сопротивлени  13, величина которого уменьшаетс  при увеличении сигнала на его входе. Поскольку выход управл емого сопротивлени  13 подключен параллельно интегрирую4;ей емкости видеодетектора 5, то

этим обеспечиваетс  обратна  пропорциональность посто нной времени видеодетектора частоте автоциркул ций в устройстве. В процессе работы синхроимпульсы с выхода приемного преобразовател  3 поступают также на вход линейного усилител  8, усиливаютс  им без ограничени  и поступают на вход блока 9 прив зки уровн , отрегулированный так, что сигнал управлени  на его выходе по вл етс  только в случае превышени  заданного отношени  сигнал/шум на входе усилителей 4 и 8.

С выхода блока 9 сигнал, поступает на вход детектора 10, детектируетс  в нем и далее усиливаетс  усилителем 11 посто нного тока, с выхода которого он поступает на первый вход регулируемого усилител  12, усиление кот рого максимально при отсутствии си1- нала с выхода блока 11. В результате напр жение на выходе генератора 1, а следовательно, и мощность, подводима  к излучающему преобразователю, оказываютс  функционально зависимыми от заданного оптимального уровн  полезного сигнала на выходе приемного преобразовател  3 т.е. соотношение сигнал/шум на выходе блоков 3 и поддерживаетс  стабильным. Стабильность же соотношени  сигнал/шум на входе интегрирующего видеодетектора и обратна  пропорциональность его посто нной времени частоте автоциркул ций в совокупности позвол ет минимизировать уровень прив зки к переднему фронту прин того импульса и оптимизировать врем  интегрировани  сигнала в видеодетекторе, т.е. увеличить точность и помехозащищенность измерений скорости ультразвука.

Наиболее эффективно применение предложенного устройства в качестве широкодиапазонного толщиномера, уровнемера , измерител  рассто ний и молекул рных масс, в качестве газоанализатора , работающего по синхрокольцевому принципу. При этом резко повышаетс  помехозащищенность измерений , а следовательно, точность и

надежность разрабатываемой аппаратуры . Использование устройства целесообразно и в качестве узкодиапазонного измерител  скорости ультразвука,

где выигрыш в увеличении помехозащищенности менее заметен, но зато полностью реализуетс  дополнительное повышение точности измерений за счет снижени  порогового уровн  фиксации

первого ультразвукового импульса.

Claims (2)

1.Носов В.А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры . М., Машиностроение, 1972,

- 21.

2.Там же, с. 118 (прототип).