Устройство для определения скорости ультразвука

(19) 011 01 Н.5 0 1 Н 2 комитет ссср ретений и отн 1 ытийГОС т ЛАМ ИЗ ОБРЕ ОПИСАН ТЕ ТВ(46) 07.04.83. Вюл. 9 13 т (72) Л.А. Галкин, Ю.А. Скрипи к . п и Л.А., Глазков .з (53) 620.179.16+534.22(088,8) .д (56) 1. Гершгал Д.А., фридман В.М. а Ультразвуковая технологическая аппа- г ;ратура. М., "Энергия", 1976.ч2. Заявка франции 9 2341862 зКл. О 01 Н 2902, 1977 (прототип). з (54)57)- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее кл 10 чгенераторы фиксировайной, перест- граиваемой и тактовой частот, излу- т чающий и приемный пьезопреобразова+ рым тели, усилитель с автоматической ре-. ч гулировкой усиления, соединенный с г выходом приемного пьезопреобразова- у теля, фазовый детектор, одним вхо- и дбм подключенный к выходу усилителя, к компенсационную линию задержки, вхо-, ра дом соединенную с излучающим пьезо- мя преобразователем, и частотомер, о т- н .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его точности, оно снаб- т жено первым ключом, соединенным дву- д мя сигнальными входами соответствен- а и АВТОРСКОМУ СВИДЕТ о с первыми выходами генераторов ерестраиваемой и фиксированной час- от, а выходом - с излучакцнм пьезо- . реобразователем, эталонной линией адержки, соединенной входом с выхоом компенсационной линии задержки,выходом - с вторык входом Фазово- . о детектора, вторым ключом, подклюенным параллельно эталонной линии адержки, подключенными к выходу Фа-. ового детектора и соединенными по-.едовательно усилителем и синхроным детектором, выход которого поден к первому управляющему входу енератора перестраиваемой частоты, ретьим ключом, включенным мещу втовыходом генератора Фиксированнойастоты и вторым управляющим входом енератора перестраиваемой частоты, правляющие входы всех трех ключей синхронного детектора подключены соответствующим выходам генерато-. тактовой частоты, смесителем, дву-.Я входами соединенным соответствено с вторьиивыходами генераторов иксированной и перестраиваемой часот, и Фильтром нижних частот, выхоом соединенщвю с входом частотомера,входом - с выходом смесителя.1 О Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении свойств и параметров газов, жидкостей и.твердыхтел. "Известно устройство для определения скорости ультразвука в среде, содержащее генератор ультразвуковой частоты, фазометр, входами соединенныйс приемным и излучающим пьезопреобРаэователями, а выходом - с вольтметром 1.Недостаток устройства - невысокая.точность при измерениях в широкомдиапазоне частот.Наиболее близким к предлагаемо- . 15му по технической сущности являетсяустройство для определейия скоростиультразвука, содержащее генераторыфиксированной, перестраиваемой и,тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобраэователи, усилитель с автоматической регулировкойусиления, соединенный с выходом приемного пьезопреобразователя фазовыйдетектор, одним входом подключенный .к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер 2).Недостаток устройства - невысокаяточность, обусловленная погрешнос-.тями при отсчете фаэ в процессе двух,измерений и при установке фаэовращателем задержки для одного из сигналов.35Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем,.что устройство для определения скорости ультразвука, содержащее гене Ораторы фиксированной, перестраиваемой и тактовой частот, излучающийи приемный пьезопреобразователи,усилитель с автоматической регулировкой усиления, соединенный с выходом 4приемного пьезопреобразователя, фазовый детектор, одним входом подключенный к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер, снабжено первым ключом, соединенным двумя сигнальными входами соответственно.с первыми выходами генераторов перестраиваемой и фиксированной частот, аВыходом - с излучающим пьезопреобра". 55зователем, эталонной линией задержки,соединенной входом с выходом компенсационной задержки, а выходом - свторым входом фазового детектора,вторым ключом, подключенным паралельно 6 Оно эталонной линии задержки, подключенными к выходу фазового детектораи соединенными последовательно усилителем и синхронным детектором, выход которого подключен к первому 65 управляющему входу генератора перестраиваемой частоты, третьим ключом, включенным между вторым выходом генератора фиксированной частоты и вторым управляющим входом генератора перестраиваемой частоты, управляющие входы всех трех ключей и синхронного детектора подключены к соответствующим выходам генератора тактовой частоты, смесителем, двумя входами соединенным соответственно с вторыми выходами генераторов фиксированной и пврестраиваемой частот, и фильтром. нижних частот, выходом соединенным с входом частотомера, а входом - с выходом смесителя.На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения скорости ультразвука.Устройство содержит генератор 1 фиксированной частоты, генератор 2 опорной частоты, генератор 3 тактовой частотыизлучающий 4 и приемный 5 пьеэопреобразователи, усили" тель б с автоматической регулировкой усиления, фазовый детектор 7, компенсационную линию 8 задержки, частотомер 9, первый ключ 10, к двум входам которого подключены выходы генераторов 1 и 2, а к выходу - излучающий пьезопреобразователь 4 и линия 8 задержки, эталонную линию 11 задержки и параллельно ей подключенный второй ключ 12, соединенные последовательно усилитель 13 и синхронный детектор 14, третий ключ 15, при замыкании которого генератор 2 синхронизируется частотой генератора 1, смеситель 16, двумя выходами подключенный к выходам генераторов 1 и 2, и фильтр 17 нижних частот, вклю" ченный между смесителем 1 б и частотомером 9, Исследуемая среда 18 известной протяженности размещается между излучающим 4 и приемным 5 пьезопреобразователями.Устройство работает следующим об-. разом.Генератор 3 тактовой частоты в од-. ном из тактов замыкает ключи 12 и 15, запирает синхродетектор 14 и через ключ 10 подключает к пьезопреобраэователю 4 и линии 8 задержки генератор 1, Частота этого генератора устанавливается такой, чтобы в промежутке между пьезопреобразователями 4 и 5 укладывалось целое число полуволн излучаемых колебаний, и в процессе измерений остается неизменной. Величина задержки .опорного сигнала, определяемая компенсационной линией 8 .задержки, устанавливается равной суммарному.фазовому сдвигу частоты колебаний на пьезопреобразователях 4 и 5 и усилителе б. В этом случае на входах детектора 7 действуют сигналы, находящиеся в одной1010540 Составитель Л. КарписоновРедактор И. Ковальчук ТехредМ,Гергель Коррект 1нноени аказ 2480 Тираж 87 И Государстве делам изобрет осква, Ж, Р Подпио комитета СССРи открытийокая наб., д. 4/5 е ВНИИП по 035, Милиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,фазе,.и напряжение на его выходе отсутствует. Отсутствует выходной сигнал и на смесителе, так как на его входах действуют сигналы одной частоты. Показания частотомера при этом равны нулю.5В следующем такте ключи 12 и 15 размыкаются, открывается синхродетектор 14, а к пьеэопреобраэователю 4 и линии 8 задержки подключается генератор 2 перестраиваемой частоты. О Включение в тракт опорного сигнала эталонной линии 11 задержки приводит к фазовому сдвигу между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 7 и появлению сигнала на его 15 выходе. Этот сигнал через усилитель 9 и.синхродетектор 14 поступает науправляющий вход генератора 2 и перестраивает его частоту так, чтобы сигналы на входе детектора 7 оказались в одной фазе, При этом устанавливается йо= вое значение частоты генератора 2, и на выходе смесителя выделяется и 25 фиксируется частотомером разностная частота двух генераторов. В дальнейшем все процессы повторяются,Скорость ультразвука (С) в среде определяется по формуле%а Ьгде- частота генератора фиксированной частоты;- установившееся значениечастоты генератора перестраиваемой частоты послевключения эталонной линиизадержки,- расстояние между излучающим и приемным преобразователями;С - время задержки сигнала вОэталонной линии задержки.Использование устройства позволяет исключить основной недостаток фазовых способов измерения, фазовые погрешности при больших частотных рас-. стройках, и сводит измерение фаз к измерению частоты, точность средств для измерения которой существенно выше, чем средств для измерения фазовых сдвигов