Цифровой измеритель поглощения ультразвука

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистицескихреспублик/04 Государственный кометеСовета Министров СССРео делам изобретенийи открытий 23) Приоритет - 43) Опубликован 1.75,Бюллетень И(45) Дата опубликования описания 2,7 А. Б, Рибик си Э, П. Ярон(72) Авторы изобретения 1) Заявитель аунасский политехнический институт фРОВОИ ЗМЕРИТЕПЬ ПОГЛОЩЕНИ ТРАЗВУКА предпоз с присоединением заявки Изобретение относится к неррагружающему ультразвуковому контролю свойств материалов и можетбыть использовано дляопределения физико-химических параметровжидкостей и газов состава и кинетики протекания химических реакций в растворахи смесях,Известно устройство для измерения скорости и затухания ультразвука, содержащееизлучатель и приемник ультразвука, усилитель, детектор, амплитудный дискриминатор, видеоусилитель, заторможенный блокинг-генератор, выход которого через второй блокинг-генератор и аттенюатор соединен с излучателем ультразвука, Однакоизвестное устройство имеет малую произ-водительность определения коэффициентапоглощения на длину волны ультразвука,Определение коэффициента с использованием известного устройства возможно лишьпутем расчета по измеренным значениямскорости, коэффициента поглощения и часто-ты ультразвуковых колебаний.Цель изобретения - повышение произво-дительности измерений поглощения ультраДля этого цифровой измеритель поглощения ультразвука снабжен схемой диффе-ренцирования, счетчиком импульсов сварительным выбором, генератором экс бненциального напряжения цифровым изме 1рнтелем интервалов времени, схемой запоминания амплитуды импульсов и двумяэлектронными ключами, входы которыхсвязаны с выходом усилителя, выход перво- Ого ключа через схему запоминания амплитуды соединен с одним из входов амплитудного дискриминатора, выход второгоключа связан с одним входом генератораэкспоненциального напряжения, выход генератора экспоненциального напряжениясвязан с вторым входом амплитудного,дискриминатора, выход которого связан содним иэ входов измерителя интерваловвремени, блок генератора радиоимпульсовсоединен с входом пикового детектора,выход которого через схему дифференцирования подключен к счетчику импульсов, авыход счетчика импульсов соединен с управляющими входами ключей, вторыми вхо-дами генератора экспоненциального напря жения и цифрового измерителя интерваловвремени.3.На чертеже приведена структурная схе-. ма цифрового измерителя поглошенияультра звука.Генератор 1 радиоимпульсов соединен с излучателем 2 ультразвука, акустически связанным с исследуемой средой 3, Перемещаемый приемник 4 ультразвука через усилитель 5, буферный усилитель 6 и пиковый детектор 7 соединен со схемой 8 дифференцирования, выход которой связан со входом счетчика 9 импульсов с предварительным выбором. Выход счетчика 9 связан с управляющими входами электронных ключей 10 и 11, генератора 12 экспоненциального напряжения и входом запуска ,цифрового измерителя 13 интервалов времени, Выход усилителя 5 подключен так - же ко вторым входам электронных ключей 10 и 11. Амплитудный дискриминатор 14 через схему 15 запоминания амплитуды подключен к выходу ключа 11, счетчик с предварительным выбором 9 подключен к выходу вторым входом; сосчитав заданное число импульсов, например 10 импульсов, запирается и одновременновыдает импулы запирающий ключ 10 и запускающий генератор 12 экспоненциального напряжения и цифровой измеритель 13 временных интервалов. После запирания ключа 10 начальная амплитуда Оо напряжения генератора 12 равна амплитуде принятого импульса О 2 в момент запирания счетчика 9,Экспоненциально уменьшающееся напряжение генератора 12 подается на другой вход амплитудного дискриминатора 14, Когда напряжение сравнивается с амплитудой И 1 опорного напряжения в момент времени 1, дискриминатор выдает импулы останавливающий цифровой измеритель 13 интервалов времени.О =О 1 -2 1 1 фКроме того, известно, что амплитудаультразвуковых импульсов при изменениирасстояния между излучателем и приемником ультразвука изменяется по закону:а)где 4 - амплитудный коэффициент поглощения ультразвука, 1 и 2 - расстояниямежду излучателем и приемником ультразвука, при которых амплитуды принятогосигнала равны, соответственно, О 1 и 2,Устройство работает следующим образом,Генератор 1 радиоимпульсов, вырабатывающий радиоимпульсы из синусоидаль 4ного напряжения, возбуждает излучатель ультразвука, Длительность возбуждающих импульсов устанавливается такой, чтобы не возникала устойчивая интерференция ч, ультразвуковых волн в исследуемой среде.Ультразвуковые волны, пройдя через исследуемую среду 3, преобразуются приемником 4 в электрические импульсы и через усилители 5 и Й подаются на вход пикового 10 детектора 7, где алгебраически суммируются с непрерывным синусоидальным высокочастотным напряжением, подаваемым с ге-.. нератора 1. При перемещении приемникаультразвука 4 в сторону излучателя 2 фар за принятого сигнала непрерывно изменяется, вследствие чего на входе детектора 7 возникают пульсации высокочастотного напряжения, период которых соответствует длине волны ультразвука в исследуемой р среде, Пиковым детектором 7 эти пульсации преобразуются в пульсирующее напряжение, которое дифференцируется схемой 8,В начале измерений счетчик 9 открыти при появлении первого импульса на .его 25 входе выдает импульс, закрывающий ключ 1 1,Ключ в . начале измерений открыт ипоэтому пропускает принятые импульсы свыхода усилителя 5 на схему 15 запоминания амплитуды, которая после закрытия 30 ключа 11 фиксирует амплитуду принятогоимпульса и соответствующую началу работы счетчика 9 в виде постоянного напряжения, которое поступит на один входамплитудчого дискриминатора в качестве 35 опорного напряжения.Используя оба равенства, получим .ч(- ,)=Поскольку Г - 1, = ЙЛ2. 1где Я - задан ное число звуковых волн, 3 - длина волны, то ц11где К=. Таким образом, при измереИТ4 б нии интервала посредством цифрового измерителя 13 временных интервалов, получают показания коэффициента поглощенияпо длине волны ультразвука.ф П р е д м е т и з об р е т е н и яЦифровой измеритель поглощения ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор радиоимпульсов, иэлуча 5"тель и приемник ультразвука, усилитель,пиковый детектор и амплитудный дискриминатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,492798 ставитеаь ц Ива дактор А.Морозова Текреде Подурушина Корректор о Га 3 аказ 57 Изд,Тираж Подписи ИИПИ Государственногоно делам изоМосква, 11303 олитета Совета Метеиий и открытий , Раушская наб., 4 ист Патент, Москва, Г, Бережковская наб., 2 едприят с целью повышения производительности измерений, он снабжен схемой дифференцирования, счетчиком импульсов с предварительным выбором, генератором экспоненциального напряжения, цифровым измерителем ина -тервалов времени, схемой запоминания амплитуды импульсов и двумя электроннымиключами, входы которых связаны с выходом усилителя, выход первого ключа черезсхему запоминания амплитуды соединен содним из входов амплитудного дискриминатора, выход второго ключа связан с однимвходом генератора экспоненциального напряжения, выход генератора экспоненциального напряжения связан с вторым входом амплитудного дискриминатора, выход которого связан с одним из входов измерителя интервалов времени, блок генератора радиоимпульсов соединен с входом пикового детектора выход которого через схему дифференцирования подключен к счетчику им О пульсов, а выход счетчика импульсов соелдинен с управляющими входами ключей вторыми входами генератора экспоненциального напряжения и цифрового измерителя интервалов времени.