Цифровое устройство для контроля скокости распространения ультразвука

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 2 Государственный комете Совета Министров СССР еа делам изобретений и еткрытий) Заявител ьков ститут радиоэлектроники 4) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА 2Изобретение относитс к кустцческойтехнике и можетзрушаошего контонтрольно-цзмерительно айти применение пля не роля материалов,Известны устройства для измерения скорости распространения ультразвука, основанные на преобразовании временного интервала в цифровой код (11. Однако в этих устройствах велика величина систелатической погрешности, обусловленная конечной величиной порога срабатывания устройств формирования длительности временных порогов,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устроцство, содержашее генератор, пару датчиков, состоядую из излучателя и приемника, усилитель, выход которого соепицен с триггером плительности, блок автоиатки, подключенный к входам триггера длительности, генератора и блока усреднения, селектора входы которого соединены с выхопамц опорного генератора ц триггера плцтельцостц(2,Однако и это устройство обладает знацтельо"пог 1 ешостк 1. 11 еть изобретения - повышение точностзмерецй. Указанная цель достигается тем чтоустройство снабжено усилителем г регулируемым коэффициентом усиления, второй парой датчике, установленных на сслепуемом образце перпендикулярно к первой паре,двумя коммутаторами, входы одного цз котоы.х соединены с генератором ц блоком автома- О тики, а выхоп - с излучателями, вход второго коммутатора связан с блоком автоматики и приемниками, а выход - с входами усилителей, выходы которых подключены к входам триггера и введены в устройство 5 пвух пиковых детекторов, сраниваюшим устройством, вхопамц соединенного с выходллц пиковых петекторов, а выходом попклкеого к управляюцему вхопу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, входу ге- О нератора тактовых импульсов и к входу блока усреднения, схемой совиапеня, соединенной с блоком усреднения и связывакцей входы триггера длительности с ,ходах блока автоматики и блока усреднения, реверсивным 5 счетчиком, к входам которого опклк 1 еьселектор, блок усрепнения и генератор тактовых импульсов.На чертеже приведена структурная схемапредлагаемого устройства,Устройство сопержит блок автоматики 1,коммутатор 2, генератор 3, излучатель 4,коммутатор 5, усилитель 6 с регулируемымкоэффициентом усиления, приемник 7, триггер длительности 8, пиковый детектор 9,сравнивающее устройство 10, излучатель 13усилитель 12, приемник 13, пиковый петектор 14, генератор тактовых импульсов 15,реверсивный счетчик 16, блок усрепнения17, схему совпапения 18, селектор 19 иопорный генератор 20,15Устройство работает следующим образоВ момент включения блок автоматики 1вырабатывает сигнал, устанавливающий узлыустройства в исходное состояние. При этомкоммутатором 2 к выходу. генератора 3 попключается излучатель 4, а коммутатором 5к входу усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления - приемник 7, тригге 1плительности 8 устанавливается в исходное состояние, отключая счетную часть устройства, а имеющаяся информация сбрасывается на "0".Дальнейшую работу устрой.тва можно разделить на пва цикла: калибровка цепей усиления и измерения времени распространения зоультразвука.Калибровка цепей усиления., Сигнал блока автоматики запускает генератор 3. Благодаря ранее скоммутированным цепям, на выходе усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления появляется сигнал, прошеп.ший через образец расстояние 1 в напралении: излучатель 4 - приемник 7, Этотсигнал преобразуется пиковым детектором9 и падается на один из входов сравниваю. 40щего устройстЬа 10. Второй сигнал блокаавтоматики подключает к генератору излучатель 11, а к входу усилителя 12 - прием.ник 13, На схему второго пикового петектора 14 поступает сигнап, прошедший ресстояние г (от излучателя 11 к приемнику 13),Так как расстояние 11 , амплитуда ситнала с выхода усилителя 6 будет меньшеамплитуды сигнала с усилителя 12. Такимобразом, с выходов пиковых детекторов на 50входы сравнивающего устройства поступаютпва напряжения (0 ( цг ), а на его выходе появляется управляющее напряжение,которое, поступая на усилитель 6, увеличивает его коэффициент усиления, Процесс 55калибровки длится по момента уравновешивания амплитуд сигналов на выхопах обоихус илителей.Измерение времени распространения ульразвука, В момент равенства напряжений, 60 поступающих с пиковых детекторов, на выходе схемы сравнения вырабатывается импульс. Этот импульс запускает генератор тактовых импульсов 15, который устанавливает реверсивный счетчик 16 в режим сложения и возпействует на блок усрепнения 17 Блок усрепнения открывает элемент И 18, а также, через блок автоматики, обеспечивает подключение излучателя 4 и приемника 7, Первый слепующий за этим сигнал блока автоматики запускает генератор, поступает на блок усреднения и опрокипывает триггер длительности, подключая измерительную часть устройства, Через селектор 19 на вход реверсивного счетчика начинают поступать импульсы частоты заполнения опорного генератора 20. Прошедший через образец и усиленный сигнал возвращает триггер плительности в исхопное состояние. Таким обрйзом происходят измерение и запись в счетчик песяти результатов измерения времени ирохожпения 11 ультразвуков расстоянияС окончанием действия десятого импульса блок усрепнения переводит реверсивный счетчик в режим вычитания, а блок автоматики обеспечивает подключение к выходу генератора излучателя 11, а к входу усилителя 12 приемника 13, Произвопится измерение времени прохождения 1 р ультразвуком расстояния р . Десятый импульс этой серии песяти измерений обеспечивает формирование сигнала усреднения полученного результата.В результате проведенного цикла измерений табло реверсивного счетчика инпицирует разность измеренных величин 1 иблизи = (1 + ьф)-Й.г+ 1) = 1( - 1 гРезультат измерения характеризуешься уменьшенной величиной систематической погрешности. Величина случайной погрешности уменьшена Ьа счет предварительной обработки результатов измерения (операция усреднения).Вычисление расстояния пля определения скорости распространения ультразвука производится аналогично (по разностИ двух размеров образца - длины и ширины)им=И а)-Иг- ьЕ) = Е- Гг .Величину скорости ультразвука опрепеляют по известной формулеЕ,-Е, Еи,Ч= - =-г деизмФормула изобретенияЦифровое устройство пля контроля скорости распространения ультразвука, сопержащее генератор, пару датчиков, состоящих из излучателя и приемника, усилитель, выхоп ко1 Подписноемитета Совета Министр ий и открытий Раушская наб. д, 4/ жгород, ул. Проектная, 4 иал П Г 1 П "Патент",торого соединен с триггером длительности, блок автоматики, подключенный к входам триггера длительности, генератора и блока усреднения, селектор, входы которого соединены с выходами опорного генератора итриггера длительности, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, второй парой датчиков, установленных на исследуе мом образце перпендикулярно первой паре, двумя коммутаторами, входы одного из которых соединены с генератором и блоком автоматики, а выход - с излучателями, вход второго коммутатора связан с блоком автоматики и приемниками, а выход - с входами усилителей,. выходы которых подключены к входам триггера и введенных в устройство двух пиковых детекторов, сравнивающим каз 3675/33 Тираж 11 Ш 1 ИИГ 1 И Государственного ко по делам изобрете 113035, Москва, ЖЬустройством, входами соединенного с выходами пиковых детекторов, а выходом подключенного к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, входу генератора тактовых импульсов и к входу блока усреднения, схемой совпадения, соединенной с блоком усреднения и связывакхцей входы триггера длительности с выходамя блока автоматики и блока усреднения, реверсивным счетчиком, к входам когорого подключены селектор, блок усреднения и генератор тактовых импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизее1. Авторское свидетельство М 391466, кл. 6 01 М 29/00, 1973.2. Авторское свидетельство % 317968, кл. 6 01 М 29/00, 1971.