Ультразвуковой интерферометр

ОП ИСАЙ ИЗОБРЕТЕН 0 щ 649999 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 28.02,79 51) М,К6 01 Х 29,10 Государствекиый кеми СССР2) Автор изобретен и В, А. Сукацк 1) Заявител аунасский политехнический институ им. Антанаса СнечкусаДЬТРАЗВУКОВОЙ И НТЕРФЕРОМЕТР 1Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в различных отраслях промышленности при определении физико-химических овойств и состава вещества по скорости 5 распространения в нем ультразвука.Известен ультразвуковой интерферометр, содержащий электроакустичесиий тракт пе,ременной длины, генератор высокочастотного напряжения, камеру с пьезопреобра зователем, усилитель, детектор, счетчик количества полуволн, соединенный с электроакустическим трактом, блок меток перемещения, через механический селектор соединенный со счетчиком с индикацией 11. 15 Интерферометр обеспечивает результат измерения непосредственно в цифровой форме.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являет ся известный ультразвуковой интерферометр, содержащий высокочастотный генератор, измерительную камеру с излучающим электроакустическим преобразователем, подключенным к выходу генератора, и при емным электроакустичестсим преобразователем, закрепленным на подвижном держателе, усилитель-формирователь, подключенный к выходу приемного электроакустического преобразователя, счетчик полу волн, подключенный к выходу усилителя- формирователя, блок меток перемещения, кинематически связанный с подвижным держателем, основной селектор, состоящий из последовательно соединенных триггера и ключа, причем ключ подключен к блоку меток перемещения, первый из входов триггера подключен к выходу усилителя-формирователя, а второй вход - к выходу счетчика полуволн, дополнительный селектор, включающий триггер и первый ключ, счетчик с индикацией, подключенный через первый ключ дополнительного селектора к выходу высокочастотного генератора, при этом один из входов триггера дополнительного селектора подключен к выходу счетчика полуволн 121.Недостаток известных интерферометров заключается в значительной погрешности измерений, возникающей из-за зависимости показаний от частоты генератора.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в интерферометр введены последовательно соединенные между ключом основного селектора и вторым входом триггера дополнительного селектора переключатель режима сложения и вычитания и реверсивный счетчик, а также генератор стабильной ча3стоты, при этом дополнительный селектор снабжен вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и управляющим входом первого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым входом переключателя режима сложения и вычитания.На чертеже показана структурная схема предлагаемого интерферометра.Генератор 1 высокочастотного напряжения подключен к пьезоизлучателю 2, встроенному в камере 3, Пьезоприемник 4, вмонтированный в подвижной держатель 5, подключен к входу усилителя-формирователя 6. Подвижной держатель 5 связан с блоком 7 меток перемещения. Выход усилителя-формирователя б соединсн с входом счетчика 8 полуволн, а также с входом триггера 9 основного селектора, составленного из триггера 9 и ключа 10; к второму входу триггера 9 подключен выход счетчика 8 полуволн. Ключ 10 основного селектора подключен между блоком 7 меток перемещения и переключателем 11 режима сложения и вычитания, соединенного с входом реверсивного счетчика 12, Выход счетчика 8 полуволн соединен с входом триггсра 13 дополнительного селектора, составленного из триггера 13 и двух ключей 14 и 15. К второму входу триггера 13 подключен выход реверсивного счетчика 12, Ключ 14 дополнительного селектора подключен между генератором 16 стабильной частоты и входом переключателя 11 режима сложения и вычитания. Ключ 15 подключен между выходом генератора 1 и входом счетчика 17 с индикацией,Интерферометр работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает электрические колебания, поступающие на электроды пьезоизлучателя 2. Пьезоизлучатель излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемом веществе в камере 3, частично отражающиеся от пьезоприемника 4, частично преобразуемые им в электрические колебания, усиливаемые усилителем 6. С началом измерения посредством подвижного держателя 5 начинают изменение расстояния между пьезопреобразователями 2 и 4. Когда в исследуемой среде между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 располагается целое число полуволн, образуются стоячие ультразвуковые волны, и модуль напряжения на пьезоприемнике 4 резко возрастает. Это возрастание напряжения (резонансный пик) после усиления и детекции формируется вусилителе-формирователе 6 в электрический импульс, поступающий на входы счетчика 8 полуволн и триггера 9 основного селектора, Триггер 9 перебрасывается и при д д 20 25 30 35 40 4 д 50 55 60 65 включении ключа 10 разрешает поступление мсгок перемещения, вырабатываемых блоком 7, на вход реверсивного счетчика 12, работающего в режиме сложения.С изменением расстояния между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 на каждую полуволну ультразвука повторяется режим стоячих волн и усилитель-формирователь б выдает очередной импульс,После перемещения пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн ультразвука, определяемое емкостью счетчика 8, счетчик 8 заполняется, своим выходным импульсом возвращает триггер 9 в исходное состояние и перебрасывает триггер 13 дополнительного селектора. Триггер 13 включает режим вычитания реверсивного счетчика 12 посредством блока 11 и замы- кает ключи 14 и 15. Импульсы генератора 16 колебаний стабильной частоты через ключ 14 поступают на вход реверсивного счетчика 12 и вычитаются из суммы меток перемещения, набранной во время перемещения пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн. Одновременно периоды напряжения генератора 1 через ключ 15 подсчитываются счетчиком с индикацией 17. Процесс протекает до тех пор, пока сумма импульсов, набранных счетчиком 12, не уменьшится до нуля. В этот моментвремени реверсивный счетчик 12 выдает импульс, который возвращает триггер 13 в исходное состоянис и тем самым размыкает клкгчи 14 и 15. Время, в течение которого периоды генератора 1 подсчитываются че,рез замкнутый клоч 15 счетчиком 17, прямо пропорционально количеству меток перемещения, соответствующему перемещению пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн, Показания счетчика 17 пропорциональны произведению количества меток перемещения и частоты ультразвука. С другой стороны, количество меток перемещения, соответствующее заданному количеству полуволн, обратно пропорционально частоте ультразвука. Таким образом, показания счетчика 17 не зависят от расспройки,генератора 1 относительно заданной частоты и зависят только от измеряемой скорости.Благодаря этому можно применять простые и дешевые генераторы, не отличающиеся долговременной стабильностью частоты, в качестве генератора 1, Таким образом, положительный эффект предлагаемого интерферометра заключается в упрощении и удешевлении генератора и проявляется тем сильнее, чем на большее число частот рассчитан интерферометр (так как независимо от количества частот интерферометра, переключаемых, например, посредством фиксированной настройки генератора 1 или применением ряда генераторов, в интерферометре имеется только один стабильный генератор 16). Кроме того, припереходе на другую рабочую частоту не требуется проверка и подстройка генератора 1, чем исключается ручной труд оператора. Ф,ормула изобретенияУльтразвуковой интерферометр, содержащий высокочастотный генератор, измерительную камеру с излучающим электроаку стическим преобразователем, подключенным к выходу генератора, и приемным влектроакустическим преобразователем, закрепленным на подвижном держателе, усилитель-формирователь, подключенный к 15 выходу приемного электроакустического преобразователя, счетчик полуволн, подключенный к выходу усилителя-формирователя, блок меток перемещения, кинематически связанный с подвижным держате лем, основной селектор, состоящий из последовательно соединенных триггера и ключа, причем ключ подключен к блоку меток перемещения, один из входов триггера подключен к выходу усилителя-формировате ля, а второй вход - к,выходу счетчика полуволн, дополнительный селектор, включающий триггер и первый ключ, счетчик с индикацией, подключенный через первый ключ дополнительного селектора к выходу высокочастотного генератора, при этом один из входов триггера дополнительного селектора подключен к выходу счетчика полуволн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные между ключом основного селектора и вторым входом триггера дополнительного селектора переключатель режима сложения и вычитания и реверсивный счетчик, а также генератор стабильной частоты, при этом дополнительный селектор снабжен вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и управляющим входом первого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым входом переключателя режима сложения и вычитания.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Вопросы методики ультразвуковой интерферометрии. Изд. МИНТИС, Вильнюс, 1967, с, 61,2. Авторское свидетельство СССР509822, кл, б 01 М 29/00, 1974,