Ультразвуковое устройство для из-мерения параметров среды

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИЖОМУ Свй ИТВЛЬСТВУ(22) Заявлен 041379 (21) 2708516/25-28 Сева Саеетскик Сфциалистичвскик Республик(51)м (дз С 01 й 29/ОО с присоединением эавки Ио - -Государетмииыб комитет СССР во делам изобретений и открытии(53) УДК 62,179. .16(088,8) Дата опубликованиописания ЗОЩ 81(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫИзобретение относится к нераэрушающему контролю ультразвуковым методоми может быть использовано для исследования материалов, например компози- э. ционных.Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий генератор частоты,преобразователь, усилитель, формирователь стробирующих импульсов и регнстратор 1,Недостатком данного измерителя является низкая точность измерения вви ду погрешности,измерейий времени.о,Наиболее близкое к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату ультразвуковое устройстводля измерения параметров среды содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор радиоимпульсов, 2 Опреобразователь и усилитель, первыйканал измерений, состоящий иэ генератора колебаний и счетчика, второйканал измерений, состоящий из генера.тора колебаний, смеситель и частотомер, вход которогоподключен к выходу смесителя 21.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измеренийввиду малой чувствительности,Цель изобретения - повышениеточности контроля,Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено автоматической подстройкой частоты (АПЫ), включенной в первом канале между генератором колебаний и счетчиком, последовательно соединенными во втором канале счетчиком и АПЧ,выход которойсоединен с первым входом генератораколебаний, первый вход счетчика ивторой вход генератора колебаний первого канала подключены ко вторсиу выходу синхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соединен с .выходом усилителя и первым входам счетчика, третьи входы генераторовколебаний обоих каналов подключенык третьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний подключены ко второму входу счетчика каждого канала и смесителю, второй входАПЧ первого канала подключен к выходуусилителя, и второй вход АПЧ второгоканала соединен с четвертым выходомсинхронизатора, пятый выход которогосоединен со вторым входсм усилителя.На фиг, 1 представлена блок-схемаустройства) на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы.Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 радиоимпульсов, преобразователь 3 и усилитель 4, первый канал 5 измерений, состоящий иэ последовательно соединенных счетчика б и АПЧ 7, а также генератора 8 колебаний. Второй канал 9 измерений состоит из последовательно соединенных счетчика 10 и АПЧ 11, а также генератора 12 колебанийПервый вход счетчика б и второй вход генератора 8 коле- О баний первого канала 5 подключены ко второму выходу синхронизатора 1. Второй вход генератора 12 колебаний второго канала 9 соединен с выходом усилителя 4 и первым входом счетчи ка 10. Третьи входы генераторов 8 и 12 обоих каналов подключены к третьему выходу синхронизатора 1. Выходы генераторов 8 и 12 колебаний подключены ко второму входу счетчиков щ 6,10 и смесителю 13. Второй вход АПЧ 7 первого канала подключен к вы-. ходу усилителя 4, а второй вход АПЧ 11 второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора 1, пятый выход которого соединен со вторым входом усилителя 4. К выходу смесителя 13 подключен частотомер 14.Устройство работает следующим образом.Синхронизатор 1 вырабатывает короткие импульсы 15-18 По каналу строба на усилитель 4 поступает стробимпульс 19 для выделения основного сигнала 20, который появляется на преобразователе 3 после зондирования среды радио импульсом 21 с выхода генератора 2 радиоимпульсов. Прошедший через среду радиоимпульс 20 формирует короткий импульс 22. С выхода усилителя 4 этот импульс запускает генератор 12 колеба 4 О ний, а генератор 8 колебаний запускается коротким импульсом 17 с выхода синхронизатора 1. Генерация двух синусоид в генераторах 8 и 12 длится весь цикл излучения, т.е. между короткими импульсами 15 синхронизатора 1.прерывается коротким импульсом 16 в следующем цикле излучения. С вы.ходов генераторов 8 и 12 импульсы 23 и 24 поступают на смеситель 13, где получает% разностная частота 50 этих сигналов, которая измеряется частотомером 14.При этом необходимо выполнить условие, чтобы число периодов колебаний генератора 8 до короткого импуль са 22 было постоянным и равным наперед заданному числу а во всем диапазоне временных смещений приемного сигнала. Такое же условие должно выполняться для генератора 12 - число его периодов колебаний до короткого импульса 18 должно быть всегда равно наперед заданному числу М. Эти условия мбжно выполнить, если совместить короткий импульс 18 с коротким импульсом, сформированным из М-го периода сигнала 24 генератора 12, с одной стороны,и приемный, сФормированный импульс 22 совместить с,коротким импульсовм, сформированным из щ-го периода сигнала 23 генератора 8, с другой стороны. Такое совмещение указанных импульсов производят АПЧ 7 и 11. На входы АПЧ поступают короткие импульсы, и несовпадение их во времени приводит к появлению на ее выходе управляющего напряжения, которое Воздействует на частоту генератора 8 таким образом, что восстанавливается совпадение коротких импульсов. По коьенде короткого импульса 17 синхронизатора, поступающего с его второго выхода на вход счетчика 6, начинается счет периодов колебаний генератора 8, поступающих на вход счетчика б с выхода генератора 8. При заполнении счетчика б числом щ дальнейший счет прекращается. Из щ-го периода колебаний формируется короткий импульс, поступающий на вход системы АЛЧ 7. Аналогично работает счетчик 10, формирующий короткий импульс из М-го периода колебаний генератора 12. Измеренная разность частот двух генераторов связана со скоростью ультразвука Функциональной зависимостьюГ.Р ЯТ - - р28-ьсТогде Г, Г - частоты генераторов 8и 12,"с - скорость в среде,ю и Н - номера совмещаемых периодовф- расстояние в среде, пройденное радиоимпульсом,и " номер короткого импульса 17 синхронизатора 1,Т " период следования импульсов синхронизатора.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и чувствительность при определении скорости ультразвука. формула изобретенияУльтразвуковое устройство для измерения параметров среды, содержащее последовательно соединенные синхрони- затор, генератор радиоимпульсов, .преобразователь и, усилитель, первый канал измерений, состоящий иэ генератора колебаний и счетчика, второй канал измерений, состоящий иэ генератора колебаний, смеситель и частотомер, вход которого подключен к выходу смесителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности контроля, оно снабжено автоматической подстройкой частоты АПЧ), включенной впервом канале между .генератором колебаний и счетчиком, последовательно соединенными во втором канале842561 Х Ф 1 и.2 филиал ППП "Патент" г.ужгород,ул.Проект счетчиком и АПЧ, выход которой соединен с первым входом генератора колебаний, первый вход .счетчика и второйвход генератора колебаний первогоканала подключены ко второму выходусинхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соединенс выходом усилителя и первым входомсчетчика, третьи входы генераторовколебаний, обоих каналов, подключены ктретьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний под- оключены ко второму входу счетчикакаждого канала и смесителю, второй ВНИИПИ Заказ 50 б 9/47Тираж 907 Подписное вход АПЧ первого канала подключен к выходу усилителя, и второй вход АПЧ второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора, пятый выход которого соединен со вторым входом усилителя.Источники инФормациипринятые во внимание при экспертизе1. "Приборы для научных исследований", 1973, В 8, с. 120.2. Йосов В.А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры. М., фИашиностроение", 1972, с. 87 (прототип ).