Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 8 оз СоветскихСоциалистическихРеслублин(51)М. Кл,6 01 й 29/020 О 1 М 9/04 Гасуарствевхый квмвтвт СССР м евам кзобрстевкй и открытии(7 ) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ СРЕДЫ 1Изобретение относится к техникеакустических измерений и может бытьиспользовано для измерения плотностижидких сред при исследовании ихсвойств. 5Известно ультразвуковое измеритель" ное устройство, содержащее генератор зондирующих импульсов, камеру с излучающим и приемным преобразователями, усилитель, схему определения уровня о 0,707, блок настройки, формирователь импульсов, фильтр и индикатор ) 1 1.Недостатком устройства является нйзкая точность определения плотности среды, так как информация о плот ности может быть получена только с помощью расчета сложной зависимости потерь от.удельного акустического сопротивления среды. 20Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является ультразвуковоеустройство для измерения плотности среды, содержащее последовательно со" единенные блок настройки, диапазонный генератор, ключ, излуца)ъ ий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, блок опред 1 ения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор ( 2 ).Недостатками известного устройства являются большое время измерения из-за установления переходного процесса фильтра низкой частоты и влияние на результат измерения изменения периода биений при изменении полосы пропускания излучающего преобразователя. Цель изобретения - повышение тоцности измерений.Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для измерения плотности среды, содержащее последовательно соединенные блок настройки, диапаэонный генератор, ключ, излучающий преобразователь, приемный ппреобразователь, усилитель, блок оп91 4рительный блок 10 выполнен е видедвух коммутаторов 18 и 19, входы которых являются входами измеоительного блока, опорного генеоатооа 20выходы которого соединены со вторымивходами коммутаторов 18 и 19 и вычислительного блока 21, включенного меж"ду коммутаторами 18 и 19, выход которого является выходом измерительногоблока 1 О.Устройство работает следующим образом,Блок 1 настройки вырабатывает линейно нарастающие или убывающие напряжения 22 ( фиг. 2, изменяющиечастоту генератора 2 по треугольному закону. Высокочастотный электрический сигнал через ключ 3. преобразуется преобразователем 4 в ультразвуковые волны. Приемный преобразователь 5 преобразует волны, прошедшиечерез изделие 6, заполненное средойв электрический сигнал, усилиеаемыйусилителем 7. Ввиду широкополосности преобразователя 5 его выходноенапряжение 23 оказывается модулированной по закону резонансной характеристикой преобразователя 4, когдачастота генератора 2 изменяется вбли-зи его резонанса. Напряжение 24 преобразователя 5 максимально, когдачастота равна резонансной частоте излучающего преобразователя 4, и уменьшается при изменении частоты. Когданапряжение превышает 0,707 от максимального значения, срабатывает блок 8определения уровня 0,707, и на выходеформирователя 9 формируются положи"тельные импульсы 25, длительность которых пропорциональна полосе пропускания излучающего преобразователя 4где М - полоса пропускания преобразователя 4,На Фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; на 39фиг. 2 - эпюры напряжения отдельныхблоков устройства,Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды содержит после-довательно соединенные блок 1 настройки, диапазонный генератор 2ключ 3, излучающий преобразовательи приемный преобразователь 5, расположенные на изделии 6, усилитель 7,блок 8 определения уровня 0,707, фор емирователь 9 импульсов, .измерительныйблок 10 и индикатор 11, Блок 12 оп"ределения задержки выполнен в видедвух пиковых детекторов 13 и 14, первые входы которых соединены с блоком 1 настройки, а вторые входы - свыходом Формирователя 9 импульсов, последовательно соединенных схемы 15сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых детекторов 13и 14, третий вход - с блоком 1 настЮройки, а выход - с вторым входом ключа 3, и Формирователя 16 интервалавремени, выход которого соединен совторым входом измерительного блока 10,а также порогового элемента 17, вход фкоторого соединен с выходом усилителя 7, а выход - с вторым входом формирователя 16 интервала времени, Изме 8 свою очередьь=уС,где- плотность исследуемой среды;С - скорость ультразвука в исследуемой среде,Ультразвуковые волны достигают пре.образователя 5 с опозданиемТ =1(сгде 1 - расстояние между преобразователями. Блок 12 определения задержки вырабатывает положительный импульс длительностью, равной опозданию Т , следующим образом 3 1002 ределения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор, снабжено блоком определения задержки, выполненным в виде двух пиковых детекторов, первые входы кото рых соединены с блоком настройки, а вторые входы - с выходом Формирователя импульсов, последовательно соединенных схемы сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых детекторов, третий вход - с блоком настройки, а выход - с вторым входом клюца, и Формирователя интервала времени, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, а также порогового элемента, вход которого соединей с выходом усилителя, а выход - с вторым входом формирователя интервала времени.Кроме того, измерительный блок выполнен в виде двух коммутаторов, вхо 26 ды которых являются входами измерительного блока, опорного генератора, выход которого соединен с вторыми входами коммутаторов и вычислительного блока, включенного между коммутаМ торами, выход которого является выходом измерительного блока.2. Ультразвуковое устройство пои. 1, о т л и ц а ю щ е е с я тем,цто измерительный блок выполнен ввиде двух коммутаторов, входы которых являются входаМи измерительногоблока, опорного генератора, выход которого соединен с вторыми входамикоммутаторов и вычислительного блока, включенного между коммутаторами,выход которого является выходом измеоительного блока,1. Авторское свидетельство СССРк ЙЯ 3725 кл. С 01 й 29/ОО,1974.2. Авторское свидетельство СССРК 757975 кл. 6 01 И 29/ОО 1980(прототип) . 5 10029Линейно нарастающее или убывающее напряжение 22 с блока 1 настройки поступает на пиковые детекторы 13 и 1 Й. При нарастающем управляющем напряжении 22 в момент окончания положитель- э ного импульса Формирователя 9 детектор 13 фиксирует соответствующий уро" вень управляющего напряжения 0.1, а при убывающем напряжении:срабатывает детектор 14, фиксируя уровень О . О Эти Фиксированные уровни поступают на входы схемы 15 сравнения, и на выходе этой схемы вырабатываются положительные импульсы 26. Они воздейст. вуют на управляющий вход ключа 3, под 15 соединяя диапаэонный генератор 2 к преобразователю 1, и поступают на один из входов формирователя 16 интервала времени, на другой вход которого через пороговой элемент 17, выраба тывающий сигнал 27 с крутыми Фронтами поступает выходной видеосигнал усилителя 7. На выходе формирователя 16 интервала времени вырабатывается положительный импульс 28, равный 25 времени опозданияТ = К/сгде К - константа.Таким образом, на измерительный блок 10 поступают импульсы, длитель- зо ность которых соответственно равна Т- К/с и Т =с. При их воздействии на коммутаторы 18 и 1,9 на выцислительный блок 21 поступает соответствующее количество импульсов опорного генератора 20 Й 1= С и й К/С, При их чмножении индикатор 11 фиксирует число импульсов М =й х М=., пропорциональное плотности измеряемой среды.49Изобретение позволяет повысить точность измерения плотности путем увеличения частоты опорного генератора и измерения абсолютного значения скорости ультразвука в среде.Формула изобретения1, Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды содержащее 51 6последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, ключ, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, блок определения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор, о т л и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью пдвыаения точности измерения, оно снабжено блоком определения задержки, выполненным в виде двухпиковых детекторов, первые входы которых соединены с блоком настройки,а вторые входы - с выходом формирователя импульсов, последовательно соединенных схемы сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых детекторов, третий вход - с блокомнастройки, а выход - с вторым входомключа, и формирователя интервала времени, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, атакже порогового элемента, вход которого соединен с выходом усилителя,а выход - с вторым входом Формирователя интервала времени. Источники информации,йринятые во внимание при экспертизе1002951 Тираж 8 исно нии жгоро е Ф У Ъ