Ультразвуковой интерферометр переменной длины

,С 01 И 5/О 1.г ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕПЬСТ Н АВТОРСН(57) Изоб развуково к ультехнике,измерения ествах, иисследоение относится змерительной т оиствам дл а именно к ьтразвука в в скорости уможет бытьванин вещеповышение использовано пр тв. Цель изобре точности за сче ения Сукаерферо983,А Яронис ровой инте Акусрометр для орости уль Волеишисический ци дисперсии дкостях в д 1250 МГц.с следо вани апазонеТр, вуз73,5,развука в жчастот 0,25Лит, ССР. Ус. 11-28. ьтразвук ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ,ЯО 392388 чения ошибок связанных с возможными изменениями амплитуды резонансных сигналов, В интерферометре осу-. ществляют измерение амплитуд сигналов акустических резонансов во время подготовительного хода вверх приемного подвижно закрепленного пьезопреобразователя 4. Результаты измерений записываются в запоминающее устройство 14 и используются в рабочем ходе пьезопреобразователя 4, движущемся вниз для коррекции коэффициента усиления усилителя 6, за счет чего достигается повьппение точности измерения 1 илИзобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к устройствам для измерения скорости ультразвука вещества, и может быть использовано при исследовании веществ.Целью изобретения является повышение точности за счет исключения ошибок, связанных с возможными изменениями амплитуды резонансных сигналов.На чертеже представлена структурная схема ультразвукового интерферометра переменной длиныУльтразвуковой интерферометр содержит генератор 1 высокочастотного напряжения, камеру 2 с излучающим 3 и приемным 4 пьезопреобразователями, блок 5 перемещения приемного преобразователя, последовательно соединенные и подключенные к приемному пьезопреобразователю 4, усилитель 6, детектор 7 и блок 8.фиксации резонанса, хронизатор 9 и блок,10 скорости ультразвука, выполненный из первого 11 и второго 12 счетчиков, два выхода первого счетчика 11 подключены соответственно к входам запуска и остановки второго счетчика 12, подключенный к выходу блока 8 фиксации резонанса, переключатель 13 изменения адреса, запоминающее устройство 14 с регистром 15 адреса, входы которого подключены к выходам переключателя 13 изменения адреса, преобразователь 16 аналог - код, информационный вход которого соединен с выходом детектора 7, вход запуска - с выходом блока 8 Фиксации резонанса, а выход с информационным входом запоминающего устройства 14, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные Функциональный преобразователь 17 и переключатель 18 регулировки усиления, выход которого подключен к регулирующему входу усилителя 6, блок 19 концевых выключателей, подвижный элемент 20 которого соединен с выходом хронизатора 9 и механически связан с подвижной частью 21 блока 5 перемещения приемного пьезопреобразователя 4, триггер 22, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока 19 концевых выключателей, первый выход соединен с входом чтения запоминающего устройства 14 и переключателем 18 регулиров 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ки усиления, а второй - с входомзаписи запоминающего устройства 14,входом сброса регистра 15 адреса, ипереключателем 13 изменения адреса,выход блока 8 фиксации резонанса соединен с информационным входом первого счетчика 11, вход управления которого подключен к выходу хронизатора 9, информационный вход второгосчетчика 12 подключен к выходу блока 5 перемещения, а его второй входподключен к выходу хронизатора 9.Устройство работает следующимобразом,Генератор 1 высокочастотногонапряжения вырабатывает переменноенапряжение, подаваемое на излучатель3, находящийся в измерительной камере 2. Высокочастотное напряжениепреобразуется излучателем 3 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой жидкости или газе,которым заполнена камера 2. Волнычастично отражаются от пьезопреобразователя 4, частично преобразуютсяим в высокочастотное напряжение,усиливаемое усилителем 6. Доначалаизмерения пьезопреобразователь 4под воздействием собственного весаподвижной части блока 5 перемещения находится в крайнем нижнем положении. Логический уровень "1" поступает с элемента 20 на нижний контакт блока 19 концевых выключателей,посредством чего триггер 22 поставлен в положение, соответствующей па"узе между измерениями. Сигналамитриггера 22 включен режим записи взапоминающем устройстве (ЗУ) 14,сброшен в ноль регистр 15 адреса,т.е. выбрана и подготовлена для записи нулевая ячейка ЗУ, а переключателем 13 подготовлен режим увеличения адреса, Переключатель 18 соединяет клемму 23 с регулирующим входомусилителя 6, т.е. усиление его постоянноПри подготовке измерения пьезоприемник посредством блока 5 перемещения поднимается с повышенной скоростью. Каждый раз, когда междупьезопреобразователями 3 и 4 располагается определенное количество полуволн ультразвука, соответствующееобразованию режима стоячих волн,столбик исследуемой среды 24 резонирует. При приближении к очередномурезонансу возрастает напряжение на1392388 соответствующии максимальному напряженив на выходе детектора 7 срабаты" ровании входного сигнала и определении момента нулевого значения произкоторый преобразует максимальное выходное напряжение детектора в код и В момент следующего резонанса максиположения. Это может осуществляться,например, так же, как в известномустройстве, с помощью гидравлической системы, при этом подвижнаячасть 21 блока 5 поднимается нажатием руки на рычаг, связанный с одним1поршнем гидравлической системы (начертеже не показано), а опускаетсядействием веса на второй поршень.Замыканием верхнего контакта блока19 концевых выключателей логическийуровень единицы поступает на другойвход триггера 22, он перебрасывает 2 И 1 2 Ы 1 п с--И Н 30 35 40 45 50 ся, включая режим чтения ЗУ 14, режим уменьшения адреса регистра 15 адреса и соединяет регулирующий вход усилителя 6 с выходом функционального преобразователя 17 через переключатель 18, Далее пьезопреобразователь 4 плавно опускается вниз и начинается собственно измерение.Преобразователь 17 преобразует входной сигнал по закону, обеспечи" вакицему меньшее усиление для большего сигнала и наоборот. Закон этот может быть снят экспериментально при исследовании усилителя 6 или расчитан по известной его регулировочной характеристике.С каждым акустическим резонансом адрес в регистре 15 уменьшается на единицу, с ЗУ считывается все новое значение кода, которое посредством преобразователя 17 уменьшает усилеобладках пьезопреобразователя 4 иследовательно,на выходе усилителя 6и детектора 7. В момент резонанса,вает блок 8 фиксации резонанса, основанный, например, на дифференциводной, Сигналом блока 8 запускается преобразователь 16 аналог-код,записывает этот код в нулевую ячейку ЗУ 14. Тем же сигналом блока 8(задним фронтом ) к адре-у н ре-.истре 15 адреса прибавляется единица,мальное напряжение преобразуется вкод,а код записывается во второйячейке ЗУ 14 и т,д. Процесс протекает описанным образом до достиженияпьезопреобразователем 4 подвижнойчастью 21 блока 5 верхнего крайнего 5 1 О 15 20 25 ние усилителя б. Это обеспечивает практическое постоянство максимального сигнала на выходе усилителя 6 и детектора 7, Это позволяет оптимально использовать динамический диапазон усилителя 6 -амплитуды резонансных сигналов уравниваются.Одновременно в блоке 1 О подсчиты" вается количество и меток перемещения, выдаваемых блоком 5 и соответствующих заданному количеству И+1 акустических резонансов, т,е, изменению длины столбика среды на заданное количество Н полуволн ультразвука, Соответствующий каждому резонансу сигнал поступает с выхода блока Я, Указанный режим блока 1 О включается хронизатором 9 в момент отпускания верхнего контакта блока 19 концевых выключателей при движении преобразователя 4 вниз, В результате блок 10 (счетчик 12) выдает значение скорости с ультразвука в исследуемой среде согласно выраже- нию где Г - частота ультразвука;- изменение длины столбика среды, которому соответствует Я полуволн ультразвука и и меток перемещения;1, - цена метки перемещения в единицах длины.При достижении пьезопреобразователем 4 нижнего крайнего положения подается уровень логической единицы на нижний контакт блока 19 и восстанавливается исходное состояние.В предлагаемом устройстве обеспечивается постоянство резонансного амплитудного сигнала на входе блока 8 фиксации резонанса при изменении его на пьезопреобразователе 4. При этом, в течении резонанса усиление строго постоянно в отличие от известного устройства, в котором регулирующее напряжение АРУ неизбежно изменяется,Усилитель 6 предлагаемого устройства принципиально не может возбуж" даться по цепи регулирования. В то же время цепь импульсной АРУ в известном устройстве имеет ограниченный запас устойчивости и даже может возбуждаться на частоте в два раза мень1392388 10 Составитель Г.Максимочкин Техред И.Верес Корректор И.Чаксимишинеп Редактор Л.11 овхан Заказ 1882/44 Тираж 524 Подписное В 11 ИИ 11 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, 11 осква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Про.,вод твенно-полиграфическое предприятие, .г, Ужгород, и, роектвая, 4 шей частоты входных импульсных сигналов.Постоянство амплитуцы резонансного сигнала в интерферометре обеспечивается при любых, даже при резких ( в несколько раз ) изменениях амплитуды двух соседних резонансов. В известном необходимо искать компромисс между быстродействием АРУ (т.е. степенью реакции на резкое изменение амплитуды двух соседних сигналов)и устойчивостью Это позволяет поддерживать амплитуду резонансных сигналов на уровне, обеспечивающем наибольшую точность блока фиксации, тем самым - повысить точность измерения. 20Формула изобретения Ультразвуковой интерферометр переменной длины, содержащий генератор высокочастотного напряжения, каме ру с излучающим и приемным пьеэопреобразователями, блок переменного пьезопреобразователя, последоВательно соединенные. и подключенные к приемному преобразователю усилитель,детектор и блок фиксации резонанса, хронизатор и блок определения скорости ультразвука, выполненный из первого и второго счетчиков, два выхода первого иэ них подключены соответственно к выходам запуска и остановки35 второго счетчика, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен подключенным к выходу блока фиксации резонанса переключателем изменения адчреса, запоминающим устройством с регистром адреса, входы которого подключены к выходам переключателя изменения адреса,преобразователем аналог-код, информационный вход которого соединен с выходом детектора, вход запуска - с выходом блока фиксации резонанса, а выход - с информаионным входом запоминающего устройства,подключенными к выходу последне- . го, последовательно соединенными функциональным преобразователем и переключателем регулировки усиления, выход которого подключен к регулирующему выходу усилителя, блоком концевых выключателей, подвижный элемент которого соединен с выходом хронизатора и механически связан с подвижной частью блока перемещения приемного преобразователя, триггером, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока концевых выключателей, первый выход соединен с входом чтения запоминающего устройства и переключателем регулировки усиления, а второй с входом записи запоминающего устройства, входом сброса регистра адреса и переключателем изменения адреса, выход блока фиксации резонанса соединен с информационным входом первого счетчика, вход управления которого подключен к выходу хронизатора, информационный вход второго счетчика подключен к выходу блока перемещения приемного преобразователя, а его второй выход подключен к входу хронизатора.