Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 191 111) Ш 4 С 01 И 29 ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ Н ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ОПИСАН РЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ УС ВТОРС юл. В 28 олитехнически са Снечкуса ис, Р,-Й.Ю.Ка н(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГОКОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ФЛУКТУИРУКМЦИХСРЕД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может бьггь использовано в автоматизированных системахконтроля и управления технологическими процессами, Цель изобретенияповышение быстродействия устройстваэа счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени. В устройстве осуществляетсяформирование интервала времени, равного времени распространения ультразвука в контролируемой флуктуирующейсреде, и функциональное преобразование сформированной величины с последующей регистрацией результата преобразования в реальном маспггабе времени, Закон преобразования задаетсякоммутатором. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системахконтроля и управления технологическими процессами.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени.На фиг.1 изображена структурнаясхема устройства, на фиг2 - примервыполнения источника эталонных напряжений.Устройство для ультразвуковогоконтроля параметров Флуктуирующихсред содержит цепь автоциркуляции,состоящую из последовательно соединенных генератора 1 возбуждающих импульсов, излучающего 2 и приемного3 электроакустических преобразователей и формирователя 4 импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора 1 возбуждающих импульсов, генератор 5 тактовых импульсови счетчик 6 импульсов, подключенныек выходу счетчика 6 импульсов, последовательно соединенные блок 7 буферной памяти, дешифратор 8, коммутатор19, регистратор 10 и источник 11 эталонных напряжений. Выходы последнегоподключены к вторым входам коммутатора 9, а выход формирователя 4 импульсов подключен к входу записи блока 7буферной памяти и к входу "Сброс"счетчика 6 импульсов, 35Устройство для ультразвуковогоконтроля параметров флуктуирующихсред работает следующим образом,После включения питания на выходегенератора 1 образуется импульс, ко Оторый поступает на излучающий электроакустический преобразователь 2, В:последнем энергия электрического сиг"нала преобразуется в энергию ультразвукового импульса, который распространяется в исследуемой среде, заключенной между излучающим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразователями. В преобразователе 3 ультразвуковой импульс преобразуется в элек трический сигнал, который в Формирователе 4 импульсов усиливается, фильтруется и формируется в короткий прямоугольный импульс, временное положение которого соответствует моментупоявления принятого сигнала. Временной сдвиг принятого сигнала относительно момента излучения(С)=1 /с(С),где 1 - расстояние от излучающегодо приемного преобразователя,с(С) - скорость ультразвука в среде,Импульс с выхода формирователя 4импульсов поступает на вход генератора 1 и запускает его (замыкаетсяцепь автоциркуляции), а также поступает на вход "Запись" блока 7 буферной памяти и вход "Сброс" счетчика6 импульсовПо переднему фронтуэтого импульса происходит запись вблок 7 буферной памяти кода, выбранного счетчиком 6, а по его заднемуФронту осуществляется обнуление счетчика. После этого код на выходе счетчика 6 начинает расти с О до Мтак как на счетный вход последнегопоступают импульсы с выхода тактово-.го генератора 5, Поскольку момент начала распространения ультразвуковогосигнала в среде всегда совпадает сначалом формирования кода на выходахсчетчика 6, можно полагать, что текущее значение кода И(С) является мерой времени распространения сигналав среде. Поэтому(2)где С - период дискретизации, задаваемый генератором тактовыхимпульсов.Большинство определяемых параметров исследуемых сред корреляцион-: но или функционально связано со скоростью ультразвука в среде. В общем случае эта зависимость может быть выражена степенным рядомзХ(С)=а +а с(С)+а с (С)+а с (С)+, о 1 (С) 1,(С)где Х(С) - параметр среды, подлежащей определению,а - постоянный коэффициент.При измерении скорости ультразвука в средах или величин, связанных с ней линейно, а =О, а =О, а,=1. Тогда формула (4) преобразуется к видус(С)=1 / с (С), 3 14Например, при измерении темпера"туры газа а =О, а =О, а 10, а=О1 2Тогда(й)=ад Яе) Поэтому всегда может бьггь построена теоретически (перед измерениями) зависимость Х(С)=Я с (й)1 . В месте максимальной крутизны этой зависимости определяется максимально допустимая высота ступеньки аппроксимации иэ условия 13521где =0,1,2 1 с - коэффициент пропорциональности,Поэтому с каждым моментом принятия информационного сигнала на реги 5стратор 10 поступает напряжение, ве-личина которого прямо пропорциональна(например, численно равна) величинеизмеряемого параметра исследуемойсреды. Поскольку смена величины напряжения на входе регистратора происходит с периодом автоциркуляции, т.е.может достигать порядка десятков килогерц, обеспечивается возможностьрегистрации быстрых флуктуаций параметров среды в реальном маспггабе времени, где Е. - максимально допустимая абсолютная погрешность аппроксимации,а по ней и максимальный шаг дискретизации 6Тогда количество дискретных точекотсчетаичко с еа требумая емкость 1 счетчика 6, блока 7 буферной памяти и дешифратора 8 должна составлять 1) 1 п разрядов.В каждый момент излучения набранный в счетчике 6 код И записывается в блок 7 буферной памяти, поэтому на его выходах имеется информация о флуктуациях времени прохождения ультразвука в среде. Этот код с выходов блока 7 буферной памяти поступает на дешифратор 8. В зависимости от величины кода И(Т) на его входе к регистратору 10 подключается только определенный выход источника 11 эталонных напряжений, Величины напряжений на каждом выходе источника 11 выбираются из условия:.ц,= 1 сХ(е),Формула изобретения20Устройство для ультразвуковогоконтроля параметров флуктуирующихсред, содержащее цепь автоциркуляции,состоящую из последовательно соединенных генератора возбуждающих им"пульсов, излучающего электроакустического преобразователя, приемногоэлектроакустического преобразователяи формирователя импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора возбуждающих импульсов, ипоследовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстро" 35 действия устройства, оно снабженоподключенными к выходу счетчика импульсов последовательно соединеннымиблоком буферной памяти, дешифратором,коммутатором, регистратором и источ ником эталонных напряжений, выходыкоторого подключены к вторым входамкоммутатора, выход формирователя импульсов подключен к входу записи блока буферной памяти и к входу "Сброс" 45 счетчика импульсов.14 1 3521 г.1 Составитель Г,МаксимочкинТехред А. Кравчук Корректор В.Бутяг актор Е.Коп Заказ 377 б/46 Тираж 847ПИ Государственного о делам изобретений Москва, Ж, Раушс Подписноекомитета СССР ВН и открытии кая наб д. 4/5 11303 Прое Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужго