Акустический термометр

.Чех и П.Г.СтолярОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к областиконтактной термометрии и может бытьиспользовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерениявысоких температур. Цель изобретенияповышение точчости измерения, расширение Функциональных возможностей,исключение ложных настроек. Сигнал свыхода генератора 5 после преобразо"вания в преобразователе в синусоидальную Форму подается на вход модулятора б для Формирования радиоимпульса, который поступает в линиюсвязи 3 и отражается от резонатора 1.Отраженный сигнал с выхода усилителяограничителя 7 запускает ормировате"ли строб-импульсов 11 и 14, интегратор сигнала расстройки определяетразность Фаз между выделенными периодами отраженного сигнала. Разностьфаз измеряется частотомером 26, преобразователем 27 кода преобразуется Яв величину, пропорциональную измеряемой температуре, и регистрируется регистратором 28. 2 ил,С"Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народногохозяйства, требующих измерения температуры с высокой точностью.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг.1 изображена блок-схемаакустического термометра; на фиг.2 -временные диаграммы, поясняющие егоработу.Акустический термометр содержитрезонатор 1, согласующее звено 2,линию 3 связи, ультразвуковой преобразователь 4, генератор 5 непрерывных колебаний, модулятор 6, первыйусилитель-ограничитель 7, схему 8защиты, первый ключ 9, схему 10 запуска принятым сигналом, первый Формирователь 11 строб-импульсов, Формирователь 12 интервала, схему 13 запуска, второй Формирователь 14 стробимпульсов, первую 15 и вторую 16 схемы совпадения второй усилитель-огра ничитель 17, интегратор 18 импульсов,первую схему 19 стробирования, первый компаратор 20, второй ключ 21,интегратор 22 сигнала расстройки,схему 23 установки фазы, схему 24 управления частотомером, третью схему25 совпадения, частотомер 26, преобразователь 27 кода, регистратор 28,мультивибратор 29 с коммутирующимустройством (ЯВКУ), детектор 30, первый 31 и второй 32 ключи. сигнала,первый 33 и второй 34 интеграторысигнала, Формирователь 35 интервалов,вторую схему 36 стробирования, аналоговое делительное устройство 37, второй компаратор 38 и третий ключ 39.Термометр работает следующим образом.После включения термометра черезключ 39 с МВКУ 29 на вход интегратора 22 сигнала расстройки поочередноподается положительное или отрицательное напряжение от источника пиания, что обеспечивает плавное измеение напряжения на выходе интегратора 22 и перестройку частоты генератора 5 по всему заданному диаметру,сигнал с которого модулируется в модуляторе 6, преобразуется преобразователем 4 в акустический сигнал, про 55ходящий по линии связи и отражающийся от резонатора 1,Отраженный эхо-сигнал преобразуется из акустического в электрйческий в преобразователе 4 и поступает на входы усилителя в ограничите 7 и детектора 30 (Фиг,2 а). С выхода детектора 30 сигнал (Фиг.2 б) поступает на входы ключей 3 и 32 сигнала. Эти ключи выделяют две группы заданного числа полупериодов (ПП и ПП 2) эхосигнала до и после момента времени(фиг,2 а), Количество выделяемых ключами 31 и 32 полупериодов одинаково и задается импульсами с выхода Формирователя 35 (фиг.2 д,ж), положение которых на оси времени задается счетчиками в составе того же блока, запускаемыми импульсом с выхода схемы 10 запуска и формирующими счетом импульсов с выхода усилителя-ограничителя 17 интервалы времени (фиг.2 в, г) от момента прихода эхо-сигнала до включения ключей 31 и 32.Спад второго импульса (фиг.2 ж) запускает схему 36 стробирования, которая своим импульсом (фиг.2 л) стробирует компаратор 38.Группы нолупериодов с выходов ключей 31 и 32 (Фиг.2 е,з) интегрируются соответственно интеграторами 33 и 34 (фиг.2 и,к), а выходы последних (их выходные напряжения в результате ин-, тегрирования соответственно Б 1 и Б) подключены к входам аналогового дели" тельного устройства 37, выходное напряжение которого пропорционально отношению входных напряжений У/Б .Если это отношение и, соответственно, выходное напряжение устройства 37 превышает заранее заданное в компараторе 38 значение, на выходе последнего по стробу схемы 36 Формируется прямоугольный импульс (Фиг.2 м), переключающий ключ 39, в результате чего ключ 39 подключает вход интегратора 22 (через ключ 21) к выходу интегратора 18. Таким образом, термометр переходит в режим точной настройки и поддержания частоты генератора 5, равной частоте резонанса резонатораЕсли частота сигнала генератора 5 существенно отличается от резонансной частоты резонатора 1, амплитуда эхо-сигнала после(свободные коле 1бания резонатора) будет много меньше, и отношение 0/и выходной сигнал устройства 37 устанавливаются ниже заданного порога срабатывания компаратора 38 и в этом случае на его выходе чмпульс (фиг.2 м) отсутствует, т.е. заданием значения порога сраба з 141 тывания компаратора 38 и, соответственно, отношения П,/И устанавливает 4.ся зона перехода от грубого поиска к режиму точной настройки, который обеспечивается блоками 11-25. Причем использованиеаналогового делительного устройства 31 сводит к минимуму влияние измененияй амплитуды эхо-сигнала, которые могут быть вызваны эксплуатационными факторами (изменением затухания в линии связи) или при смене резонатора с линией связи.При случайном отклонении частоты генератора 5 от резонансной более чем задано допуском для режима точной настройки срабатывает компаратор 20, стробируемый схемой 19 по спаду строба второй группы с выхода формирователя 14, и своим сигналом переключает ключ 39. В этом случае последний соединяет выход МВКУ 29 с входом интегратора 22 и термометр переходит в режим грубого поиска резонанса. Компаратор 20 представляет собой двухуровневый компаратор, а элементы установки положительного и отрицательного уровней входят в состав компаратора.Введение новых элементов в предлагаемый акустический термометр обеспечивает автоматическую настройку на резонансную частоту чувствительного элемента, исключает ложные настройки за пределами резонансной частоты, что повьппает точность измерения, Воэможность работы в режиме грубой и точной настройки повьппает устойчивость схемы в целом к воздействию различного рода дестабилизирующих факторовКроме того, уменЬшается критичность схемы к характеристикам чувствительного элемента (добротность резонатора), что особенно существенно при смене датчиков на объекте измерения, а также при существенных изменениях условий эксплуатации: плотности рабочей среды, повьппении температуры до диапазона интенсивного зернограничного проскальзывания в материале чувствительного элемента.Формула изобретенияАкустический термометр, содержащий резонатор, подключенный через согласующее звено к линии связи, соединенной с преобразователем, модуля 10 15 20 25 эа 35 404550 55 интегратор импульсов, схему управления частотомером, частотомер, к первому выходу которого подключеныпреобразователь кода с регистратором,вход преобразователя соединен с выходом модулятора, первый вход которогосоединен с выходом генератора непрерывных колебаний, входом частотомера и входом второго усилителя-ограничителя, выход преобразователя соединенс первым входом первого усилителя- ограничителя, выход второго усилителя-ограничителя соединен с первым входом первой схемы совпадения и инвертирующим входом второй схемы совпадения, к вторым входам первой и второй схем совпадения подключены соответственно выходы первого и второго формирователей строб-импульсов, выходы первой и второй схем совпадения соединены соответственно с прямыми инвертируюшим входами интегратора импульсов, выход первого усилителяограничителя подключен к входу первого ключа, выход которого соединен с входом схемы установки Фазы генератора, третьими входами первой и второй схем совпадения, входом схемы запуска принятым сигналом и счетными входами формирователей строб- импульсов, выход схемы запуска принятым сигналом соединен с управляю-,щими входами первого формирователя строб-импульсов и формирователя интервалов, выход которого через схему запуска подключен к управляющему входу второго формирователя строб-импульсов, съемный вход формирователя интервала соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, выход схемыустановки фазы соединен с входом управления Фазой генератора непрерывных колебаний, выход интегратора сигнала расстройки соединен с входом управления частотой генератора непрерывных колебаний, вход схемы управления частотомером соединен с выходом интегратора импульсов, выход охемы управления частотомером через третью схему совпадения соединен с входом 5081тор, генератор непрерывных колебаний, два усилителя-ограничителя, дваключа, два формирователя строб-импульсов, три схемы совпадения, схему запуска, схему запуска принятым сигналом, схему защиты, формирователь интервала, схему установки фазы, интегратор сигнала расстройки,Тираж б 07 Подписное ВНИИПИ Заказ 3863/38 Произв, полиго. Пр тие.; 1. 1 жгороц,. у. Прое;,1 лая ч запуска частотомера и управляющим входом модулятора, первый вход второго ключа соединьн с выходом интегра тора импульсов, второй вход второго ключа соединен с третьим выходом частотомера, управляющий выход второ го ключа соединен с вторым входом : третьей схемы совпадения второй выР; ход модулятора аоедлнен с входом 10 схемы зициты, выход которой соединен ,с вторым входом первого усилителя- ограничителя, второй вход модулятора соединен с вторым выходом частотомера, о т л и ч а ю и, и й с я тем, Б что, с целью повьппения точности измерений, в него введены два компаратора две схемы стробирования, третий ключ, два ключа сигнала, два интегратора сигнала, аналоговое дели- рц тельное устройство, детектор, форми 1 рователь интервалов и мультивибратор с коммутирующым устройством подклю ченньпЪ к первому входу третьего кио,;ча, соединечного своим выходом с вхо ,дом интегратора сигнала расстройки, второй вход третьего ключа соединен с выходом второго ключа, вход управления которого соединен с выходом первой схемы стробирования и первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора импульсов выход перво го компаратора соединен с первым входом управления третьего ключа, входпервой схемы стробирования соединенс выходом второго Формирователястроб-импульсов, вход детектора соединен с выходом преобразователя, выход детектора через первый и второйключи сигнала соединен соответственно с первыми входами первого и второго интеграторов сигнапла, выход пер"ваго интегратора сигнала соединен свходом делителя аналогового делительного устройства, а выход второго интегратора сигнала соединен с входомделимого аналогового, целительногоустройства, выход которого соединенс первым входом второго компаратора,выход которого соединен с вторымвходом управления третьего ключа,нервьпл и второй выходы формирователя интервалов соединены с входамиуправления соответственно первогоя второго ключей сигнала, входы счета и запуска Формирователя интервалов соединены соответственно с выходом второго усилителя-ограничите,ля и выходом схемы запуска принятьи,сигналом, выход второй схемы строби;,рования соединен с вторыьпл входаилжг 1 еграторон сигнала и вторым входом второго компаратора, вход втароисхемы стробирования соединен с первым выходом Формирователя интервалов,