Устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(51)М. Кл,6 01 Н 5/ООП 6 01 й 29/00 с присоединением заявки РЙ -Государственный камнтет СССР(28) П риоритет лю делам нэвбретеннй н открытнйДата опубликования описания 05.05.80 А. В, Дорошков, В, А. Малыхин и 10. Н, Хомяков(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ10 Изобретение относится к измерительной технике и может служить для измерения ско. рости распространения ультразвуковых колебаний в жидких, твердых и газообразных средах.Известны устройства, основанные на фазовом и импульсно-фазовом методе измерения скорости ультразвуковых колебаний, имеющие высокую точность измерения 1 и 121.Однако эти устройства отличаются высокой трудоемкостью измерений, что не позволяет использовать их при регистрации быстрых изменений скорости ультразвуковых колебаний, например, в движущихся жидкостях и газах,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, модулятор и электроакустический преобразователь, триггер, генератор модулирующих импульсов, выход которого связан со вторым входом модулятора и одним из входов триггера, последовательно соединенные с электроакустическим преобразователем усилитель, детектор и регистрирующее устрой. ство, вход которого соединен с выходом триггера 131.Однако точность подобных устройств не превышает 10 , что в ряде случаев недоотаточно.Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено временным селектором, подключенным к выходу детектора, соединенными последовательно блоком измерения фазы, подключенным к задающему генератору и выходу усилителя, ключевой схемой, подключенной входами к триггеру и выходу временного селектора, а выходом - к регистрирующему устройству.На фиг, 1 изображена блок-схема устрой. ства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство состоит из задающего генератора 1, синусоидальный сигнал с выхода которого поступает на вход модулятора 2, управляемого10 15 20 25 зо 35 45 генератором 3 модулирующих импульсов и осу.ществляющего 100%-ную модуляцию синусоидального сигнала. Выход модулятора 2 соединен с электроакустическим преобразователем4, Неподвижно закрепленный отражатель 5расположен соосно с преобразователем 4 ипараллельно последнему. К точке соединениямодулятора и электроакустического преобразователя подключен вход усилителя 6, выходкоторого соединен со входом детектора 7.К выходу детектора 7 подключен счетный входвременного селектора 8, установочный входкоторого соединен с выходом генератора 3модулирующих импульсов, а выход - со входом триггера 9, другой вход которого подключен к выходу генератора 3 модулирующихимпульсов, а выход - к регистрирующемуустройству 10. Входы блока 11 измерения фазы подключены соответственно к выходам задаю.щего генератора 1 и усилителя 6, а выход через ключевую схему 12 соединен со входомрегистрирующего устройства 10, причем управляющий вход схемы 12 подключен к выходувременного селектора 8.Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение задающего генератора 1 (фиг. 2 а) поступает на вход модуля.тора 2, управляемого напряжением генератора3 модулируюших импульсов (фиг. 2 б). Промодулированный сигнал (фиг. 2 в) поступаетна электроакустический преобразователь 4 иизлучается в виде акустических колебанийв исследуемую среду. Цуг акустических коле.баний, претерпевая многократные отражениямежду отражателем 5 и преобразователем 4,вызывает появление электрических сигналовна преобразователе 4 (фиг, 2 г), При этомпериод следования принятых сигналов определяется временем прохождения акустических колебаний через исследуемую среду. Амплитудасигналов уменьшается в связи с затуханиемультразвука в исследуемой среде, По прохождении импульсом усилителя 6 амплитуды принятых сигналов выравниваются (фиг. 2 д) иполученное напряжение поступает на детектор7, выделяющий огибающую полученного радиоимпульса (фиг. 2 е),Импульсная последовательность с выходадетектора 7 поступает на счетный вход временного селектора 8, в.качестве которого служитсчетчик импульсов с дешифрацией К.го состояния, В момент излучения ультразвуковогосигнала в исследуемую среду временной селектор 8 устанавливается в исходное состояниеимпульсом с выхода генератора 3 модулирую.щих импульсов., На фиг. 2 ж показано выделение 4-го принятого импульса, В процессепроведения измерений по ширине импульсана выходе триггера 9 определяется время прохождения ультразвукового цуга черезисследуемую среду. Используя для установки триггера в начальное состояние 2-й, З-й К-й. импульсы, добиваются увеличения эквивалентной длины прохождения ультразвуковых колебаний в исследуемой среде, что позволяет при неизменной абсолютной погрешности увеличить относительную точность измерений. Импульсы на вход триггера 9 подаются с выхода временного селектора 8.Уточнение результатов измерений произво. дится определением фазового сдвига синусоидального заполнения К-го радиоимпульса относительно напряжения задающего генератора, осуществляемым блоком измерения фазы, сиг. нал на выходе которого (фиг, 2 з) пропорционален фазовой задержке принятого сигнала. Ключевая схема подключает регистрирующее устройство к выходу блока измерения фазы только в момент прихода К-го радиоимпульса (4-го на фиг. 2 и), Период следования модулирующих импульсов выбирается больше, чем время, необходимое для прохождения ультразвуковых колебаний через исследуемую среду К раз.Процесс измерения заключается в определении времени распространения ультразвука в исследуемой среде с помощью триггера и последующего уточнения результатов измерений определением фазовой задержки К-го импульса,Точность измерения времени распространенияультразвука предлагаемым устройством достигает 10 б и ограничивается, в основном, точностью измерения частоты задающего генератора. Время проведения одного измерения составляет единицы милисекунд, что позволяет измерять быстроизменяющиеся значения скорости ультразвука, например, в движущихся жидкостях и газах. Формула изобретения Устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, модулятор и электроакустический преобразователь, триггер, генератор модулирующих импульсов, выход которого связан со вторым входом модулятора и одним из входов триггера,.последовательно соединенные с электроакустическим преобразователем уси. литель, детектор, регистрирующее устройство, вход которого соединен с выходом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено временным селектором, подключенным к выходу детектора, соединенными последовательно блоком измерения фазы, подключенным к задающему генератору и выходу усилителяключевой схемой, подключенной входами ктриггеру и выходу временного селектора, авыходом - к регистрирующему устройству.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бражников Н. И, Ультразвуковые методы, М, - Л., "Энергия", 1965, с. 30,73130662. Колесников А, Е, Ультразвуковые измеения. М., Издательство стандартов, 1970, с. 61-66,3, Носов В, А. Проектирование ультразвуко вой измерительной аппаратуры. М., "Маши. ностроение", 1972, с. 97-98, 201 прототип).731306 г ставитель Н, Азаровхред Н.Ковалева Корректор Н, Стец Редактор И. Михеев Зак иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,1495(21 Тир ЦНИИПИ Госуд по делам изо 113035, Москва, Ж-35, Раушская Подписноеитета СССРытий аб д. 4(5