Ультразвуковой прибор контроля химикотехнологических процессов

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 100579 (21) 2763017/25-10 (51)И. КЛ. с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 01 И 29/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В,В,Платонов, Б.И.Моисеев и А.В.Яковлев Специальное конструкторско-технологическре бюро,"Технолог"Ленинградского технологического института им Ленсовета(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИБОР КОНТРОЛЯ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВИзобретение относится к ультразвуковому контролю химико-технологических процессов, в частности контроля состава и состояния жидких средпо времени распространения ультразвуковых колебаний, и может быть использовано в химической, нефтехимической, лакокрасочной и фармацевтической промышленности.Известен ультразвуковой прибордля контроля и регулирования физикохимических процессов в жидких средах,содержащий измерительную камеру сизлучающим и приемным преобразователями, импульсный генератор, цепь 15формирования импульсов, блок совпадения, блок сигнализации и защитыцепей, регулирования и работающийна принципе измерения частоты самосинхронизирующегося генератора 11 . 20Недостатком этого устройства является низкая точность, сложностьконструктивного и схемного решения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяизмеритель скорости ультразвука,содержащий два ультразвуковых преобразователя с акустическими волноводами, к одному иэ которых подключенгенератор зондирующих импульсов, а 30 к другому усилитель, и устройстварегулируемой задержки (2 .Недостатком этого прибора является относительно низкая точностьизмерений иэ-за нестабильности работы устройства регулируемой задержкии генератора в связи с отсутствиемсинхронной схемы запуска.Цель изобретения - повышение точности измерений.Для достижения поставленной цели устройство снабжено генератором эталонной частоты, триггером и временным дискриминатором, кроме того, устройство регулируемой задержки выполнено в виде двух счетчиков с дешифраторами и двух переключателей, причем выходы счетчиков подключены к входам дешифраторов, стробируемый вход дешифратора первого счетчика подключен через второй переключатель к выходам дешифратора второго счетчика, а выход - через первый переключатель к одному из входов триггера, врсод первого счетчика подключен к выходу генератора эталонной частоты, а выход - к входу второго счетчика, второй вход триггера подключен :к выходу усилителя, а егс эыход - к .входу временного дискриминатора, приэтом ныхоц второго счетчика устройства регулируемой задержки подключен к входу генератора зондирующихимпульсов,На фиг, 1 представлена блок-схемаприбора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Прибор содержит два ультразвуковых преобразователя с акустическимиволноводами 1. К одному из них подключен генератор 2 зондирующих импульсон, к другому - усилитель 3,устройство 4 регулируемой задержки,состоящее иэ двух десятичных счетчиков 01, 02 типа 155 ИЕ 5, двух дешифраторов 03, 04 типа 155 ИДЗ и двухпереключателей П 1, П 2 на 10 положений,генератор 5 эталонной частоты и соединенные последовательно триггерб и временной дискриминатор 7.Прибор работает следующим образом, 20Генератор 5 эталонной частоты,стабилизированный кварцем и помещенный в термостат, генерирует импульсычастотои 100 кГц (фиг.2), Импульсыс генератора 5 эталоннои частоты 25подаются на десятичные счетчики 01,02 , работающие в коде 1-2-4-8 иимеющие К= 100 (Ксч- коэффициентсчета), С выходов счетчиков 01, 02импульсы подаются на дешифраторы 03,04 и далее через переключатель П 1на вход триггера б (фиг.2 д) и устанавливают его по выходу в единичноесостояние. Синхроимпульс (фиг,26)с выхода счетчика 02 подается на генератор 2 зондирующих импульсов,нозбуждающий излучающий преобразователь 1 (фиг.2 г), Ультразвуковые колебания, пройдя через исследуемую среду, возбуждают в нем электрическиеколебания (фиг,2 Я), которые усиливаются усилителем 3 . Усиленный усилителем 3 сигнал (фиг,2 а) подаетсяна триггер б, который устанавливается по выходу 0 в состояние "0". Длительность импульса (фиг,2 3) на выходе 0 триггера б равна измерениювремени распространения ультразвуковых колебаний в среде, Временнойдискриминатор 7 необходим для преобразования длительности импульсов 5 Она выходе триггера б в аналоговыйсигнал для регистрации, например,на самопишущем приборе или обработки на вычислительной машине, Вместотриггера б или параллельно ему можно включить ключевое устройство, позволяющее измерять затухание ультразвуковых колебаний в среде и получить дополнительную информацию офизико-химических свойствах исследуемой среды, бОВведение в схему прибора генератора эталонной частоты, соединенного с устройством регулируемой задержки, позволяет простыми средствамиповысить точность отсчета приращения 1 б 5 временных интервалов за счет синхронизации работы всех отсчетных устройств от эталонной частоты.Переключатели длительности задержки позволяют выбирать н широких пределах калибровочную длительность,синхронно связанную с зондирующимимпульсом, Триггер, соединенный свыходом регулируемой задержки и выходом усилителя, позволяет получитьимпульсы, длительность которых пропорциональна разности времени прохождения ультразвукового сигналачерез контролируемую среду и нременизадержки, т.е. измеряется следующийинтервал времени ТТ, = ь. + (То- Т),где То - время распространения через среду с постояннымипараметрами,Т - калиброванное время задержэки,Ь- изменение времени распространения в жидкой среде,обусловленное изменениями,например, концентрации.Измерение времени таким образомдает значительное увеличение точности и разрешающей способности, таккак в этом случае при обеспеченииусловия Лс ) Т - Т)Т определя -ется только величиной ьс, Временнойдискриминатор позволяет прямо преобразовать длительность импульса в аналоговый сигнал,Устройство регулируемой задержки,содержащее переключатели длительности задержки и десятичные счетчикис дешифраторами двоичного кода в десятичный позволяет выполнять схемузадержки времени в интервале 01000 мкс через шаг 10 мкс всего надвух счетчиках и дешифраторах, чтозначительно упрощает схему задержки.В предлагаемом устройстве жесткаястабилизация начала импульса синхронизации и импульса дискретной задержки обеспечивается последовательнымвключением двоичных счетчиков и соответствующих им дешифраторов, В зависимости от положения переключателяна выходе дешифраторов имеет импульс,сдвинутый относительно импульса синхронизации, с длительностью, определяемой длительностью последовательности импульсов генератора.Логические элементы (счетчикиК 155 ИЕ 5, дешифраторы К 155 ИДЗ) имеютвременную нестабильность не более100 нс. Это обеспечивает точностьустановки времени задержки Т=. 100 нс. Величина погрешности такимобразом определяется нестабильностьюэталонного генератора, что дает значительное увеличение точности измерения интервалов времени.Выполнение ультразвукового прибора по предложенной схеме позволитувеличить точность измерения ультраакустических характеристик сред на10, снизить его себестоимость засчет более простого схемного решенияФормула изобретенияУльтразвуковой прибор контроля химико-технологических процессов, содержащий два ультразвуковых преобразователя с акустическими волноводами, к одному из которых подключен генератор зондирующих импульсов, а к другому - усилитель, и устройство регулируемой задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, он снабжен генератором эталонной частоты, триггером и временным дискриминатором, а устройство регулируемой задержки выполнено в виде двух счетчиков с дешифраторами и двух переключателей, причем выходы счетчиков подключены к входам дешифраторов, стробируемый вход дешифратора первогосчетчика подключен через второй переключатель к выходам дешифратора второго счетчика, а выход - через первыйпереключатель к одному иэ входовтриггера, вход первого счетчика подключен к выходу генератора эталоннойчастоты, а выход - к входу второгосчетчика, второй вход триггера подключен к выходу усилителя, а его выход - к входу временного дискриминатора, при этом выход второго счетчика устройства регулируемой задержкиподключен к входу генератора зондирующих импульсов.5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 226924, кл, В 06 В 1/06, 1964.2 О 2. Авторское свидетельство СССРР 580498, кл. С 01 й 29/00, 1977 (прототип),038551 фиг. Г оставител ехред Ж. Ка едак олинич Зака о Фи ент ППП У 417/66 ВНИИПИ Государс по делам изоб 13035, Москва, Жираж венн етен Ра. Бурбелоелевич Корректор В.Синицка 907 Подпиго комит СССРй и открщская на . 4/5 етаытий6., д д, Ул. Проектная, 4