Способ определения скорости ультразвука

(23) Приоритет 6 01 М 29100 3 Ъеудэретееииый комитет СССР ио делен иаебретеиий и открытий(71) Заявитель тайский политехнический инсти,И.И. Ползунова 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУК Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвука па раметров и показателей жидких и газообразных сред.Известен способ измерения скорости ультразвука, при котором формируют частотноманипулированные сигналы в контуре автоциркуляции в такт с периодом автоциркуляции И .Недостаток известного способа втом, что ограничение амплитуды сигна ла перед частотным детектированием вносит переменную составляющую задержки сигнала в синхрокольце, где остается не скомпенсированной и по" стоянная составляющая временной. зедержки, что снижает точность измерений,Наиболее близким к изобретениюявляется способ определения скорости ультразвука при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, при нимают их после прохождения черезсреду, преобразуют в электрическиеколебания, посредством электроблоковусиливают, детектируют, формируют основные импульсы, которыми вновь возз буждают ультразвуковые волны в среде,а о скорости ультразвука судят по величине, обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуля"ции электроакустического процессасумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебанийв электронных блоках 12.Недостаток известного технического решения в низкой точности измерений, обусловленной тем, что компенсируется только постоянная составляющая паразитного времени задержки.20Цель изобретения - повышение точности измерений скорости ультразвука,Указанная цель достигается тем,что из периода автоциркуляции допол10 15 20 25 Зо З 5 40 45 50 55 з 894нительно вычитают задержку временимежду основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в момент достижения передним фронтом продетектированных колебаний уровня, вдва раза превышающего уровень формирования основных импульсов,На фиг. 1 и 2 приведены диаграммы,поясняющие предлагаемый способ; нафиг. 3 - схема устройства для реали-зации способа.На фиг, 1 в координатных напряжениях (О) и времени (т.) показан принятый акустический импульс после преобразования его в электрический, усиления и детектирования. Причем О,и 20, - соответственно уровни формирования формирователей основных ивспомогательных импульсов, Г и С ++ Ь - соответственно переменные составляющие паразитного времени задержки от нестабильности момента привязки к переднему фронту принятого электроакустического импульса при флуктуа-,ции амплитуды сигнала и изменениичастоты излучения для уровней 0,и 20 С - интервал времени междумоментами фиксаци, фронта принятогосигнала при достижении фронтом соответственно уровней Оср и 20 ч, Тпериод колебаний основной гармонической составляющей излученного импульса,и- форма входного сигнала соответственно при максимальноми минимальном значениях амплитудыколебаний.На фиг. 2 в масштабе оси временипоказаны Т - период автоциркуляцииимпульсов по изложенному способу, совпадающий с периодом автоциркуляцийпо известному способу, 6 и 2 ьмсоставляюЩие постоянной части паразитного времени задержки, соответственно Сэл - время задержки в электронной схеме (определяемое, в основном, задержкой включения генератора),2 Т - время задержки в мембранах преобразователей, 0 - совпадает с ь;рна фиг. 1, Т 14 - измерительный интер. вал времени, равный времени прохож-.дения ультразвуковых колебаний в среде и подлежащий измерению (меньше измеряемой части периода автоциркуляций в известном способе на величину Й ).Устройство для реализации способасодержит измеритель 1 временных интервалов, гиперболический преобразователь 2, устройство 3 задержки, вход которого подключен к выходу дополнительного формирователя 4 импульсов,вход которого подключен к выходу детектора (не показан).Способ реализуется следующим образом.При изменении амплитуды принятогосигнала, а также при смене частотыизлучения (фиг, 1) пропорциональноизменяется величина интервала Счто приводит к появлению переменнойсоставляющей задержки времени в периоде автоциркуляций (в формирователе синхрокольца) и к снижению точности измерений, Поэтому предложенокосвенно измерить интервал 6 черези вычесть последний из измерительного интервала фиксацией момента появления фронта принятого сигнала на уровне 20. После вычитанияинтервала ь 1 из периода Т автоцирку"ляций с учетом предварительного вычитания из него (по известному способу) постоянной составляющей времениС + 2 См задержки (Фиг. 2) имеемизмерительный интервал Т 1 свободныйкак от постоянной, так и от переменной составляющей паразитного временизадержки, а потому подлежащий измерению,Совокупностью функциональных блоков (Фиг. 3) компенсируется переменная составляющая (Сфф ) паразитного времени задержки включением дополнительного формирователя 4, порогсрабатывания которого устанавливаютв два раза превышающим порог срабатывания основного Формирователя (синхрокольца), а устройство 3 задержкинастраивают на компенсацию постояннойсоставляющей паразитного времени задержки в синхрокольце, т.е, времяраспространения сигнала в устройстве 3 выбирают равным сумме времени 7.у + 2 Ци,В результате включения блоков устройства (фиг. 3) в режиме автоциркуляции сигнала импульсы с выхода основного формирователя синхрокольца устанавливают триггер 1 в первое устойчивое состояние, а импульсы с выхода дополнительного формирователя 4 через устройство 3 задержки через/Ь винтервал 2 + 6 р + 2 С времени устанавливают триггер 1 во второе устойчивое состояние. Интервал времени появления импульсов между выходом основного формирователя синхрокольцаи выходом дополнительного формирова. теля 4 с учетом задержки сигнала на время ь в основном формирователе (не показан) и на время ь + 6 в формирователе 4 равен 7 . 8 итоге измерительный интервал Ти на выходе блока 1 меньше периода Т автоциркуляций на величину+ Ср + 2 Й что и обуславливает повышение точности измерений скорости ультразвука.Описанный способ определения скорости ультразвука позволяет на порядок и более повысить точность измерений в широком диапазоне частот излучения при флуктуации амплитуды принятого сигнала.Формула изобретенияСпособ определения скорости ультразвука, при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, принимают их после пРохождения через среду, преобразуют в электрические колебания, посредством электроблоков усиливают, детектируют, формируют основные импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые волны в среде, а о скорости ультразвука судят по величине, обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуляции электроакустического процесса сумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебаний в электронных блоках, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, из периода автоциркуляции дополнительно вычитают задержку времени между основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в момент достижения передним фронтом продектированных колебаний уровня, в два раза превышающего уровень формирования основных импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 392403, кл. С 01 М 29/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССРЮ 571743, кл. С 01 й 29/00, 1976894552 Гм. Г С Фью ОАу гжри,еорисинхронолоуа оставител истяко Корректор Г. Огар едактор Н, Гришанова Т бин етЕвеь е е аказ 11475 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 6,+ Тираж 910 ЮНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Иосква, Ж, РаушПодписноекомитета СССРоткрытийкая наб д., 4/5