Ультразвуковой измеритель концентрации компонентов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1958955(23) Приоритет -51) М. Кл.з 01 Х 29/00 Гесударствеиимй кемите СССРелам иэебретеиий и еткрмтийлогический институт легкои пром евск 71) Заявит(54) УЛЬТРАЗВУКОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРА КОМПОНЕНТтель, коммутатор, блок приемопередаюших преобразователей, цепь измерения, включающую последовательно соединенные резонансный усилитель, фазовый детектор, микропроцессор и индикатор, блок управления, 5 подключенный к управляющим входам коммутатора и микропроцессора 2.Измеритель позволяет измерять концентрацию трехкомнонентных композиций, однако точность измерения недостаточно высокая; что обусловлено паразитной параметрической модуляцией, возникающей при коммутации преобразователей,бретение относится к контрольно-изьной технике, а именно к ультразвуизмерителям концентрации компоможет быть использовано при изуизико-механических свойств компоых материалов.естно устройство для измерения конии компонент, содержащее генерак приемопередающих преобразоватезовый детектор, входы которого поды к выходу генератора и блока приеающих преобразователей, усилииндикатор 1. Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная высоким уровнем шумов и неравномерностью фазо-частотной характеристики широкополосного усилителя.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой измеритель концентрации компонент, содержащий последовательно соединенные .генератор, делитель частоты и первый смеситель, многоканальный формирователь, каждый канал которого включает избирательный усилитель и фазовращатель, второй смесиКроме ределить объектов. Цель и ти.ого, измеритель не по коцентрацию многоко оляет оп онентнь ная цель достигается тем, что изконцентраций снабжен имитатоки, сумматором, последовательно ми вторым генератором, вторым частоты и демодулятором, подк второму входу первого смесилируюший вход модулятора подвыходу сумматора, входы котоИзо мерител ковым нент, и чении ф зиционн Изв центрац тор, бло лей, фа ключен моперед тель и958955 рого подключены к выходам имитатора нагрузки н блока приемопередающих преобразователей, число которых равно значению п кратности делителей, выход и приемного преобразователя подключен к входу резонансного усилителя измерительной цепи, вы-. ходы генераторов подключены также к второму смесителю, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем входы коммутатора подключены к фазовращателям, а выходы - к блоку приемопередающих преобразователей и имитатору нагрузки.На чертеже представлена блок-схема измерителя.Ультразвуковой измеритель концентрации компонент содержит первый и второй генераторы 1 и 2, первый и второй делители 3 и 4 частоты, подключенный к выходам генераторов 1 и 2 второй смеситель 5, последовательно соединенные первый фильтр 6, модулятор 7 и первый смеситель 8, второй вход которого подключен к выходу первого делителя 3, а выход - к входу многоканального формирователя (на чертеже не показано), каждый канал которого включает избирательный усилитель 9 и фазовращатель 10. Для подключения выходов фазовращателей 10 к входам имитатора 1 нагрузки и блоку 12 приемопередающих преобразователей служит коммутатор 13. Выходы блока 12 преобразователей и имитатора 11 подключены через сумматор 14 к управляющему входу модулятора 7,Число преобразователей в блоке 12 и каналов в формирователе равно значению кратности п делителей 3 и 4 частоты. Для обработки результатов служит измерительная цепь, включающая резонансный усилитель 15 подключенный к выходу п - го преобразователя блока 12, фазовый детектор 16, второй вход которого через второй фильтр 17 подключен к выходу второго смесителя 5, микропроцессор 18 и индикатор 19. Работой коммутатора 13 и микропроцессора 18 управляет блок 20 управления, выходами подключенный к управляющим входам указанных элементов измерителя.Устройство работает следующим образом.С выходов первого и второго генераторов 1 и 2 гармонические сигналы с частотой И 1 и с 2 подаются на входы соответствующих и-кратных делителей 3 и 4 частоты. Тестовые разночастотные сигналы формируются путем смешивания сигналов, снимаемых с выхода первого делителя 3 частоты и модулятора 7. Причем несущая частота на выходе модулятора 7 формируется первым фильтром 6, настроенным на первую гармонику выходного сигнала второго делителя 4 частоты. В результате на первый смеситель 8 в начальный момент поступают сигналы частот и 1/и и ыг/и. После смешивания в спектре выходного сигнала смесителя 1 О 15 20 25 30 35 О 45 50 55 48 присутствует разностная частота (М 1 - цг)/и, первая гармоника которой выделяется избирательным усилителем 91 и поступает через фазовращатель 10 на вход блока 12 преобразователей. Фаза сигнала на выходе блока 12 равна:Я,с +1 т- юф)+чя+ю 1где , -фазовый сдвиг, вносимый испытуемым объектом (на чертеже не показано);Л- и -резонансная частота первого канала;- фазовый сдвиг, вносимый первымканалом;с исааф -фазовые сдвиги, вносимые входными цепями первого смесителя 8, причем ч ю 93 где ф и Фф - начальные фазы сигналов первого и второго генераторов 1 и 2 соответственно;дф-фазовый сдвиг, вносимый элементами 6 и 7.Блок 20 управления задает режим работы коммутатору 13, с помощью которого осуществляется поочередное синхронное подключение пары приемопередающих преобразователей блока 12 к соответствующему каналу, и одновременно с этим переключение всех остальных каналов на имитатор 11 нагрузки.Имитатор 11 служит для уменьшения влияния импедансов фазовращателей 1 О и блока 12 на входные цепи сумматора, 14. Имитатор 11 включает элементы, коэффициенты передачи которых равны коэффициентам передачи преобразователей блока 12.С выхода блока 12 сигнал с частотой Я., пройдя сумматор, поступает на модулирующий вход модулятора 7, на сигнальный вз;од которого поступает сигнал с частотой в -.11В. результате однополосной модуляции (модулятор 7 работает в режиме подавления верхней боковой полосы) в спектре сигнала, поступающего на вход смесителя 8, помимо несущей частоты М 2/и, появляется нижняя боковая, смещенная на частоту Я и равная -ф -- Я Повторное смешивание входных сигналов смесителем 8 приводит к появлению в спектре выходного сигнала разностной частоты 2 Я, = 1- в (-+ - Л ), которая выделяется во втором кайале избирательным усилителем 9, настроенным на эту частоту. Сигнал частоты 2 Я , пройдя имитатор 11 и сумматор 14, поступает на модулирующий вход модулятора 7, имея текущее значение фазы, равное2 ЯС+ 2(9-9 ф)+ЧЯ+ 92 Я +ч 1 ф где сг -фазовый сдвиг, вносимый вторымканалом.После последовательного прохождения тестового сигнала по всем каналам формирователя, сигнал с частотой пЯ выделяется резонансным усилителем 15, подключенным к выходу и-го приемного преобразова5теля, неся информацию (значение 9, ) об испытуемом объекте,После завершения первого цикла коммутатор 13 подключает ко входу блока 12 выход фазовращателя 10 второго канала (остальные фазовращатели 10 подключены к имитатору 11), Далее измеритель работает аналогично, После завершения и-го цикла на вход модулятора 7 поступает сигнал с фазойпя+п(Ч - г )+чя+" +9 д+РВ результате осуществлено нрозвучивание испытуемого объекта набором тестовых частот л п,ц . Информационные составляющие сигналов от каждого канала, полученные на частоте Л, и Я, перенесены на одну и ту же частоту и 5, что позволяет использовать в измерительной цепи один резонансный усилитель 15. Устраняя приращение фазовых сдвигов за счет прохождения сигналов по каналам и цепям измерителя на этапе калибровки, можно. получить сигнал на выходе фазового детектора, на второй вход которого поступает сигнал через .второй фильтр 17 с выхода смесителя 5, величина сигнала определяется фазовым сдвигом, вносимым объектом измерения, Значение фазовых сдвигов, вносимых объектом, после каждого цикла фиксируется и обрабатывается в микропроцессоре 18, которым, как и коммутатором, управляет блок 20. Измеренные параметры выводятся на индикатор 19. Предложенное устройство позволяет определить фазо-частотную характеристику исследуемого объекта и повышает точность измерения концентрации компонент сложных объектов путем исключения паразитной модуляции при переключении преобразователей. 6формула изобретенияУльтразвуковой измеритель концентрации комнонент,содержащий последовательно соединенные генератор, делитель частоты и первый смеситель, многоканальный формирователь, каждый канал которого включает избирательный усилитель и фазовращатель, второй смеситель, коммутатор, блок приемопередающих преобразователей, цепь измерения, включающую последовательно соединенные резонансный усилитель, фазовый детектор, микропроцессор и индикатор, блок управления, подключенный к управляющим входам коммутатора и микропроцессора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен имитатором нагрузки, сумматором, последовательно соединенными вторым генератором, вторым делителем частоты и модулятором, подключенным к второму входу первого смесителя, модулирующий вход модулятора подключен к выходу сумматора, входы которого подключены к выходам имитатора нагрузки и блока приемопередающих преобразователей, число которых равно значению п кратности делителей, выход и приемного преобразователя подключен к входу резонансного усилителя измерительной цепи, выходы генераторов подключены также к второму смесителю, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем входы коммутатора подключены к фазовращателям, а выходы - к блоку приемопередающих преобразователей и имитатору нагрузки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Патент США Мо 3802271,кл. 73 - 432 Ю, 1974,35 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Мф 2767091/25-28, кл. 6 01 И 29100,1979 (прототип).Корректор Г. Огар ПодписноеССР 113илиал д. 4/5ектная, 4 Составитель А. Каратылын Техред А. БойкасТираж 887ИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открыти5, Москва, Ж - 35, Раушская наб.,ППП Патент, г. Ужгород, ул. Пр