SU1726997A1 - Измеритель скорости распространени ультразвуковых колебаний в среде - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  и исследовани  свойств газообразных и жидких сред. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Первый импульс, имеющий наибольший размах, переключает компаратор 8, в результате чего на вход элемента ИЛИ 1 поступает сигнал логической единицы в виде импульса. Этот импульс, пройд  через элемент ИЛ И 1, вновь запускает одновибра- тор 2. Тем самым начинаетс  устойчивый автоциркул рный процесс генерации импульсов. В зависимости от состо ни  измер емой среды 5 скорость ЧЗК мен етс , что измен ет частоту генерации, которую регистрирует частотомер 9. 2 ил.

Description

сл

.Г

опдсн

Изобретение относитс  к контрольноизмерительной технике и может быть использовано дл  контрол  и исследовани  свойств газообразных и жидких веществ, другой возможной областью применени  данного изобретени   вл ютс  импульсные ультразвуковые измерители уровн , в которых предложенное техническое решение может быть использовано в качестве генератора реперного сигнала.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, измерительную камеру с электроакустическими излучателем и приемником , усилитель и частотомер. Это устройство имеет низкую точность измерени , так как оно чувствительно к сигналам, возникающим вследствие реверверации излучаемого ультразвукового колебани  (УЗК).

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  измеритель, который включает в себ  соединенные в кольцо генератор импульсов , измерительную камеру с закрепленными на ее стенках приемным и излучающим электроакустическими преобразовател ми , усилитель и термостабилизированный одновибратор.

Недостаток прототипа - низка  точность измерени . Суть его заключаетс  в следующем. Акустический импульс, возбуждаемый излучателем, распростран етс  не только в исследуемой среде, но и по объему стенки измерительной камеры, поэтому приемник вследствие механического контакта со стенкой камеры воспринимает два акустических импульса, один из которых не несет полезной информации (т.е. тот который перемещаетс  вдоль стенки камеры). Разница во времени приема этих импульсов не учитываетс , что снижает точность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство дл  измерени  скорости ультразвука, содержащее измерительную камеру и закрепленные на ней излучающий и приемный электроакустические преобразователи, усилитель, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем, однозибратор , соединенный своим выходом с зходом частотомера, введены дополнительный электроакустический приемник, закрепленный с противоположной стороны стенки камеры симметрично основному приемнику, в качестве усилител  использован дифференциальный усили ель , и его второй вход соединен с дополнительным электроакустическим

приемником, компаратор, вход которого подключен к выходу дифференциального усилител , элемент ИЛИ, соединенный своим выходом с входом одновибратора, выход

которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю, один из входов элемента ИЛИ св зан с выходом компаратора, а другой - с внешним генератором импульсов.

На фиг. 1 представлена структурна  схема измерител ; на фиг. 2 - временные диаграммы , иллюстрирующие его работу.

Измеритель содержит элемент ИЛИ 1, одновибратор 2, электроакустический излучатель 3, электроакустический основной приемник 4, измерительную среду 5, размещаемую в измерительной камере 6, дифференциальный усилитель 7, компаратор 8. частотомер 9 и дополнительный электроакустический приемник 10. Основной и дополнительные приемники 4 и 10 установлены с противоположных сторон стенки измерительной камеры 6 симметрично друг другу и электрически подсоединены каждый по одному из входов усилител  7, его выход св зан с входом компаратора 8, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ

1,другой его вход - с внешним генератором импульсов, выход элемента ИЛИ 1 подключен к входам одновибратора 2 и частотомера 9, выход одновибратора св зан с излучателем 1, установленным на противоположной стенке камеры 6 относительно приемников 4 и 10.

Измеритель работает следующим образом .

Внешний запуск устройства осуществл етс  подачей импульса на вход элемента ИЛИ 1, при этом на его выходе по вл етс 

уровень логической единицы, и тем самым запускаетс  одновибратор 2, который выдает короткий импульс положительной пол рности (см. фиг. 2а) на возбуждающий излучатель 3. Через врем  Т на выходе основного приемного преобразовател  4 по вл етс  прошедший через среду 5 пакет импульсов (см. фиг. 26). Пакеты импульсов, прошедшие через измер емую среду 5 и отраженные от стенок камеры 6, имеют вид,

изображенный на фиг. 26. Импульсы, преобразованные приемником 4, усиливаютс  дифференциальным усилителем 7 (см. фиг. 2в). Первый импульс, имеющий наибольший размах, переключает компаратор 8, в результате чего на вход элемента ИЛИ 1 поступает сигнал логической единицы в виде импульса. Этот импульс, пройд  через элемент ИЛИ 1, вновь запускает одновибратор

сов. в зависимости от состо ни  измер емой среды 5 скорость УЗК мен етс , что измен ет частоту генерации, которую регистрирует частотомер 9.

Как отмечалось ранее, другим направлением распространени  УЗК  вл етс  сама измерительна  камера 6. В этом случае колебание воспринимаетс  двум  приемниками , основным 4 и дополнительным 10 одновременно , их сигналы подаютс  на вход дифференциального усилител  7, поэтому эти сигналы,  вл ющиес  синфазными, принципиально усиливатьс  не могут, следовательно , вход в электронную схему дл  указанного сигнала ограничен. Защиту относительно эхо-сигналов обеспечивает компаратор 8. Сигналы, обусловленные реверберацией вследствие затухани , имеют гораздо меньший размах по сравнению с первым импульсом. Компаратор 8 имеет уровень срабатывани  UK, равный амплитуде первого импульса (см. фиг. 2в), поэтому он не чувствителен к эхо-сигналам и очевидно они так же не показывают никакого вли ни  на результат измерени . Следует отметить, что акустические импульсы, идущие сквозь измер емую среду 5, не воспринимаютс  дополнительным приемником 10, так как имеет место их отражение на границе раздела среды и стенки камеры, где закреплен приемник 4. Таким образом дифференциальный усилитель 7 не подавл ет полезный сигнал.

Введение в устройство дополнительного электроакустического приемника, дифференциального усилител  и компаратора в указанной св зи позвол ет усовершенствовать известный измеритель скорости ультразвука в среде в плане повышени  точности измерени . Это достигаетс  путем ограничени  вли ни  на результат измерени  неинформативного сигнала, обусловленного распространениам акустических импульсов по объему измерительной камеры. Данное устройство обладает достаточной степенью помехозащищенности дл  его практического использовани  в системах мониторинга технологических процессов. Изготовление данного устройства в интегральном исполнении предполагает его применение в качестве генераторов частотного заполнени  импульсных ультразвуковых измерителей уровн . Это в свою очередь позвол ет обеспечить стабильность погрешности измерени , независимую от изменени  скорости ультразвука в измер емой среде.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измеритель скорости распространени  ультразвуковых колебаний в среде, содержащий измерительную камеру и закрепленные на ней излучающий и основной приемный электроакустические преобразователи , усилитель, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем , одновибратор, выход которого соединен с излучающим преобразователем и частотомер, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введен дополнительный приемный электроакустический преобразователь, установленный с противоположной стороны стенки измерительной камеры симметрично основному приемному преобразователю, усилитель выполнен дифференциальным и его второй вход соединен с дополнительным приемным преобразователем, а также введены внешний генератор импульсов и компаратор , вход которого подключен к выходу дифференциального усилител  и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора , а входы - с выходом компаратора и с внешним генератором импульсов.

   XS К

   -Ч

   i