Пристрій ультразвукового контролю зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах

Винахід відноситься до неруйнуючого контролю і може бути використаний для контролю швидкості зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах на основі вимірювання швидкості ультразвуку. Відомий спосіб [1] ультразвукового контролю хімічного складу навколишнього середовища шляхом вимірювання часу затримки розповсюдження ультразвуку в еталонному та контролюємому середовищах та їх порівняння. Пристрій для його реалізації містить генератор високої частоти, акустичні випромінювачі - приймачі відповідно в контролюємому та еталонному середовищах, блок вимірювання часу затримки та індикатор. Основний недолік пристрою полягає в тому, що він потребує застосування при вимірюванні різноманітних типів еталонних газоподібних та рідинних матеріалів. Відомий пристрій [2] для ультразвукового контролю хімічного складу середовища, який реалізує спосіб ультразвукового контролю шляхом введення додаткових блоків вимірювача температури, перемикача, першого та другого блоків пам'яті та компаратора, перший та третій виходи перемикача відповідно з'єднані зі входами першого та другого блоків пам'яті, а другий та четвертий виходи перемикача відповідно з'єднані з третім та четвертим входами компаратора, перший та другий входи якого відповідно з'єднані з виходами першого та другого блоків пам'яті, вихід компаратора з'єднаний з індикатором. Недоліком цього пристрою є те, що за його допомогою не можна виміряти динамічні зміни концентрацій домішок в контролюємих середовищах. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою ультразвукового контролю хімічного складу середовища, який містить генератор високої частоти, акустичний випромінювач-приймач, індикатор та вимірювач часу затримки, який складається із генератора тактових імпульсів, тригера, модуля логічного множення, лічильника, вимірювача температури, перемикача та компаратора, шляхом введення модуля управління, першого та другого демультиплексорів, першого та друго го блоків пам'яті, які складаються із n запам'ятовуючих модулів, першого та другого м ультиплексорів, що дозволило забезпечити вимірювання динамічних змін концентрації домішок в контролюємих середовищах. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій ультразвукового контролю зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах, який містить послідовно з'єднані генератор високої частоти, акустичний випромінювач - приймач, вимірювач часу затримки та індикатор, при чому вимірювач часу затримки містить генератор тактових імпульсів, послідовно з'єднаний з першим входом модуля логічного множення, другий вхід якого з'єднаний з виходом тригера, перший вхід якого з'єднаний з генератором високої частоти, а другий вхід тригера з'єднаний з виходом акустичного випромінювача-приймача, вихід модуля логічного множення підключений до лічильного входу лічильника, вхід скидання якого з'єднаний з генератором високої частоти та з першим входом тригера, цифровий вихід лічильника з'єднаний з першим входом перемикача, до другого входу якого підключений вимірювач температури, другий та че твертий ви ходи перемикача відповідно з'єднані з третім та четвертим входами компаратора, згідно з винаходом введені модуль управління, перший та другий мультиплексори, перший та другий демультиплексори, перший та другий блоки пам'яті, які містять по n запам'я товуючи х модулів, причому перший, другий, третій, четвертий та п'я тий виходи модуля управління відповідно з'єднані з першими входами першого та другого мультиплексорів, компаратора, першого та другого демультиплексорів, перший та третій виходи перемикача відповідно з'єднані з другими входами першого та другого демультиплексорів, виходи яких відповідно з'єднані з n входами першого та другого блоків пам'яті, n виходів яких відповідно підключені до n входів першого та др угого мультиплексорів, виходи яких відповідно з'єднані з другим та п'ятим входами компаратора, вихід якого підключений до індикатора. На фіг.1 показана блок-схема пристрою ультразвукового контролю зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах, на фіг.2 - стр уктурна схема блока вимірювання часу затримки. Пристрій ультразвукового контролю зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах містить генератор 1 високої частоти, акустичний випромінювач-приймач 2, вимірювач часу затримки 3 та індикатор 4. Вихід генератора 1 високої частоти підключений до входу блока 2 акустичного випромінювача-приймача та другого входу блока 3 вимірювача часу затримки, до першого входу якого підключений вихід блока 2 акустичного вимірювача-приймача, а вихід блока 3 вимірювача часу затримки відповідно з'єднаний зі входом індикатора 4. На фіг.2 показана структурна блок-схема блока 3 вимірювача часу затримки, який має тригер 8 перший вхід якого підключений до виходу генератора 1 високої частоти, а другий вхід з'єднаний з виходом блока 2 акустичного випромінювача-приймача. Вихід тригера 8 підключений до другого входу модуля 6 логічного множення, до першого входу якого підключений вихід генератора 5 тактових імпульсів, а вихід модуля 6 логічного множення підключений до лічильного входу лічильника 7, до входу скиду якого підключений вихід генератора 1 високої частоти та перший вхід тригера 8, цифровий вихід лічильника 7 підключений до першого входу перемикача 10, до другого входу якого підключений вихід вимірювача 9 температури, перший та третій виходи перемикача 10 відповідно підключені до других входів першого 24 та другого 22 демультиплексорів, n виходів яких відповідно підключені до n входів першого 14 та другого 23 блоків пам'яті, які відповідно складаються з n запам'ятовуючи х модулів 11, 12,13 та 19, 20, 21, n виходів першого 14 та другого 23 блоків пам'яті відповідно підключені до n входів першого 15 та другого 18 мультиплексорів, виходи яких відповідно підключені до другого та п'ятого входів компаратора 16, до третього та четвертого входів якого відповідно підключені другий та четвертий виходи перемикача 10, перший, другий, третій, четвертий та п'ятий виходи модуля 17 управління відповідно підключені до перших входів першого 24 та другого 22 демультиплексорів, першого 15 та другого 18 мультиплексорів та компаратора 16 вихід якого підключений до входу індикатора 4. Пристрій ультразвукового контролю зміни концентрацій домішок в газових та рідинних середовищах працює таким чином. Спочатку пристрій працює в режимі самонавчання, при цьому проводяться вимірювання часу затримки ультразвуку, як величини, зворотно пропорційно залежної від швидкості ультразвуку, в газових та рідинних середовищах з відповідними концентраціями штучно вводимих домішок відповідних речовин. Отримані дані по вимірюванню часу затримки проходження ультразвуку через вказані середовища фіксуються як цифрові дані на виході лічильника 7 і через перший вхід та перший вихід перемикача 10 через перший демультиплексор 24 відповідно фіксуються в n запам'ятовуючих модулях 11, 12, 13 першого 14 блока пам'яті. Разом з цим відповідні дані по температурі, при якій здійснювалось вимірювання часу затримки проходження ультразвуку, вводяться від вимірювача температури 9 через другий вхід та третій вихід перемикача 10 подаються на другий вхід другого демультиплексора 22 і через один із n виходів якого дані по температурі фіксуються в одному із n запам'ятовуючи х модулів 19, 20, 21 другого блока 23 пам'яті. Модуль 17 управління за допомогою сигналів управління, які подаються через перші входи на перший 24 та другий 22 демультиплексори переключає канали першого 24 та другого 22 демультиплексорів. При цьому відповідні дані з лічильника 7 по виміряному часу затримки та вимірювача 9 температури по виміряній температурі фіксуються у відповідних запам'ятовуючи х модулях 11, 12, 13 та 19, 20, 21 для різних концентрацій контролюємих домішок. В робочому режимі пристрою відповідно винаходу виміряні дані по часу затримки проходження ультразвуку через контролюєму концентрацію домішок через другий вихід перемикача 10 подаються на третій вхід компаратора 16, на четвертий вхід якого через четвертий вихід перемикача 10 поступають дані по виміряній температурі з вимірювача 9 температури, компаратор 16 під впливом сигналів управління з модуля 17 управління порівнює виміряні конкретні дані часу затримки проходження ультразвуку в контролюємій речовині з фіксованими часами затримки в запам'ятовуючи х модулях 11, 12, 13 першого 14 блока пам'яті з урахуванням температури вимірювань, яка була зафіксована в режимі самонавчання в другому 23 блоку пам'яті у відповідно запам'ятовуючи х модулях 19, 20, 21. При цьому визначається реальна концентрація контролюємої речовини. Якщо щойно виміряні дані по часу затримки та температурі співпадуть з допустимою похибкою з відповідними даними по заданим концентраціям, які в режимі самонавчання попередньо були записані у відповідних запам'ятовуючи х модулях, то компаратор видає на індикатор значення виміряної концентрації контролюємої домішки, яка зчитується з відповідного запам'ятовуючого модуля. Пропонуємий пристрій може знайти широке застосування для контролю швидкості зростання небезпечних концентрацій газу метану в вугільних ша хта х, а також для контролю допустимих концентрацій шкідливих домішок вихлопних газів р ухомого транспорту на вулицях великих міст.