Пристрій для вимірювання швидкості ультразвуку

Пристрій для вимірювання швидкості ультразвуку, який містить послідовно з'єднаний генератор зондуючих імпульсів, перший вихід якого з'єднаний з приймально-передавальним перетворювачем і паралельно першим входом електронного ключа, другий вихід з'єднаний з другим входом електронного ключа, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача, а також - відеоблока, який відрізняється тим, що додатково вводиться схема керування, перший вихід якої з'єднаний з першим входом електронного ключа, другий вихід з першим вхо 3 ршим виходом генератора імпульсів, а другий вихід блока виділення п-го луноімпульсу з'єднаний з четвертим входом блока виділення N-го періоду [И.В. Перун, З.П. Лютак, А.П. Бородавкин, В.П. Троценко. Авт. свид. СССР №1211611 G01Н5/00]. Вказаний пристрій не забезпечує високу точність вимірювання. При обробці n-го луноімпульсу з ряду спадаючих за амплітудою радіоімпульсів, які повторно відбиваються від донної поверхні виробу, виділяється N-й період, який рівний одному періоду коливань вибраного луноімпульсу. Виділений N-й період поступає на два компаратори і відрізається ними на певному додатному і від'ємному рівні відносно часової осі. В результаті чого утворюються два імпульси прямокутної форми: додатній і від'ємний відносно часової осі. Задній фронт додатного імпульсу прямокутної форми і передній фронт від'ємного імпульсу прямокутної форми відповідають проміжкам часу Т'n та Т"n відповідно, які є функцією рівня спрацювання компараторів за реакцією на амплітуду сигналу до пересікання осі часу і відповідно після пересікання даної осі і мають бути симетричними відносно точки переходу півхвилі N-го періоду через нульовий рівень. У зв'язку з неоднорідністю параметрів елементів схеми, нестабільністю джерела живлення, а також із зміною температури, вологості, впливу електромагнітних полів, тощо, рівень спрацювання першого компаратора може відрізнятися від рівня спрацювання другого компаратора. При неоднаковому рівні спрацювання компараторів відносно часової осі умова: Tn ' Tn ' Tn' , 2 не буде справджуватися, бо відрізок часу T"n-Т'n не буде симетричний відносно точки переходу півхвилі N-го періоду через нульовий рівень, а отже, проміжок часу Тn не буде відповідати дійсному значенню переходу сигналу через часову вісь, де Тn - проміжок часу, рівний переходу півхвилі N-го періоду через часову вісь. В основу корисної моделі покладено задачу підвищити точність вимірювання швидкості ультразвуку, шляхом виключення впливу величини амплітуди відбитих луноімпульсів і зміни електричних параметрів елементів схеми на результат вимірювання. Поставлена задача вирішується наступним чином. У відомий пристрій для вимірювання швидкості ультразвуку, який містить загальні з прототипом ознаки, такі як послідовно з'єднаний генератор зондуючих імпульсів, перший вихід якого з'єднаний з приймально-передаючим перетворювачем і паралельно першим входом електронного ключа, другий вихід з'єднаний з другим входом електронного ключа, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача, а також відеоблок, додатково вводиться схему управління, перший вихід якої з'єднаний з першим входом електронного ключа, другий вихід з першим входом схеми "і", а вхід з'єднаний з першим виходом генератора синхронізуючих імпульсів, другий вихід якого з'єднаний з другим входом схеми співпадання, третій вихід з'єднаний з першим входом схеми "і", вихід якої з'єднаний з пер 14093 4 шим входом генератора зондуючих імпульсів, перший вихід якого з'єднаний з приймальнопередаючим перетворювачем навантаженого на вимірювальний зразок і паралельно з першим входом електронного ключа, другий вихід з першим входом вимірювача часу поширення ультразвуку, третій вихід з'єднаний з другим входом електронного ключа і через його вихід з входом підсилювача, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми співпадання, а її вихід з входом аналізатора сигналів, вихід якого з'єднаний зі схемою затримки виділеного сигналу, вихід якої з'єднаний з другим входом вимірювача часу поширення ультразвуку і через його вихід з'єднаний з входом відеоблоку. На фіг.1 зображена блок схема пристрою для вимірювання швидкості ультразвуку, на фіг.2 - часові діаграми роботи пристрою. Пристрій для вимірювання швидкості ультразвуку містить схему управління 1, перший вихід якої з'єднаний з першим входом електронного ключа 5, другий вихід з першим входом схеми "і" 3, а вхід з'єднаний з першим виходом генератора синхронізуючих імпульсів 2, другий вихід якого з'єднаний з другим входом схеми співпадання 7, третій вихід з'єднаний з першим входом схеми "і" 3, вихід якої з'єднаний з першим входом генератора зондуючих імпульсів 4, перший вихід якого з'єднаний з приймально-передаючим перетворювачем 8 навантаженого на вимірювальний зразок і паралельно з першим входом електронного ключа 5, другий вихід з першим входом вимірювача часу поширення ультразвуку 11, третій вихід з'єднаний з другим входом електронного ключа 5 і через його вихід з входом підсилювача 6, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми співпадання 7, а її вихід з входом аналізатора сигналів 9, вихід якого з'єднаний зі схемою затримки виділеного сигналу 10, вихід якої з'єднаний з другим входом вимірювача часу поширення ультразвуку 11 і через його вихід з'єднаний з входом відеоблоку 12. Пристрій для вимірювання швидкості ультразвуку працює наступним чином. При подачі живлення генератор синхронізуючих імпульсів 2 видає сигнали синусоїдальної форми в вигляді безперервних коливань 13, які поступають на схему управління 1 і синхронізують роботу всієї схеми. Сигнали 13 через подільник схеми управління 1 поступають на схему співпадання 7 і через певні періоди 14 запускають генератор зондуючих імпульсів 4, який збуджує приймально-передаючий перетворювач 8. Ультразвукові коливання поступають в досліджуваний зразок і в вигляді донних сигналів через електронний ключ 5 поступають на підсилювач 6, де підсилюються до певної амплітуди 16. Електронний ключ служить для закриття підсилювача на час тривалості зондуючого імпульсу для запобігання виходу підсилювача із ладу. Підсилені донні сигнали 16 попадають на схему співпадання 7, яка порівнює тривалості сигналів генератора синхронізуючих імпульсів 2 і донних сигналів 16, які є однієї частоти і відповідно тривалості. Донні сигнали 16 порівнюються в часі з 5 синусоїдальними коливаннями 13 за допомогою аналізатора сигналу в таких випадках: - донний сигнал 16 випереджує додатній півперіод синусоїдальних коливань 13; - донний сигнал 16 співпадає з додатнім півперіодом синусоїдальних коливань 13; - донний сигнал 16 відстає від додатнього півперіоду синусоїдальних коливань 13. Коли донний сигнал в межах одного півперіоду випереджує текучий додатній півперіод або відстає від текучого додатного півперіоду синусоїдальних коливань 13, то відповідно його тривалість буде меншою від півперіоду синусоїдального коливання. В випадку співпадання в часі донного сигналу з додатнім півперіодом синусоїдальних коливань 13 їх тривалості в часі будуть співпадати, що фіксує схема співпадання 7. Тривалість донного сигналу при співпаданні з періодом синусоїдальних коливань 13 аналізується схемою аналізатора тривалості сигналу 9. Випередження або відставання сигналу може проходити в межах пе 14093 6 ріоду. В випадку випередження донним сигналом періода синусоїдальних коливань 13 в часі він затримується схемою затримки виділеного сигналу 10 в межах півперіоду, де проходить співпадання фронтів 17, а коли він відстає від півперіоду синусоїдальних коливань 13, то він затримується в межах додатної півхвилі періоду синусоїдальних коливань 13. Таким чином, отримується співпадання фронтів донного сигналу і синусоїдальних коливань 13. Схемою вимірювання часу 11 вимірюється не час поширення донного сигналу в зразку, а тривалість синусоїдальних коливань 13 з моменту подачі зондуючого імпульсу 15 до моменту співпадання донного сигналу 17, який рівний Твим. 18 з врахуванням затримки донного сигналу 16 в схемі 10. Такий метод обробки сигналу дає можливість визначати поширення донного сигналу 16 через час синусоїдальних коливань 13, в яких завжди однакова амплітуда і наростання фронтів не залежить від фізико-механічних параметрів досліджуваного матеріалу. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 14093 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601