Пристрій для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів, який містить генератор зондуючих імпульсів, з'єднаний через атенюатор з входами електроакустичного перетворювача та підсилювача зондуючих імпульсів, з'єднаного з блоком автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення, послідовно з'єднані амплітудний детектор, формувач імпульсів та цифровий частотомір, підключені до виходу підсилювача зондуючих імпульсів, який відрізняється тим, що введені блокінг-генератор, пускова кнопка, диференціатор та логічний елемент АБО, входи якого з'єднані з пусковою кнопкою та з входом формувача імпульсів, а вихід з'єднаний з входом блокінг-генератора, вихід якого з'єднаний з керуючим входом генератора зондуючих імпульсів та з входом диференціатора, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блока автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить послідовно з'єднані логарифмічний підсилювач зондуючих імпульсів, додатковий амплітудний детектор, підсилювач змінної напруги та цифровий вольтметр змінної напруги, при цьому вхід логарифмічного підсилювача зондуючих імпульсів підключений до електричного входу електроакустичного перетворювача.

3. Пристрій за п. 1, п. 2, який відрізняється тим, що додатково містить металевий відбивач, розташований на одній осі з електроакустичним перетворювачем.

Текст

1. Пристрій для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів, який містить генератор зондуючих імпульсів, з'єднаний через атенюатор з входами електроакустичного перетворювача та підсилювача зондуючих імпульсів, з'єднаного з блоком автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення, послідовно з'єднані амплітудний детектор, формувач імпульсів та цифровий частотомір, підключені до виходу підсилювача зондуючих імпульсів, який відрізняється тим, що введені блокінг-генератор, пускова кнопка, дифе U 1 3 Відомий також пристрій для вимірювання часу проходження акустичних імпульсів, описаний в патенті України № 50186, "Спосіб вимірювання часу проходження акустичних імпульсів" МПК: G01H7/00, 2010 p., який містить генератор зондуючих імпульсів, що з'єднаний через атенюатор з входами електроакустичного перетворювача та підсилювача зондуючих імпульсів, з'єднаного з блоком автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення, послідовно з'єднані амплітудний детектор, формувач імпульсів та цифровий частотомір підключені до виходу підсилювача зондуючих імпульсів. Крім того, в пристрій входять тригер з лічильним входом та аналоговий індикатор напруги. У відомому пристрої виконується ручне налаштування частоти генератора зондуючих імпульсів за показниками індикатору, причому неможливо отримати інформацію про згасання акустичних імпульсів всередині матеріалу, що досліджується. В основу корисної моделі покладена задача створення пристрою для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів, в якому введенням нових елементів і зв'язків забезпечилась би повна автоматизація налаштування генератора зондуючих імпульсів під досліджуваний матеріал і дало б можливість додатково вимірювати згасання акустичних імпульсів всередині матеріалу, що розширює функціональні можливості пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів містить генератор зондуючих імпульсів з'єднаний через атенюатор з входами електроакустичного перетворювача та підсилювача зондуючих імпульсів, з'єднаного з блоком автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення, послідовно з'єднані амплітудний детектор, формувач імпульсів та цифровий частотомір підключені до виходу підсилювача зондуючих імпульсів, згідно з корисною моделлю, введені блокінг-генератор, пускова кнопка, диференціатор та логічний елемент АБО, входи якого з'єднані з пусковою кнопкою, та з входом формувача імпульсів, а вихід з'єднаний з входом блокінг-генератора, вихід якого з'єднаний з керуючим входом генератора зондуючих імпульсів та з входом диференціатора, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блока автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення. Доцільно, щоб додатково вводилися послідовно з'єднані логарифмічний підсилювач зондуючих імпульсів, додатковий амплітудний детектор, підсилювач змінної напруги та цифровий вольтметр змінної напруги, при цьому вхід логарифмічного підсилювача зондуючих імпульсів підключений до електричного входу електроакустичного перетворювача. Доцільно, щоб додатково вводився металевий відбивач, розташований на одній вісі з електроакустичним перетворювачем. Введення в пристрій вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів блокінггенератора, пускової кнопки, диференціатора та логічного елементу АБО, дозволяє автоматично 63663 4 вимірювати частоту слідування зондуючих імпульсів до встановлення рівності затримки акустичних імпульсів у досліджуваному матеріалі та їх періоду, що забезпечує вимірювання часу проходження імпульсів через матеріал безпосередньо цифровим частотним методом без будь-яких ручних налаштувань схеми, що розширює функціональні можливості пристрою. Додаткове введення у схему пристрою логарифмічного підсилювача зондуючих імпульсів, додаткового амплітудного детектору, підсилювача змінної напруги та цифрового вольтметра змінної напруги, дає можливість додатково вимірювати акустичне згасання у матеріалі, що розширює функціональні можливості запропонованого пристрою. Введення металевого відбивача, який розміщується на одній вісі з електроакустичним перетворювачем, дозволить контролювати фізико-механічні властивості матеріалів з малою щільністю і неоднорідною структурою, що розширить функціональні можливості пристрою. На кресленні (Фіг.) представлена функціональна схема пристрою для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів. Пристрій містить пускову кнопку 1, яка підключена до одного з входів логічного елементу АБО 2, виходом з'єднаного із збуджуючим входом блокінггенератора 3. Вихід блокінг-генератора з'єднаний з входом генератора зондуючих імпульсів 4 та входом диференціатора 5. Вихід генератора зондуючих імпульсів 4 через атенюатор 6 з'єднаний з електроакустичним перетворювачем 7, входом підсилювача зондуючих імпульсів 8 та блоком автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення 9. До виходу підсилювача зондуючих імпульсів 8 підключені з'єднані послідовно амплітудний детектор 10, формувач імпульсів 11 та цифровий частотомір 12. Вихід формувача імпульсів 11 з'єднаний також з другим входом логічного елементу АБО 2. До електричного входу електроакустичного перетворювача 7 підключені з'єднані послідовно логарифмічний підсилювач 13, амплітудний детектор 14, підсилювач змінної напруги 15 та цифровий вольтметр змінної напруги 16. Металевий відбивач 17 знаходиться на одній вісі з електроакустичним перетворювачем 7 з протилежного боку досліджуваного матеріалу 18. Пристрій працює наступним чином: при замиканні пускової кнопки 1 імпульс запуску через логічний елемент „АБО" 2 збуджує блокінг-генератор 3, який генерує короткий відеоімпульс тривалістю Δt1. Генератор зондуючих імпульсів 4 протягом Δt 1 генерує синусоподібні коливання ультразвукової частоти f. Зондуючі імпульси через атенюатор 6 збуджують в електроакустичному перетворювачі 7 короткі акустичні імпульси ультразвукової частоти, які надходять у досліджуваний матеріал 18. Одночасно відеоімпульси блокінг-генератору 3 надходять через диференціатор 5 на блок автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення 9, в якому формується випереджувальний за часом імпульс тривалістю Δt2>Δt1, після чого надходять на замикаючий підсилювач зондуючих імпульсів 8. В результаті цього радіоімпульси зондуючої частоти збуджують електроакустичний перетворювач 7, а 5 63663 відбиті від нього та досліджуваного матеріалу 18 імпульси не проходять через підсилювач зондуючих імпульсів 8. Акустичні імпульси, що пройшли досліджуваний матеріал 18 відбиваються від його протилежної сторони та приймаються електроакустичним перетворювачем 7. Час проходження акустичного імпульсу (затримка ) визначається виразом:  2h , c (1) де h - товщина досліджуваного матеріалу; с - швидкість розповсюдження акустичних коливань в матеріалі. При низькій щільності досліджуваного матеріалу відбиття акустичних імпульсів здійснюється від металевого відбивача 17. Відбитий імпульс приймається електроакустичним перетворювачем 7, в якому перетворюється знову у радіоімпульс. До цього часу підсилювач зондуючих імпульсів 8 вже відкритий, тому прийнятий радіоімпульс із затримкою (1) підсилюється та фіксується амплітудним детектором 10. Із створених відеоімпульсів формувачем імпульсів 11, в свою чергу, формуються короткі імпульси, які надходять на другий вхід логічного елементу АБО 2. Імпульс, що надійшов, збуджує блокінг-генератор 3, який формує черговий відеоімпульс тривалістю Δt1. Відеоімпульс викликає появу наступного зондуючого радіоімпульсу і процес зондування досліджуваного матеріалу 18 акустичними імпульсами повторюється. В результаті періодичного запуску генератора зондуючих імпульсів 4 автоматично встановлюється режим зондування досліджуваного матеріалу 18 акустичними імпульсами з періодом повторення, що дорівнює затримці акустичних імпульсів (1). Частота слідування зондуючих імпульсів f 1 c  .  2h (2) З виразу (2) видно, що покази цифрового частотоміру 12, що вимірює частоту слідування збуджуючих імпульсів, пропорційні швидкості поширення акустичних коливань в досліджуваному матеріалі. Для вимірювання згасання акустичних імпульсів здійснюється додаткова обробка зондуючих імпульсів в електронному ланцюгу із з'єднаних послідовно логарифмічного підсилювача 13, амплітудного детектора 14, підсилювача змінної напруги 15 та цифрового вольтметра змінної напруги 16. Кожен із зондуючих імпульсів генератора 4, крім збудження електроакустичного перетворювача 7, подається на вхід логарифмічного підсилювача 13 з амплітудною характеристикою: A2=SlnA1, (3) де А1 - амплітуда вхідного сигналу логарифмічного підсилювача; 6 A2 - амплітуда вихідного сигналу цього підсилювача; S - крутизна логарифмічного перетворювача. Відбитий акустичний імпульс, перетворений електроакустичним перетворювачем 7 в радіоімпульс, також подається на вхід логарифмічного підсилювача 13. Як відомо, амплітуда відбитого імпульсу пов'язана з амплітудою падаючого імпульсу співвідношенням: A1=A0·e -2δh , (4) де δ - коефіцієнт згасання; A0 і A1 - амплітуди падаючого та відбитого імпульсів. На вході логарифмічного підсилювача 13 із падаючого та відбитого радіоімпульсів формується часова послідовність імпульсів з амплітудами A3=SlnA0, (5) -2δh A4=Sln(A0·e ). (6) Вираз (6) після логарифмування має вигляд A4=A3-2Sh. (7) З послідовністю випрямлених амплітудним детектором 14 імпульсів підсилювач змінної напруги 15 виділяє та підсилює змінну напругу з подвоєною частотою слідування зондуючих імпульсів: UK A3  A 4 sin 4ft , 2 (8) де K - коефіцієнт пропорційності, який визначається коефіцієнтом підсилення підсилювача змінної напруги 15. Підставляючи у вираз (8) значення A3 із (5) та A4 із (7), отримуєм напругу U=KShsin4ft. (9) З виразу (9) видно, що змінна напруга, виміряна вольтметром змінної напруги 16, пропорційна акустичному згасанню (δh) імпульсів в досліджуваному матеріалі 18. Таким чином, за допомогою запропонованого пристрою, за показами цифрового частотоміру 12 можна безпосередньо оцінювати швидкість розповсюдження акустичних коливань у досліджуваному матеріалі 18, а за показами цифрового вольтметру 16 - оцінювати акустичне згасання в цьому матеріалі. При дослідженні матеріалів з рихлою структурою (текстильних, трикотажних, композиційних та ін.) доцільно використовувати металевий відбивач 17, що знаходиться на одній вісі з електроакустичним перетворювачем 7 з протилежного боку досліджуваного матеріалу 18. В цьому випадку час затримки акустичних імпульсів та їх згасання будуть визначатися тільки фізико-механічними властивостями досліджуваного матеріалу. 7 Дослідження пристрою для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів в контрольно-вимірювальній техніці забезпечує: - безконтактний контроль поверхневої щільності матеріалів для одягу в процесі їх виробництва (тканних та трикотажних полотен, натуральної та штучної шкіри, полімерних плівок та ін.); - контроль товщини тонкостінних виробів та матеріалів, а також товщини полімерних покриттів Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 63663 8 на ізоляційних матеріалах та тих, що проводять струм; - оцінку величини зерна або чарунок у структурно-неоднорідних матеріалах та виробах, з вмістом включень речовин з іншими фізикомеханічними властивостями; - визначення пружних постійних, що дозволить оцінити поведінку матеріалів в умовах напруженого стану при великих деформаціях. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for measurement of time of propagation and decay of acoustic pulses

Автори англійською

Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Zdorenko Valerii Heorhiiovych, Barylko Serhii Vitaliiovych

Назва патенту російською

Устройство для измерения времени прохождения и угасания акустических импульсов

Автори російською

Скрипник Юрий Алексеевич, Здоренко Валерий Георгиевич, Барилко Сергей Витальевич

МПК / Мітки

МПК: G01N 29/00, G01H 7/00

Мітки: імпульсів, вимірювання, акустичних, часу, пристрій, згасання, проходження

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-63663-pristrijj-dlya-vimiryuvannya-chasu-prokhodzhennya-ta-zgasannya-akustichnikh-impulsiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для вимірювання часу проходження та згасання акустичних імпульсів</a>

Подібні патенти