ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Устройство содержит генератор 1 колебаний, цилиндр 2 с пьезопреобразователем 3 и поршнем-отражателем 4, последовательно соединенные амплитудный детектор 5, усилитель 6 низкой частоты, выход которого соединен с входами пикового детектора 7, формирователя 8 прямоугольных импульсов и формирователя 9 длинного импульса, который последовательно соединен с формирователем 10 импульсов по фронту и срезу и кольцевым счетчиком 11 импульсов, источник 12 линейно изменяющегося напряжения, цифровой амперметр 13, коммутатор 14 секций соленоида 21, счетчик 15 импульсов и программный счетчик 16 импульсов, интерфейс 17 микропроцессора 18, частотомер 19, трехканальный усилитель 20, первый частотомер 22, одновибратор 23.

Устройство работает следующим образом. Непрерывные высокочастотные колебания с выхода генератора 1 поступают в пьезопреобразователь 3. Между пьезопреобразователем и торцом поршня-отражателя 4 устанавливается стоячая волна.

При запуске одновибратора 23 на его выходе формируется импульс, приводящий в исходное состояние счетчик 15 импульсов, пиковый детектор 7, интерфейс 18 микропроцессора 18, запускает первый частотомер 22 и источник 12 линейно изменяющегося напряжения, на выходе которого напряжение начинает линейно нарастать. По достижении некоторого значения тока поршень-отражатель начинает двигаться вверх в крайнее верхнее положение, а пьезопреобразователь начинает реагировать на изменение фазы стоячей волны, амплитудно модулируя непрерывные высокочастотные колебания генератора. Эти колебания поступают на амплитудный детектор 5, который выделяет огибающую. Полученный низкочастотный сигнал поступает на вход формирователя 9 длинного импульса, который вырабатывает прямоугольный импульс, поступающий на формирователь 10, который вырабатывает короткие прямоугольные импульсы, поступающие на кольцевой счетчик 11 импульсов.

Первый импульс поступает на первый фиксирующий вход источника 12, на первый пусковой вход цифрового амперметра 13 и на пусковой вход пикового детектора 7 и запускает его на измерение амплитуды затухающих колебаний сигнала. По результатам измерения микропроцессорный блок определяет коэффициент поглощения ультразвука.

По окончании измерений амперметр 13 вырабатывает сигнал, который поступает в микропроцессорный блок, считывающий значение тока и передающий его на первый вход управления коммутатора секций соленоида 14, который подключает к источнику 12 третью секцию соленоида 21. При этом поршень-отражатель движется до крайнего верхнего положения в цилиндре 2.

При достижении крайнего верхнего положения поршнем сигнал на выходе усилителя 6 прекращается и формирователь 9 формирует задний фронт длинного импульса. По заднему фронту формирователь 10 вырабатывает короткий прямоугольный импульс, поступающий на вход кольцевого счетчика 1. В соответствии этому импульсу на втором выходе кольцевого счетчика 11 появляется сигнал. Этот сигнал поступает: на пусковые входы программных счетчиков 15 и 16 и запускает их на второй вход управления коммутатора 14 секций соленоида, который отключает от источника 12 нижнюю секцию соленоида, оставляя под напряжением среднюю и верхнюю секции, на второй пусковой вход источника 12, на выходе которого напряжение начинает линейно убывать. При этом через две верхние секции соленоида начинает протекать с линейным убыванием ток. По достижении некоторого значения тока поршень-отражатель приходит во флотационное равновесие, а затем начинает двигаться в крайнее нижнее положение. С этого момента начинается формирование сигнала аналогично как при движении поршня вверх. На выходе формирователя 9 появляется второй прямоугольный импульс. По переднему и заднему фронту этого импульса формирователь 10 вырабатывает короткие прямоугольные импульсы, поступающие на кольцевой счетчик 11.

Короткий прямоугольный импульс с третьего выхода кольцевого счетчика 11 поступает на второй фиксирующий вход источника 12, вызывая фиксацию достигнутого значения тока в двух верхних секциях соленоида. Этот же импульс поступает через второй пусковой вход цифрового амперметра 13 в микропроцессорный блок, считывающий измеренное значение тока и осуществляющий расчет плотности исследуемой жидкости. Сигнал поступает также на первый вход управления коммутатора секций соленоида 14, который обесточивает соленоид, и поршень начинает свободно двигаться вниз.

Прямоугольные импульсы поступают на вход второго частотомера 19 и на вход программного счетчика 16, который по достижении заданного числа импульсов вырабатывает сигнал, поступающий на вход частотомера 19. По отношению высокой частоты генератора к частоте следований прямоугольных импульсов микропроцессорный блок осуществляет расчет вязкости исследуемой жидкости.

За время движения поршня-отражателя из верхнего в нижнее положение прямоугольные импульсы поступают также на вход счетчика 15, который подсчитывает их число, и по нему микропроцессорный блок производит расчет скорости ультразвуковой волны в исследуемой жидкости.

Рис. Блок-схема ультразвукового устройства для комплексных измерений параметров жидкостей.