Измеритель скорости звука

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА, содержащий частотомер и последовательно соединенные генератор высокочастотных колебаний, акустический резонатор с излучающим и приемным преобразователями, усилитель, амплитудный детектор и блок автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом управления частотой генератора высокочастотных колебаний, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, частотомер подключен к выходу генератора высокочастотных колебаний, блок автоподстройки выполнен из генератора низкой частоты и последовательно соединенных нуль-органа, и интегратора , выход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и служит выходом блока .автоподстройки, а втоi (Л рой выход генератора низкой частоты соединен с вторым входом нуль-органа и служит входом блока автоподстройки. 00 СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1 185108 (51) 4 & 01 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3»

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3648319/25-28 (22) 30.09.83 (46) !5.10.85. Бюл. Х 38 (72) Ю.С. Ильиных и В.И. Левцов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 861968, кл. G 01 Н 5/00, 1981 °

Ультразвук. Вып. 3. Труды ВУЗов

Лит. ССР, Вильнюс: Минтис, с.101-104. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА, содержащий частотомер и последовательно соединенные генератор высокочастотных колебаний, акустический резонатор с излучающим и приемным преобразователями, усилитель, амплитудный детектор и блок автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом управления частотой генератора высокочастотных колебаний, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, частотомер подключен к выходу генератора высокочастотных колебаний, блок автоподстройки выполнен из генератора низкой частоты и последовательно соединенных нуль-органа.и интегратора, выход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и служит выходом блока .автоподстройки, а второй выход генератора низкой частоты соединен с вторым входом нуль-органа и служит входом блока автоподстройки.

1185108

С помощью излучающего преобразователя 4 и генератора 2 в резонаторе 3, заполненном исследуемой средой возбуждают акустические колебания с частотой F. Излучающий 4 и приемный 5 преобразователи и исследуемая среда образуют акустический резонатор со спектром собственных частот Р„= С„ /27,, где С вЂ” скорость звука; 1 — расстояние между излучающим и приемным преобразователяSO

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения скорости ультразвука при гидро- и геофизических измерениях, а также в лабо- раторных исследованиях жидких сред.

Целью изобретения является повышение точности измерений, На чертеже представлена структурная схема измерителя скорости звука, 10

Измеритель содержит частотомер 1 и последовательно соединенные генератор 2 высокочастотных колебаний, акустический резонатор 3 с излучающим 4 и приемным 5 преобразователя- 15 ми, усилитель 6, амплитудный детектор 7 и блок 8 автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом управления частотой генератора 2 высокочастотных колебаний. Частотомер 20

1 подключен к выходу генератора 2 высокочастотньгх колебаний, а блок 8 автоподстройки выполнен из генератора 9 низкой частоты и последовательно соединенных нуль-органа 10 и 25 интегратора 11, выход которого соединен с выходом генератора 9 низкой частоты и служит выходом блока 8

1 автоподстройки, а второй выход генератора 9 низкой частоты .соединен с, Зо вторым входом нуль-органа 10 и служит входом блока 8 автоподстройки.

Нуль-орган 10 может быть выполнен в виде реле или транзистора, работающего в ключевом режиме. На базу транзистора подается опорное напряжение с генератора 9, которое закры-. вает и открывает транзистор, а сигнал с амплитудного детектора 7 подается на коллектор и через сопротивление около 1 ИОм — на вход интегратора

11, Эмиттер заземлен.

Таким образом, на вход интегратора сигнал поступает лишь тогда, когда транзистор заперт. 45

Измеритель скорости звука работает следующим образом. ми; n — число полуволн, укладывающихся на расстоянии f . При совпаде- нии частоты F генератора 2 с резонансной частотой Р„ в среде между излучающим 4 и приемным 5 преобразователями возникают стоячие волны, при этом пучность давления совпадает с положением приемного преобразователя и принимаемый сигнал максимален. Генератор 2 автоматически настраивается на резонансную частоту акустического резонатора 3. Процесс автоподстройки осуществляется следующим образом. Генератор 9 (частота

500-1000 Гц) модулирует сигнал генератора 2 по частоте. При воздействии частотно-модулированного сигнала на резонатор 3, когда несущая частота находится в пределах ее резонансной кривой, имеет место амплитудная модуляция сигнала на входах усилителя 6 и детектора 7, на котором выделяется низкочастотная составляющая сигнала. При этом величина и фаза выделенного низкочастотного сигнала зависит от положения рабочей точки на резонансной, кривой и пропорциональна ее крутизне в этой точке (с учетом знака наклона). В вершине резонансной кривой крутизна сигнала равна нулю, так что при совпадении частоты генератора 2 с частотой, которая соответствует вершине резонансной кривой, амплитудная модуляция сигнала исчезает. При этом на выходе нуль-органа 10 сигнал отсутствует. Такое состояние является устойчивым.

При расхождении частоты генератора

2 и резонансной частоты резонатора

3 возникает амплитудная модуляция сигнала на выходе приемного преобразователя 5, которая приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе нуль-органа 10. Сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 11, который формирует сигнал управления для перестройки частоты генератора 2.

Если сигналы с генератора 9 и амплитудного детектора 7 в фазе, то на интегратор 11 поступает отрицательный сигнал рассогласования, если в противофазе — положительный. В зависимости от знака поступающего на вход интегратора 11 сигнала рассогласова-, ния частота генератора 2 либо возрастает, либо уменьшается, настраиваясь

Составитель Г. Максимочкин

Редактор Н. Швыдкая Техред З.Палий Корректор О. Луговая

Заказ 6351/34 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 t на собственную частоту акустического резонатора 3.

Устройство может работать при небольшой девиации частоты, которая может быть заранее задана путем регулировки уровня сигнала с выхода

185108 4 генератора 9, что устраняет срывы работы устройства при изменении коэффициента поглощения в среде, повышает точность измерения резонансной частоты и, следовательно, скорости звука.