Измеритель скорости звука

 

Изобретение относится к ультразвуковьм измерениям .и может быть использовано для непрерывного измерения скорости звука в разнообразных жидких и газообразных средах. Целью изобретения является повьшение точности путем исключения влияния амплитуды сигнала на результат измерений . Компаратор разрешает проход сигнала с усилителя на вход ждущего мультивибратора в момент первой перемены знака принятого синусоидального сигнала, в результате чего синхрокольцо настраивается по указанному моменту. При зтом период синхрокольца не зависит от амплитуды принятых сигналов, что повышает .точность измерений . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (31) С51) 4 G 01 H 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4045408/25-28 . (22) 31.03. 86 (46) 30.12.87. Бюл. У 48 (71) Сумский филиал Харьковско политехнического института им. В.И.Ленина (72) А.В.Дорошков и Э.И.Красовский (53) 534..321.9(088.8) (56). Бражников Н.И. Ультразвуковые методы. M.: Энергия, 1965, с. 125-129, Серавин Г.Н. Измерение скорости звука в океане. Л.: Гидроиздат, 1979, с. 84-95. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится к ультразвуковым измерениям.и может быть использовано для непрерывного измерения скорости звука в разнообразных жидких и газообразных средах. Целью изобретения является повышение точности путем исключения влияния амплитуды сигнала на результат измерений. Компаратор разрешает проход сигнала с усилителя на вход ждущего мультивибратора в момент первой перемены знака принятого синусоидального сигнала, в результате чего синхрокольцо настраивается по указанному ,моменту. При этом период синхрокольца не зависит от амплитуды принятых сигналов, что повышает точность измерений. 2 ил.

1362946

1г

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть использовано для непрерывного измерения скорости звука в жидких и газообВ разных средах.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения влияния амплитуды сигнала на результат измерений. 10

Hà фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого измерителя скорости звука; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Измеритель скорости звука содержит последовательно соединенные ждущий мультивибратор 1, первый формиро- ватель 2, излучающий преобразователь

3„ приемный преобразователь 4, пер- 20 вый усилитель 5 и второй формирователь 6, последовательно соединенные триггер 7, частотомер 8 и блок 9 обработки, последовательно соединенные второй усилитель 10, компаратор 1), 26 генератор 12 стрсба и схему И 13, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя 6, а выход— с вторым входом компаратсра 11. вход второго усилителя 10 соединен с вы- 30 ходом первого усилителя 5, выход компаратора 11 соецинен с входом ждущего мультивибратора 1, а вход триггера 7 соединен с вторым выходом первого формирователя 2.

Измеритель скорости звука работа.— ет следующим образом.

После включения питания на выходе ждущего мультивибратора 1 возникает импульс прямоугольной формы (фиг.2а). 4, В формирователе 2 импульс усиливается и на его заднем фронте формируется ступенька (фиг.2Б), необходимая для наиболее полного электрического демпфирования излУчаюЩего преобразо- 45 вателя 3. Передний фронт этого импульса возбуждает в излучающем преобразователе затухающие по экспоненте собственные колебания синусоидального типа. Через интервал времени рав50 ный периоду этих колебаний, задний фронт импульса возбуждения демпфирует излучающий преобразователь 3 и таким образом в исследуемую среду излучается акустический импульс в виде, бпизком к одному периоду синусоидальных колебаний (фиг. 2 6) °

Пройдя исследуемую среду, акустический импульс попадает на приемный преобразователь 4 и на выходе последнего возникает электрический сигнал в виде, также близком к одному периоду синусоидальных колебаний (фиг,2Z) .

Достигается это за счет того, что резонансная частота приемного преобразователя 4 берется вдвое выше резонансной частоты чзлучающего преобразователя 3, что, в свою очередь, обеспечивает поцавление всех периодов собственных колебаний-приемного преобразователя 4 кроме первого.

После широкополосного первого усилителя 5 сигнал попадает на вход формирователя 6. Когда мгновенное значение сигнала достигает порогового уровня П„ (момент времени t ), форУ мирователь 6 срабатывает и на его выходе возникает импульс с длительностью, .приблизительно равной половине периода собственных колебаний излучающего преобразователя 3 (фиг.22 и g ). Этот импульс, пройдя схему И13 (на вторсм входе в этот момент времени логическая единица),.открывает вход компаратора 11. На информационный вход ксмпаратора 11 поступает прошедший первый усилитель 5 и второй усилитель 10 сигнал (фиг.2е).

В момент первой перемены знака {момент времени t< на фиг.2z) компаратор 11 срабатывает и на его выходе получается отрицательный перепад напряжения, который запускает ждущий мультивибратор 1 (фиг.2 а) и генератор 12 строба (фиг.23). Низкий уровень напряжения генератора 12 строба закрывает схему И 13 и, в свою очередь, компаратор 11. Таким образом, устраняется возможность ложного срабатывания компаратсра 11 от наводок, возникающих в момент возбуждения излучающего преобразователя 3.

Кроме того, поскольку длительность блокирующего импульса выбирается больше половины перемены распространения колебаний в акустическом тракте, устраняется возможность возбуждения акустоэлектронного кольца на частотах, кратных основной.

М(цущий мультивибратор 1 генерирует импульс, который, пройдя через формирователь 2, снова возбуждает. излучающий преобразователь 3 и далее все описанные процессы периодически повторяются. В акустоэлектронном кольце устанавливаются колебания с периодом!

362946

Т = -+ +7„ где 1 — расстояние, проходимое звуком в исследуемой среде;

--измеряемая скорость звука; — время дополнительной акустической задержки сигнала в защитных мембранах излучающего 3 и приемного 4 преобразователей; — время дополнительной задержки сигнала в электронных цепях. с

/ » а

На частотомер 8 сигнал поступает от триггера 7, перебрасываемого импульсами маломощного выхода выходного каскада формирователя 2. Блок 9 обработки обеспечивает вычисленив периода следования импульсов, а затем и вычисление скорости звука по формуле (î+ э) Срабатывание компаратора 1 происходит в момент первой перемены знака принятого сигнала. Этот момент не зависит от амплитуды сигнала,.поэтому настройка синхрокольца по нему обеспечивает более высокую точность измерений.

5 формула изобретения

Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные хдущнй мультивибратор, первый формирователь, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый усилитель и второй формирователь, последовательно соединенные триггер, частотомер и блок обработки, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния амплитуды сигнала, он снабжен последовательно соединенными вторым усилителем, компаратором, генератором строба и схемой И, второй вход последней соединен с выходом второго формирователя, а выход — с вторым

25 входом компаратора, вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя, выход компаратора соединен с входом ждущего мультивибратора„ а вход триггера — с вторым выходом

30 первого формирователя.

1Зб2946

Составитель А.Олохтанов

Техред М.Дрык КорректорГ.Решетник

Редактор 10.Середа

Заказ 6357/27

Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4