Измеритель скорости звука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости распространения звука в средах. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения числа управляющих импульсов, формируемых в единицу времени в цепи автоподстройки частоты генератора импульсов. В устройстве выделяются эхо-сигналы, возникаю11а1в в системе пьезоэлектрический преобразователь 7 - отражатель 8, и осуществляется сравнение их временного положения с импульсами на выходе распределителя 5 импульсов. Сигналы сравнения с выхода дискриминатора 1 преобразуются интегратором 2 в аналоговый сигнал автоподстройки частоты генератора. 3 импульсов. 2 ил. с «в (П

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕспуьлин (19) (ll) l) 4 С 01 Н 5/00

%CD(RN?HA%

„13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОбРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4132300/24-28 (22) 26.09.86 (46) 07.03.88. Бюл. В 9 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) А.М.Измайлов и Н.А.Насибов (53) 534.6(088.8) (56) Серавин Г.Н. Измерение скорости звука в океане.- Л.: Гидрометеоиздат, 1979, с. 136.

Исмаилов Т.К., Измайлов А.М., Алланвердов Ф.M. Состояние и некоторые перспективы развития средств asмерения гидрологических параметров

Иирового океана. — Измерение. Контроль. Автоматизация, 1985, Ф 4, с. 3-11. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и мо)кет быть использовано для измерения скорости распространения звука в средах. Цель изобретения — повыщение точности измерений за счет увеличения числа управляющих импульсов, формируемых в единицу времени в цепи автоподстройки частоты генератора импульсов. В устройстве выделяются эхо-сигналы, воз" никающие в системе пьезоэлектрический преобразователь 7 — отра)катель 8, и осуществляется сравнение их временного поло)кения с импульсами на выходе распределителя 5 импульсов. Сигна- с

Ж лы сравнения с выхода дискриминатора 1 преобразуются интегратором 2 в аналоговый сигнал автоподстройки частоты генератора. 3 импульсов. 2 ил.

1379644

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости распространения звука в средах.

Цель изобретения — повышение точности измерений эа счет увеличения числа управляющих импульсов, формируемых в единицу времени в цепи антоподстройки частоты генератора импульсов.

На фиг.1 представлена блок-схема измерителя скорости звука; на фиг.2— временные диаграммы сигналов, поясняющие работу измерителя. 15

Измеритель скорости звука содержит последовательно соединенные дискриминатор 1 длительности импульсов, интегратор 2, управляемый по частоте генератор 3 импульсов, выход которого 20 является выходом измерителя, делитель 4 и распределитель 5 импульсов, формирователь 6 возбуждающих импульсов, вход которого подключен к первому выходу распределителя 5, подключенный к выходу формирователя 6 возбуждающих импульсов приемо-передающий пьезоэлектрический преобразователь 7 с отражателем 8, компаратор 9, первый вход которого подключен к выходу пье- 30 эоэлектрического преобразователя 7, а второй вход 10 предназначен для подключения к источнику постоянного опорного напряжения, ключ 11, первый вход которого подключен к выходу ком- 35 паратора 9, формирователь, 12 корректирующих импульсов, первый вход которого подключен к выходу ключа 11, а первый выход подключен к первому входу дискриминатора 1 длительности им- 40 пульсов, первый элемент ИЛИ 13, входы которого подключены к нечетным входам распределителя 5 импульсов, начиная с третьего, а выход подключен к второму входу дискриминатора 1 длитель- 45 ности импульсов, второй элемент ИЛИ

14, входы которого подключены к четным выходам распределителя 5 импульсов, начиная с четвертого, первый 15, второй 16 и третий 17 триггеры, первый и второй входы первого триггера

15 подключены соответственно к второму и первому выходам распределителя 5, а выход подключен к второму входу ключа 11, первые входы второго

16 и третьего 17 триггеров подключены к выходу второго элемента ИЛИ 14, вторые входы второго 16 и третьего 17 триггеров подключены к второму выходу формирователя 12 корректирующих импульсов, третий вход второго триггера 16 подключен к первому выходу распределителя 5 импульсов, а выход подключен к входу установки в "0" распределителя 5 импульсов, третий вход 18 третьего триггера 17 предназначен для подключения к шине питания (не показана), а выход — к второму входу формирователя 12 корректирующих импульсов.

На фиг.1 и 2 также обозначены контролируемая среда 19 и сигналы 20-36 с блоков измерителя скорости звука.

Измеритель работает следующим образом.

Сигналы управляемого генератора 3 поступают на вход делителя 4, имеющего постоянный коэффициент деления.

С выхода делителя 4 импульсы 20 (фиг.2) поступают на вход распределителя 5. По переднему фронту импульса

21 с первого выхода распределителя

5 производится запуск формирователя

6, вырабатывающего импульс 23 ударного возбуждения, поступающий на преобразователь 7. Сформированный преобразователем 7 акустический импульс после зондирования среды на расстоянии 2L (от преобразователя 7 до отражателя 8 и обратно) вновь преобразуется преобразователем 7 в электрический сигнал.

Вследствие многократных отражений звука в системе отражатель 8 — преобразователь 7 на выходе последнего получают последовательность сигналов

24 и 25 убывающей амплитуды и сдвинутых относительно друг друга на время

2L/С, где С - скорость звука в среде 19. Число отраженных сигналов определяется акустическими характеристиками материала преобразователя 7, отражателя 8 и исследуемой среды 19.

Последовательность эхо-сигналов с выхода преобразователя 7 нормализуется компаратором 9 (27, 28 и поступает на первый вход ключа 11, который открывается триггером 15 по сигналу с второго выхода распределителя

5. Выходной сигнал триггера 15 показан на диаграмме 30. Первый иэ принятых эхо-сигналов 27 поступает на первый вход формирователя 12. На первом выходе последнего формируется импульс 32, передний фронт которого соответствует моменту прихода эхосигнала на преобразователь 7. Выход1379644 ной импульс 30 с первого выхода формирователя 12 и импульс 34 с третьего выхода распределителя поступают соответственно на первый и второй . входы дискриминатора 1 длительности импульсов. Дискриминатор 1 выдает сигнал высокого логического уровня, если передний фронт принятого акустического импульса опережает передний фронт импульса с выхода распределителя 5 и сигнал низкого логического уровня в противном случае, что вызывает соответственно увеличение или уменьшение напряжения на выходе интегратора 2, приводящее к соответствующему изменению частоты генера1О тора 3. Возврат формирователя 12 в исходное состояние производится импульсом, формируемым на выходе триггера 17,изменяющего свое состояние по сигналу

35, формируемому на четвертом выходе распределителя 5, После прихода второго эхо-сигнала

Выходной импульс 33 формирователя 12 и импульс 36 с пятого вьмода распределителя- 5 через элемент ИЛИ 14 поступают также на первый и второй входы дискриминатора 1 и процесс повторяется вновь.

Возврат формирователя 12 в исходное состояние после каждого процес30 са сравнения осуществляется импульсами, формируемыми на 4, 6, 8 и (2n+2) выходах распределителя 5.

В установившемся режиме"работы измерителя достигается равенство времени распространения акустического импульса в исследуемой среде на удвоенном базовом расстоянии Ь и удвоенного значения периода Т следования импульсов на входе распределителя 5.

При отсутствии последующего приемного эхо-сигнала формирователь 12 не изменяет свое состояние и на его втором выходе действует сигнал высокого логического уровня, поступающий

45 на второй вход триггера 16. При этом импульс, воздействующий на первый вход триггера 16 с выхода элемента

ИЛИ 14, изменяет его состояние. Сигнал высокого логического уровня с выхода последнего приводит распредели50 тель 5 в исходное состояние и процесс

55 измерения повторяется.

Таким образом, предлагаемая схема частотно-временного измерителя скорости звука позволяет увеличить чис28 формирователь 12 срабатывает вновь.25 ло управляющих импульсов (на выходе дискриминатора 1), формируемых в единицу времени в цепи автополстройки частоты генератора 3 импульсов, что обеспечивает повышение точности измерений скорости.

Формула и з о б р е т ения

Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные дискриминатор длительности импульсов, интегратор, управляемый по частоте генератор импульсов, выход которого является выходом измерителя, делитель и распределитель импульсов, формирователь возбуждающих импульсов, вход которого подключен к первому выходу распределителя, подключенный к выходу формирователя возбуждающих импульсов приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь с отражателем, компаратор, первый вход которого подключен к выходу пьезоэлектрического преобразователя, а второй предназначен для подключения к источнику постоянного опорного напряжения, ключ, первый вход которого подключен к выходу компаратора, формирователь корректирующих импульсов, первый вход которого подключен к выходу ключа, а первый выход подключен к первому входу дискриминатора длительности импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен первым элементом

ИЛИ, входы которого подключены к нечетным выходам распределителя импульсов, начиная с третьего, а выход подключен к второму входу дискриминатора длительности импульсов, вторым элементом ИЛИ, входы которого подключены к четным выходам распределителя импульсов, начиная с четвертого, первым, вторым и третьим триггерами, первый и второй входы первого триггера подключены соответственно к второму и первому выходам распределителя импульсов, а выход подключен к второму входу ключа, первые входы второго и третьего триггеров подключены к выходу второго элемента ИЛИ, вторые входы второго и третьего триггеров подключены к второму выходу формирователя корректирующих импульсов, третий вход второго триггера подключен к первому вьжоду распределителя импульсов, а выход подключен

1379644

Составитель Г.Максимочкин

Твхред Л.Олийнык

Корректор С.Черни

Редактор М.Бланар

Заказ 972/43

Тирам 524

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ушгород, ул. Проектная, 4 к входу установки в "0" распределителя импульсов, третий вход третьего триггера предназначен для подключения к шине питания, а выход - к второму входу формирователя корректирующих импульсов.