Устройство для измерения скорости звука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости звука, в частности при гидрофизических исследованиях. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет измерения скорости звука в момент достижения максимума амплитуды сигнала на заданной частоте. По сигналу с блока 3 управления генератор 4 синусоидальных колебаний подает на вход усилителя 5 обратной связи дискретный сигнал малой амплитуды на частоте, меняющейся с шагом, много меньшим рабочей частоты. При помощи АЦП 6, блоков 7 памяти и 8 сравнения определяется оптимальная частота измерений. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСА УБЛИН (51) 5 G 01 Н 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4396586/25-28 (22) 25.01.88 (46) 23.03.90. Бюп. N - 11 (72) Э.С.Борисенко, А.В.Волков, С.В.Пушкин, Т.О.Петрова и С.P.Ñòåôàíîâ (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 892290, кл. С 01 И 29/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь„,SU„„ l 552017, А 1

2 зовано для определения скорости звука, в частности при гидрофизических исследованиях. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет измерения скорости звука в момент достижения максимума амплитуды сигнала на заданной частоте.По сигналу с блока 3 управления генератор 4 синусоидальных колебаний подает на вход усилителя 5 обратной связи дискретный сигнал малой амплитуды на частоте, меняющейся с шагом, много меньшим рабочей частоты. При помощи АЦП 6, блоков 7 памяти и 8 сравнения определяется оптимальная частота измерений. 2 ил.

1552017

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при гидрофиэических исследованиях.

Цель изобретения — повышение точ-, ности измерений за счет измерения скорости звука в момент достижения максимума амплитуды на заданной частоте. 10

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения скорости звука ; на фиг.2 — график амплитудночастотной характеристики на выходе усилителя обратной связи. 15

Устройство для измерения скорости звука содержит последовательно акустически соединенные излучатель 1 звука и приемник 2 звука, последовательно соединенные блок 3 управления, ге- 20 нератор 4 синусоидальных колебаний, управляемый по частоте, усилитель 5 обратной связи, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, первый блок 7 памяти, блок 8 сравнения, счетчик 9, )5 ,делитель 10 и умножитель 11, последовательно соединенные частотомер 12 и второй блок 13 памяти и блок 14 ре:гистрации.

Выход усилителя 5 обратной связи соединен также с входами из чучателя

1 звука и частотомера 12, вьгход при емника 2 звука подключен к входу уси лителя 5 обратной связи„ второй вход

:,блока 8 сравнения соединен с выходом

АЦП Ь, второи выход блока 3 управления соединен с вторыми входами первого 7 и второго 13 блоков памяти, вход блока 3 управления подключен к ,, выходу блока 8 сравнения, первый вход „ блока 14 регистрации соединен с выхо,дом первого блока 7 памяти, выход .второго блока 13 памяти соединен с вторыми входами делителя 10 и блока

14 регистрации, третий и четвертый. 45 входы которого подключены, соответственно, к выходу умножителя 11 и третьему выходу блока 3 управления.

Блок 3 управления (представляющий из себя микропроцессор) предназначен для изменения частоты генератора 4 синусоидальных колебаний, задания опорной частоты блока 8 сравнения и частотной привязки блока 14 регистрации.

Устройство работает следующим об55 разом.

По сигналу с блока 3 управления генератор 4 синусоидальных колебаний подает на вход усилителя 5 обратнои связи дискретный сигнал малой амплитуды переменной частоты с шагом аf, достаточным для точного определения

Так как усилитель 5 обратной связи включен электроакустически последовательно с излучателем 1 и приемником 2 звука, на его .выходе формируется ряд последовательных пиков на рабочих частотах f для которых выполняется баланс фаз п.с ь где 1 — база измерений; п — число длин волн„, укладывающихся на базе измерений с — скорость звука, Для повышения точности измерения скорости звука частота f должна измеряться в момент достижения максимума амплитуды.

Предлагаемая схема позволяет автоматически определять оптимальную частоту путем сравнения амплитуд сигналов, появляющихся на выходе схемы при последовательном изменении частоты генератора с интервалом df.

Для определения скорости звука напряжение частотой f+d f на выходе усилителя 5 обратной связи (фиг.2) преобразуется AIgI 6. Его цифровой эквивалент поступает на второй вход блока 8 сравнения, где сравнивается с поступающим на первый вход цифровой эквивалентом сигнала частотой f с первого блока 7 памяти и, если последний окажется больше, то на выходе блока 8.сравнения формируется импульс, сообщающий блоку 3 управления, что для частоты f выполняется баланс фаз, т.е. можно производить вычисление скорости звука, а по соответствующему значению амплитулы на этой частоте судить о затухании звука. По поступающему импульсу с блока 8 сравнения блок 3 управления разрешает вывод на блок 14 регистрации значения частоты Е, измеренного частотомером

12. Одновременно код f поступает на второй вход делителя 10, где происходит деление его на число п (соответствующее целому числу длин волн, укладывающихся на базе измерений), поступающее со счетчика 9 на первый вход делителя 10, который подсчитывает число срабатываний блока 8 сравнения, соответствующих числу и. С вы2017 довательно соединенными блоком сравнения, счетчиком и делителем и блоком управления, генератор синусоидальных колебаний выполнен управляемым по

5 частоте, входы аналого-цифрового преобразователя и частотомера подключены к выходу усилителя обратной связи, вход блока управления соединен с вы1п ходом блока сравнения, вход генератора синусоидальных колебаний подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков

15 памяти, вторые входы которых соединены соответственно с выходами аналогоцифрового преобразователя и частотомера, выход первого блока памяти соединен с первыми входами блока сра20 энения и блока регистрации, выход второго блока памяти соединен с вторыми

В входами делителя и блока, регистрации, второй вход блока сравнения подключен к выходу аналого-цифрового преобра25 зователя, вход умножителя соединен с выходом делителя, а третий и четвертый вход блока регистрации подключены, соответственно к выходу умножителя и к третьему выходу блока уп3п равления.

5 155 хода делителя 10 полученное число поступает на умножитель 11, где происходит его умножение на число, соответствующее базе измерений 1. С выхода умножителя 11 число, соответствующее скорости звука на данной частоте, поступает на блок 14 регистрации.

В диапазоне частот от f„ до Е„ (фиг.2) сравнивающее устройство не срабатывает, предотвращая ложные показания.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости звука, содержащее последовательно акустически соединенные излучатель и приемник звука, частотомер, последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний и усилитель обратной связи, выход которого соединен с входом излучателя звука, умножитель и блок регистрации, выход приемника звука подключен к входу усилителя обратной связи, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, первым и вторым блоками памяти, после ф Ай фиа 2

Составитель Д.Широчин

Техред А. Кравчук Корректор И.Муска

Редактор А.Шандор

Заказ 323 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт р к ытиям п и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патен

"П т" г.Ужгород ул. Гагарина, 101 у ф °