Измеритель скорости звука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения влияния изменений амплитуды приемного сигнала. При помощи RS-триггера, линии задержки, пикового детектора, аттенюатора, управляемых ключей и распределителя импульсов и благодаря выполненю отражателя ступенчатым формируется уровень компарации сигнала, отраженного от дальней ступеньки отражателя, в соответствии с амплитудой сигнала, отраженного от ближней ступеньки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450812/25-28 (22) 20.06.88 (46) 23.08,90. Бюл. t+ 31 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) A.M.ÈçìàéëoB, Е.В.Митрофанова, А.А.Камилов и Л.М,Миргородская (53) 534.22(ОРЧ. 8) (56) Исмаилов Т.К., Измайлов А,М. и

Гуревич В,М. Частотно-временной гидрологический измеритель скорости звука.—

Океанология, т. XXII, вып, 5, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет уменьшения влияния изменений амплитуды приемного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Измеритель скорости звука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, алектроакустический преобразователь (ЭАП) 2 со ступенчатым отражателем З,ограничитель 4 импульсов и компаратор 5, последовательно соединенные дискриминатор 6, коммутатор 7, интегратор 8, управляемый генератор 9, делитель

10 частоты и распределитель 11 импульсов,, подключенный к выходу управляемого генератора 9 регистратор 12, первый 13 и второй . 14 RS-триггеры, последовательно соединенные линию 15 задержки, пиковый детектор

Ы2 1587345 А1 ной технике и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах.Цель изобретения — повышение точностФизмерений за счет уменьшения влияния изменений амплитуды приемного сигнала, При помощи RS-триггера, линии задержки, пикового детектора, аттенюатора, управляемых ключей и распределителя импульсов и благодаря выполнению отражателя ступенчатым формируется уровень компарации сигнала, отраженного от дальней ступеньки отражателя, в соответствии с амплитудой сигнала, отраженного от ближней ступеньки. 2 ил.

16, аттенюатор 17 и первый управляемый ключ 18 и вторые управляемый ключ 19 и распределитель 20 импульсов, Второй вход пикового детектора 16 соединен с выходом ограничителя 4 импульсов, выход компаратора 5 соединен с первым входом второго распределителя 20 импульсов, первый и второй выходы первого распределителя 11 импульсов соединены соответственно с входом генератора 1 импульсов и первым входом дискриминатора 6, третий выход первого распределителя 11 импульсов подключен к второму входу второго.распределителя 20 импульсов и R-входам первого 13 и второго 14 RS-триггеров, S-входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго распределителя

20 импульсов, третий выход которого соединен с вторым входом дискриминатора 6 и управляющим входом коммутатора 7, второй вход компаратора 5 связан с выходами первого 18 и второго 19 управляемых ключей, управляющие входы которых подключе1587345 ны соответственно к прямому и инверсному выходам первого RS-триггера 13, вход второго управляемого ключа 19 предназначен . для подключения к источнику положительного напряжения, а инверсный выход вто- 5 рого RS-триггера 14 соединен с входом линии 15 задержки. Выходные сигналы с распределителей представлены диаграммами 21 — 32 на фиг. 2.

Измеритель скорости звука работает 10 следующим образом. . Выходные импульсы управляемого генератора 9 (21, фиг. 2) поступают на вход делителя 10 частоты, последовательность импульсов с выхода которого поступает на 15 первый распределитель 11 импульсов, выходные сигналы которого представлены нэ временных диаграммах 23-25 фиг. 2, По переднему фронту импульса с первого выхода распределителя 11 (23) генератор 20 !

1 формирует импульс 26, возбуждающий

3ATl 2, который излучает в исследуемую среду акустические колебания, распространяющиеся до поверхности отражателя 3 и обратно, 25

Ступенька отражателя 3 позволяет разделить во времени отраженные акустические колебания и получить на выходе ограничителя 4 два приемных импульса В и

С, Импульс А возникает на выходе ограничителя 4 при поступлении на его вход импульса 26 ударного возбуждения от генератора 1. Импульс В возникает на выходе ЭАП 2 в результате прохождения в исследуемой среде расстояния 2L1, а импульс

С вЂ” расстояния 2L2.

B исходном состоянии RS-триггеры 13 и 14 и распредели ель 11 установлены в состояние "0", с инверсного выхода RSтриггера 13 сигнал "1" поступает на управляющий V-вход ключа 19, через информационный Х-вход которого на второй вход компаратора 5 подается некоторое положительное постоянное напряжение О<>, являющееся опорным для приема компарэтором импульсов А и В, С инверсного выхода RS-триггера 14 через линию 15 задержки сигнал "1" поступает на второй вход (сброса) пикового детектора 16.

Импульс D, сформированный на выходе компаратора 5 вследствие приема импульса .А на пороговом уровне Uo, поступает на первый вход второго распределителя 20, на . втором выходе которого формируется импульс29, по переднему фронту которого RSтриггер 14 устанавливается в состояние "1".

С инверсного выхода последнего через линию 15 задержки сигнал "0" поступает на первый вход пикового детектора 16, подго30

55 тавливая его.к работе. Линия 15 задерживает открытие пикового детектора 16 на время т,, равное длительности импульса О.

Таким образом, при поступлении на вход пикового детектора 16 импульса В на выходе детектора 16 формируется уровень напряжения, пропорциональный максимальному значению амплитуды приемного сигнала В, Аттенюатор 17 производит деление выходного напряжения пикового детектора в fear раз, Коэффициент деления аттенюатора К т определяется соотношением

Кат — К пД х где К пд- коэффициент усиления пикового детектора 16;

x — отношение амплитуды приемного сигнала к желаемому уровню порогового напряжения компарации, как правило выбирается х = 5+ 10.

Импульс В принимается также компэратором 5 на постоянном пороговом уровне 0о и поступает на вход второго распределителя

20, нэ первом выходе которого формируется импульс 30.

По переднему фронту импульса 30 RS- триггер 13 устанавливается в состояние "1".

При этом на управляющий V-вход ключа 18 поступает сигнал "1", а на V-вход ключа 19сигнал "0". Ключ19 закрывается, и на второй вход компаратора 5 начинает поступать выходное напряжение аттенюэтора 17.

Прием сигнала С осуществляется компаратором 5 на пороговом уровне 1)пор = Оат, сформированном от сигнала В. При малом значении расстояния Л L = Lz - Li для изменения амплитуды сигнала по сравнению с амплитудой сигнала В значение х будет одинаково для обоих приемных сигналов В и С.

Таким образом,. прием сигнала С на следя@eM за величиной амплитуды сигнала пороговом уровне компарации U> устраняет случайную погрешность, возникающую при приеме сигнала с переменной амплитудой на постоянном уровне компарации.

Приемный сигнал F поступает на вход распределителя 20, на третьем выходе которого формируется импульс 31. Временной интервал между передними фронтами импульсов 23 и 31 представляет собой время зондирования г „д акустическим сигналом исследуемой среды на расстоянии 2L2

Взаиморасположение передних фронтов приемного импульса 31 с третьего выхода второго распределителя 20 и импульса 24 со второго выхода первого распределителя

11 анализируется дискриминатором 6, При опережении передним фронтом импульса

1587345

31 переднего фронта импульса 24 на прямом выходе дискриминатора 6 устанавливается сигнал логической "1", вследствие чего коммутатор 7 также устанавливается в состояние "1", напряжение 32 на выходе ин- 5 тегратора 8 повышается. Это приводит к увеличению выходной частоты f управляемого генератора 9, уменьшению длительноcòè t», сближению передних фронтов импульсов 31 и 24. 10

При опережении передним фронтом импульса 24 переднего фронта импульса 31 на прямом выходе дискриминатора 6 устанавливается сигнал логического "0". На выходе коммутатора 7 также сигнал "0", 15 напряжение на интеграторе 8 уменьшается, что приводит к уменьшению частоты управ-. ляемого генератора 9 и увеличению длительности тр .

Величина Л L выступа отражающей по- 20 верхности, равная Lz - L>, выбирается таким образом, чтобы время i „=c Л! распространения акустических колебаний на расстоянии. A L в исследуемой среде. превышало сумму временных задержек в пиковом де- 25 текторе 16, аттенюаторе 17 и ключе 18, Формула изобретения

Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, электроакустический 30 преобразователь с отражателем; ограничитель импульсов и компаратор, последовательно соединенные дискриминатор, коммутатор, интегратор, управляемый генератор, делитель частоты и первый распреде- 35 литель импульсов, первый RS-триггер и регистратор, первый и второй выходы перваго распределителя импульсов соединены соответственно с входом генератора импульсов и первым входом дискриминатора, вход регистратора подключен к выходу управляемого генератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния изменений амплитуды приемного сигнала, он снабжен вторым RS-триггером, последовательно соединенным линией задержки, подключенной к инверсному выходу второго

RS-триггера, пиковым детектором, аттенюатором и первым управляемым ключом и вторыми управляемым ключом и распределителем импульсов, выход компаратора соединен с первым входом второго распределителя импульсов, третий выход первого распределителя импульсов подключен к второму входу второго распределителя импульсов и R-входам первого и второго RS — триггеров, S-входы которых связаны соответственно с первым и вторым выходами второго распределителя импульсов, третий выход которого подключен к второму входу дискриминатора и управляющему входу коммутатора, второй вход пикового детектора соединен с выходом ограничителя импульсов, прямой и инверсный выходы первого RS-триггера соединены соответственно с управляющими входами первого и второго управляющих ключей, выходы которых подключены к второму входу компаратора, вход второго управляемого ключа предназначен для подключения к источнику положительного напряжения, а отражатель выполнен ступенчатым.

1587345 Ф г. 1

23

В

Составитель Д. Широчин

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 2412 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101