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 исключения временной зоны нечувствительности работы делителя. В измерениях используются сигналы, отраженные от границы протектор электроакустического преобразователя - исследуемая среда и распространяющиеся в протекторе, в качестве элемента памяти, запоминающего длительность временных интервалов, применен интегратор, а для сравнения временных интервалов, преобразованных в напряжения, использован компаратор. 2 ил.

союз советских .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 H5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4486542/25-28 (22) 17.08.88 (46) 30,11.90. Бюл. N. 44 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) А.М.Измайлов, Е.В.Митрофанова, Г,П.Казарова и Н.A.Íàcèáîâ (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 1436614, кл, G 01 Н 5/00, 1988. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВЧКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

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

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет уменьшения паразитного времени задержки.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, электроакустический преобразователь 2 (ЭАП) с протектором 3 и отражателем 4, ограничитель 5 импульсов и первый компаратор 6, последовательно соединенные управляемый ключ 7, интегратор 8 и второй компаратор 9, последовательно соединенные управляемый генератор 10, делитель 11 частоты и распределитель 12 импульсов, две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных управляемого RSтриггера 13(14), интегратора 15(16) и

„„Я3 „„1610308 А1 измерения скорости звука в жидких средах.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения временной зоны нечувствительности работы делителя.

В измерениях используются сигналы, отраженные от границы протектор электроакустического преобразователя — исследуемая среда и распространяющиеся в протекторе, в качестве элемента памяти, запоминающего длительность врел1енных интервалов, применен интегратор, а для сравнения временных интервалов, преобразованных в напряжения, использован компаратор. 2 ил. сумматора 17(18}, регистратор 19, вход которого подключен к выходу управляемого генератора 10, RS-триггер 20, счетный триггер

21, линию 22 задержки и схему ИЛИ 23.

Первый выход распределителя 12 импульсов соединен со входами генератора 1 импульсов и линии 22 задержки, второй выход распределителя 12 импульсов соединен с первым входом схемы ИЛИ 23 и с S-входом счетного триггера 21, третий выход распределителя 12 импульсов соединен с R-входом счетного триггера 21 и с управляющим входом управляемого RS-триггера 13 первой цепи, четвертый выход распределителя 12 импульсов соединен со вторыл1 входом схемы ИЛИ 23, пятый выход распределителя

12 импульсов соединен с управляющпл1 входом управляемого RS-триггера 14 второй цепи, Второй вход первого компаратора 6 подключен к выходу линии 22 задержки, выход первого компаратора 6 соединен с

С-входом счетного триггера 21, управляющий вход управляел1ого ключа 7 подключен к выходу счетного триггера 21, пнформаци1610308 онный вход управляемого ключа 7 заземлен, второй вход второго ком паратора 9 подключен к выходу сумматора 18 второй цепи, вход управляемого генератора 10 соединен с выходом сумматора 17 первой цепи, прямой и инверсный выходы RS-триггера 20 подключены соответственно к S- u R-входам управляемых RS-триггеров 13 и 14 первой и второй цепей, вторые входы сумматоров 17 и 18 первой и второй цепей предназначены для подключения к источникам положительного напряжения, S-u R-входы RS-триггера

20 подключены соответственно к выходам второго компаратора 9 и схемы ИЛИ 23.

Измеритель работает следующим образом.

Импульсы частотой F управляемого генератора 10 через делитель 11 частоты с коэффициентом К деления поступают на вход распределителя 12 импульсов. Импульсы на выходах распределителя 12 показаны на диаграммах 24-31 (фиг. 2).

По переднему фронту импульса 24 с первого выхода распределителя 12 генератор 1 импульсом 32 возбуждает ЭАП 2, излучающий акустические колебания. После распространения в протекторе 3 акустические колебания частично проходят в контролируемую среду, а частично отражаются от границы протектор 3 — среда вследствие различия их акустических импедансов и возвращаются обратно по толще протектора 3 к ЭАП 2 через время s n и преобразуются в электрический импульс первого приемного сигнала А.

Акустические колебания, распространяясь в контролируемой среде, достигают отражателя 4 и, отражаясь от него, возвращаются обратно через время 2 тк к ЭАП 2, где преобразовываются во второй приемный сигнал B.

Первый компаратор 6, стробируемый по второму входу через линию 22 задержки от переднего фронта импульса 24 первого выхода распределителя 12, не пропускает в измерительный канал импульс А ударного возбуждения. Импульсы С и D с выхода компаратора 6 поступают на С-вход счетного триггера 21, формируя на его входе импульс

35, управляющий через ключ 7 зарядом конденсатора интегратора 8.

Линейно нарастающее напряжение 36 интегратора 8 поступает на вход второго компаратора 9, где сравнивается с опорным напряжением на втором входе компаратора

9. При равенстве напряжений на входах на выходе компаратора 9 возникает импульс

37, устанавливающий RS-триггер 20 в состояние "1" (диаграмма 38 на фиг, 2).

Управляемый RS-триггер 14 в течение длительности импульса 26 с третьего выхода распределителя 12, действующего на его управляющем V-входе, устанавливается также в состояние "1", разрешающее заряд конденсатора интегратора 16. Напряжение

39 на выходе последнего увеличивается до некоторого значения,. которое, суммируясь на входе сумматора 18 с напряжением Ua, 10 увеличивается на его выходе до значения U g (диаграмма 39 на фиг. 2), поступающего на опорный вход компаратора 9.

Таким образом, напряжение пропорционально информативной длительности 2 ткс (диаграмма 34 на фиг. 2). Совокупность бло15 ков 21, 7, 8, 9, 20, 14, 16 и 18 представляет. собой следящий преобразователь длительность временного интервала 2 гкс — напряжение, выходное напряжение которого не

20 зависит от случайных воздействий внешних условий, помех и утечек конденсатора. Напряжение 1.4 на входе сумматора 18 отличается от максимального значения напряжения на входе интегратора 8 на величину, определяемую воздействиями тем 25 ператур, помехами и нестабильностями срабатываний элементов.

Импульс с четвертого выхода распределителя 12, поступая на S-вход RS-триггера

20, устанавливает его вторично в состояние

"1" (диаграмма 40 на фиг. 2), Через управляемый ключ 7 конденсатор интегратора 8 начинает заряжаться, преобразуя в напряжение длительность 2 rp> двух последовательных(четвертого и пятого) выходных импульсов распределителя 12. При достижении линейно изменяющимся напряжением значения, равного 01(диаграмма 41 на фиг, 2) на опорном входе компаратора 9,на

40 выходе последнего формируется выходной импульс 42 (фиг. 2), в результате чего RS.триггер 20 устанавливается в состояние "1", и в течение шестого импульса распределителя 12, воздействующего на управляющий

45 V-вход управляемого RS-триггера 13, с выхода последнего сигнал логической "1" поступает на вход интегратора 15, обеспечивая заряд его конденсатора, напряжение которого представлено на диаг50 рамме 44(фиг. 2).

Выходное напряжение сумматора 17, представляющее собой сумму напряжения (диаграмма 44 на фиг, 2) интегратора 15 и постоянного напряжения, подается на вход

55 управляемого генератора 10. При этом частота его увеличивается, а длительность импульсов. распределителя 12 уменьшается.

Уменьшение длительности 2 rp< приводит к сближению передних фронтов выходного

1610308

F=—

КС

Фис.1 импульса (диаграмма 42 на фиг, 2) компаратора 9 и импульса (диаграмма 29 на фиг. 2) с третьего выхода распределителя 12.

Сумматор 17 служит для ускорения достижения установившегося режима при включении. Если выходная частота измерителя, пропорциональная изменению скорости звука от С п до Cmax, изменяется соответственно от Fmln до Fmax. то значение напряжения + Оо выбирают из условия

1 обеспечения на выходе управляемого генератора 10 частоты Fm n при воздействии на

его управляющий вход напряжения.

В установившемся режиме работы измерителя соблюдается условие 2t 2rpp, 2L К а так как 2гк = —, и три = —, то

С F

Формула изобретения

Измеритель скорости звука. содержащий последовательно соединенные генератор импульсов,:электроакустический преобразователь с отражателем, ограничитель импульсов и первый компаратор, последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора импульсов, и регистратор, вход которого подключен к выходу управляемого генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя цепями, каждая из которых состоит из последовательно соединенных управляемого RSтриггера, интегратора и сумматора, вторым компараторам; RS-триггером, счетным триггером, линией задержки, вход которой под5 ключен к первому выходу распределителя импульсов, выход линии задержки соединен с вторым входом первого компаратора, и схемой ИЛИ, S-u R-входы управляемых RSтриггеров подключены соответственно к

10 прямому и инверсному выходам RS-триггера, С-вход счетного триггера подключен к выходу первого компаратора, второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом схемы ИЛИ и с S-входом счетного

15 триггера, третий выход распределителя им пульсов соединен с R-входом счетного триггера и с управляющим входом управляемого

RS-триггера первой цепи, выход счетного триггера подключен к управляющему входу

20 управляемого ключа, информационный вход которого заземлен, выход интегратора соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора второй цепи, выход вто25. рого компаратора соединен с S-входом RSтриггера, второй вход схемы ИЛИ подключен к четвертому выходу распределителя импульсов, пятый выход которого соединен с управляющим входом управля30 емого RS-триггера второй цепи, выходсхемы ИЛИ соединен с R-входом RS-триггера, вторые входы сумматоров первой и второй цепей предназначены для подключения к источникам положительного напряжения, 35 а выход сумматора первой цепи соединен с входом управляемого генератора.

1610308

Ф1/2. Г

Редактор А. Ревин

Заказ 3730 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

Яф

2f

И

27

28

29

Я

3!

32

Л

36

Sl"

N я

40 ию

42

Составитель Д.Широчин

Техред М.Моргентал, Корректор В,Гирняк