Устройство для определения коэффициента рассеяния звука

 

ОПЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11179 2 1 33

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 160379 (21) 2739372/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 301280 Бюллетень НЯ48

Дата опубликования описания 30.12,80 51 М )(„з

G 01 N 29/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 391 (088,8) (72) Авторы из обретен и я.

П. А, Колобаев и И. И. Якимович (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

РАССЕЯНИЯ ЗВУКА

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в акустике.

Известно устройство для определения коэффициента рассеяния звука, содержащее электромеханические преобразователи, эталонную сферу, генератор импульсов, усилитель, осциллограф и фотокамеру (1) .

Наличие фотокамеры, для съемки осциллограмм, по которым производится определение коэффициента рассеяния звука, делает это устройство сложным, причем производительность процесса измерений низка. 15

Из известных устройств наиболее близко к изобретению устройство для определения коэффициента рассеяния звука, содержащее эталонную сферу, 2Q излучающий акустический преобразователь, подключенный через генератор сигнала и генератор импульсов одновременно к первым входам двух отдель" ных счетчиков вычислительного блока, 25 вторые входы которых соединены с соответствующими выходами генератора импульсов, приемный акустический преобразователь, совмещенный с излучающим преобразователем и связанный через усилитель с детектором вычислительного блока (2) .

К недостаткам этого устройства относится сравнительно невысокая точность измерений.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что вычислительный блок устройства снабжен двумя генераторами вспомогательных сигналов двумя компараторами и элементом равнозначности, причем генераторы вспомогательных сигналов через компараторы соединены с соответствующими входами элемента равнозначности, выход которого соеди-. нен одновременно с третьими входами двух счетчиков, а выход детектора подключен одновременно к вторым входам компараторов.

На фиг. 1 показана структурная схема описываемого устройства; на фиг. 2 изображена временная диаграмма работы устройства, соответствующая излучению электромеханическим преобразователем.

Устройство содержит совмещенные излучающий 1 и приемный ? акустические преобразователи, находящиеся в акустическом контакте со средой 3

792133

2А — при (9 ((А

О при /д!>А

55 причем /U/ А . В качестве генераторов 13 и 14 вспомогательных сигналов Щ могут быть использованы, например, генераторы пилообразного напряжения амплитуды A. На первый и второй входы элемента 12 равнозначности с выходов компараторов 10, 11 поступают с коэффициентом рассеяния звука С, эталонную сферу 4, генератор сигнала 5, генератор импульсов б, усилитель 7, вычислительный блок 8, содержащий детектор 9, компараторы 10, 11, элемент равнозначности 12, генераторы 13 и 14 вспомогательных сигналов и счетчики 15 и 16.

Первый выход генератора импульсов

6 подключен к первым входам счетчиков 15 и 16, второй выход соединен с излучающим электромеханическим преобразователем 1 через генератор сигнала 5, а третий и четвертый выходы соответственно подключены к третьим входам счетчиков 15, 16.

Выход приемного преобразователя 2 35 через усилитель 7 соединен с входом детектора 9. Выходы генераторов 13, 4 вспомогательных сигналов соединены соответственно а первыми входами компараторов 10, 11, вторые входы р компараторов подключены к выходу детектора 9, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами элемента равнозначности 12, выход которого подключен к втоРым входам счетчиков 15, 16.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора сигнала 5 на излучающий преобразователь 1 поступают электрические импульсы, длительность и период следования которых задаются импульсами с второго выхода генератора импульсов б. Излучающий электромеханический преобразователь

1 преобразует электрические импульсы в акустические импульсы, которые распространяются в среде 3. Приемный преобразователь 2 преобразует прямые, рассеянные и отраженные от эталонной сферы 4 акустические, сигналы 4р в электрические, которые усиливаются в усилителе 7 и детектируются в детекторе 9. Выходная величина детектора 9 U(t) подается на вторые входы компараторов 10, 11, где сравни- 45 ваются соответственно с выходными величинами g (t) и g (t) генераторов вспомогательйых сигналов 13, 14

g,(t) и g (t) статистически независймы друг от друга и от сигнала 0(г). О

Распределение вероятностей мгновенных значений ц (t) и g (t) равномерны в пределах от -А до А; соответственно сигналы

1, если U+g)0Ä

-1, если u+,(О, / 1, если U+g >0, 51 П О+

Я

92 (-1, если U g (О.

В элементе 12 равнозначности формируется произведение двух сигналов а = sig n(U+g< ) sign(U+g2), которое подается на вторые входы счетчиков

15, 16. Средние значения квадрата сигнала 0(t)и сигнала а(t) линейно связаны между собой (U ) = А <а>, 2

Счетчики 15, 16 работают в режиме сложения, если а=1, и в режиме вычитания, если а=-1. Тактовые импульсы

ТИ с первого выхода генератора импульсов б поступают на первые входы счетчиков 15, 16 и прибавляют плюс или минус единицу к содержимому этих счетчиков. Счет ТИ в счетчиках 15, 16 происходит только при наличии на их третьих входах высоких потенциалов П и П2, поступающих соответ1 ственно с третьего и четвертого выходов генератора импульсов б, одного акустического импульса. График выходной величины детектора 9 U„(t), где номер излученного акустического импульса, состоит из трех участков: первый соответствует приему преобразователем 2 прямого акустического сигнала (0при г,(г(, < t (г,+

+Т<г ) к среднему квадрату U(t) при

2 приеме отражения от эталонной сферы

4 (<02>, при t < г < t< tz + T (а > где 1 — коэффициент пропорциональности.

Интервалы усреднения (г, г + Т) и C t, г + Т/ задаются соответствен1 но высокими потенциалами П и П с третьего и четвертого выходов генератора импульсов б, причем Т=Й/f, где частота следования ТИ. Длительность Т интервалов усреднения выбирается такой, что в пределах этих интервалов затуханием звука можно пренебречь. Усреднение производится по И посылкам акустических импульсов (К=1,2, ..., И вЂ” номер посылки) . В счетчиках 15, 16 суммируются соответ1 ственно значения а,: k =а,(t. + i — )

1 и а„ i kag (tg- + i — ), где i =1, 2,..., N, за M посылок в счет ига . 15, 16

792133 сформируются с.>о > м а

,=Z Е-,"

tf= r /.—. ветст вен но суммы

Р 4

Р о,r+

r=f

Формула изобретения

П1

Фиг 1

Риг. Р

ВНИИПИ Заказ 9431/42 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 которые пропорциональны оценкам средних значений сигнала

1 1 (a)= — Ь, (а > = — Ь

MN 4 Л MN

В зависимости от режима работы вывод содержимого счетчиков 15, 16 на индикацию в описываемом устройстве производится после излучения М акустических импульсов или после накопления в счетчике 16 заданного числа В, при этом оценки коэффициента объемного рассеяния будут соответственно равны (=ру )

2

В качестве компараторов, элемента равнозначности, счетчиков и входящих . в генератор вспомогательного сигнала триггера Шмидта и усилителя могут быть использованы стандартные интегральные микросхемы.

В предлагаемом устройстве усреднение при приеме рассеянного звука и отражения от эталонной сферы производится одновременно при одинаковых условиях распространения звука в среде 3. Кроме того, в устройстве усреднение производится как по множеству посылок, так и в самой посылке (в интервалах длительностью Т), что позволяет значительно повысить точность измерений.

Устройство для определения коэффициента рассеяния звука, содержащее эталонную сферу, излучающий акустический преобразователь, подключенный через генератор сигнала и генератор импульсов одновременно к первым входам двух отдельных счетчиков вычислительного блока, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами генератора импульсов, приемный акустический преобразователь, совмещенный с излучающим преобразователем и связанный через усилитель с детектором вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, вычислительный блок устройства снабжен двумя генераторами вспомогательных сигналов, двумя компараторами и элементом равнозначности, причем генераторы вспомогательных сигналов через компараторы соединены с соответствую20 щими входами элемента равнозначности, выход которого соединен одновременно с третьими входами двух счетчиков, а выход детектора подключен одновременно к вторым входам компа25 раторов

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глотов П.A и др. Исследование рассеяния звука пузырьками, создаваемыми искусственным ветром в морской воде, и статического распределения размеров пузырьков. Акустический журнал, 1961, М., т. УП, вып. 4, с. 421-427.

2. Глотов В.П. и др. Метод и комплекс аппаратуры для исследования рассеяния звука и статически неоднородных жидких сред. Труды Акустического института, 1971, M., вып. XI, с. 171-185 (прототип).