Измеритель скорости звука
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>800674 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)PA. Ка 3 (22) Заявлено 02. 04. 79 (21) 2745331/18-28 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет
С 01 Н 5/00
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий
Опубликовано 3001.81. Бюллетень N9 4
Дата опубликования описания 30. 01. 81 (53) УДК 534. 22 (088. 8) (72) Авт(зры изобретения
С. P. Стефанов, Ю. П. Чистосердов и Т. ф;" Петрова
1 ) !
1 Ь!1ьЛ (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА (2)
Изобретение относится. к устройствам, применяемым в измерительной технике для измерения скорости звука в гидродинамических исследованиях.
Известен измеритель скорости звука, содержащий акустически последовательно соединенные излучатель звука и приемник звука, усилитель электрических колебаний и частотомер
10 (1).
Недостатком является то, что asтоколебания в такой системе возбуждаются на частотах (и+Я) С ( где с - скорость звукау расстояние между излучателем и приемником (база измерений);
n — целые числа от 1 до со, соот- 20 ветствующие числу волн, укладывающихся на базе 6 (моды колебаний) f
l — фазовые сдвиги в электрическом тракте. 25
В общем виде фаэовые сдвиги в электрическом тракте являются функцией частоты, т.е.
Эта зависимость является источником ошибок измерений и ее стараются свести к минимуму за счет выбора соответствующих фильтров.
Кроме того, подобная автоколебательная система характеризуется неоднозначностью показаний, как видно иэ фсрмулы (1), т.е. система может ге нерировать на многих частотах Гп, со-. ответствующих данной скорости звука.
Чтобы система генерировала только на одной частоте в рабочем диапазоне измерения скорости звука, усилитель снабжают фильтром, а также выбирают определенную базу измерений чтобы рабочие частоты не выходили за пределы полосы С
f й=af п+4 Ю (3)
Для соблюдения этого условия выбирают малую базу измерений С и низкие моды колебаний и, Однако при малых и, в соответствии с формулой (1) на частоту автоксле» баний сильно влияют фазовые сдвиги в электрическом тракте системы g(f), так как и соизмеримы с 9 (Е) . Малая база иэмерений приводит также к невысокой стабильности частоты генерации вследствие зависимости от напряжения источника питания, старения мате800674 риалов и т.д.), так как крутизна фаэовой характеристики, равная
Эч р
ЭТ (4) It) () при малых 6 мала.
Наиболее близким по технической 5 сущности к предлагаемому изобретению, является измеритель скорости звука, содержащий последовательно электроакустически соединенные излучатель звука, приемник звука, избирательный ® усилитель, обеспечивающий режим автогенерации, и частотомер (2), Недостатком является то, что в этом измерителе крутизна фазовой характеристики мала, так как 35
àau÷ аа (р) а при малой ь мала точность измерений и полоса рабочих частот.
Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение полосы рабочих частот.
Поставленная цель достигается тем, что измеритель скорости звука снабжен аттенюатором и преобразователем, 25i подключенным к аттенюатору, который соединен своим входом с выходом усилителя.
Преобразователь расположен на рас.стоянии 0,3 - 1 см от приемника. у
На фиг; 1 показана блок-схема измерителя; на фиг. 2 — диаграммы областей воэбух<дения.
Измеритель скорости звука содержит электроакустически последовательно соединенные излучатель звука 1, при Ф емник 2 звука, избирательный усили, тель 3, обеспечивающий режим автоге нерации, преобразователь 4, подключенный к аттенюатору 5, который соединен входом с выходом избиратель- @ ного усилителя и частотомера б, причем преобразователь 4 расположен на расстоянии 0,3 - 1 см от приемни-, ка 2.
Измеритель работает следующим образом.
В нем образуются две автоциркуляционных цепи: одна в недовозбужденном режиме, вторая - в режиме генерации.
Первая цепь состоит из преобразо- Я вателя 4, приемника 2, отстоящего от преобразователя на расстоянии Еу, избирательного усилителя 3 и аттенюатора 5.
При коэффициенте усиления усилителя, недостаточном для возбуждения автоколебаний на амплитудно-частотной характеристике контура, вследствие электроакустической положительной обратной связи образуются пики амплитуд (фиг. 2б) на частотах 6G ис
Ь Я. с периодом повторений
С, ат=Е... »= о И
Вторая цепь состоит иэ излучателя звука 1, приемника звука 2, отстояще-. го от излучателя на расстоянии t. 2, и избирательного усилителя 3. В нем при достаточном коэффициенте усиления усилителя устанавливаются незатухающие колебания (фиг ° 2а) с частотой генерации f которая равна м с и 6g (8)
Вследствие того, что недовозбужденная цепь и цепь генерации включены параллельно, то генерация колебательной цепи предпочтительнее будет возникать на пиках амплитудно-частотной характеристики недовозбужденной це пй, т.е. когда f = f .
Так как преобразователь 4 может быть установлен в непосредственной близости от приемника, то период повторения его пиков, обратно проьнорциональный базе Р, может быть сделан достаточно большим. Поэтому частота генерации общей цепи, подчиняясь условию генерации цепи с большой базой С, которая может быть много больше базы p, в то же время не может перескочить на свою соседнюю моду колебаний f> „или f„+q, так как они не совпадают с пиком недовозбужденной системы f .
Недовозбужденные цепи регулируются аттенюатором 5.
Таким образом, добавка двух простых элементов - преобразователя и аттенюатора, позволяет значительно расширить область допустимых частот генерации и повысить точность измерений эа счет значительного увеличения базы автоколебательной цепи.
Формула изобретения
1. Измеритель скорости звука, содержащий последовательно электроакустически соединенные излучатель звука, приемник звука, избирательный усилитель, обеспечивающий режим ав" тогенерации, и частотомер, о т л ич а ю щ и и сятем,,что,, с целью повышения точности измерений и расширения полосы рабочих частот, он снабжен аттенюатором и преобразователем, подключенным к аттенюатору, который соединен своим входом с выхо. дом усилителя.
2. Измеритель по и. 1, о т л.ич а ю щ и " c я тем, что преобразователь расположен на расстоянии
0,3 — 1 см от приемника.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 ° Измеритель скорости звука
<ЕЕЕ. Trans on 3nstrum, 1972, Р 2.
2. авторское свидетельство СССР
Р 530194, кл, G 01 N 5/00, 1972 (про тотип).
800674
Фиг. 2
Составитель А. Чистяков
Редактор М. Лысогорова Техред Т. Маточка Корректор О. Билак
Заказ 10398/49 Тираж 495 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
