Устройство для одновременногоопределения скорости распространениязвука b среде и скорости движениясреды

 

СЕЮЗ COSeTCICNX

Социалистических

Реснубиии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ИТИИвСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву ро830234 (51)М. Кл.з (22) Заявлено 020779 (21) 2788755/25-10 с присоединением заявки Йо

G 01 и 29/00

G P 5/00

Государствемиый комитет

СССР мо дыам изобретемий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1Ь0581. Бюллетень Й9 18

Дата опубликования описания 1505,81 (53) УДК 532 ° 574 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.A.Àðòåìîâ, Ю.С.Кобяков и A.Vi Óëüÿ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В СРЕДЕ

И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СРЕДЫ

Изобретение относится к измери тельной технике, в частности к приборам измерений скорости звука и скорости движения среды по отношению к . данному прибору, и может быть использовано в целях навигации, метрологии и гидрологии, а также в приборах .контроля параметров орудий лова.

Известно устройство для измерения скорости распространения звука в среде, состоящее из двух ультразвуковых преобразователей с акустическим волноводом, устройств регулируемой и адаптивной задержки и импульсного спектра. Это устройство позволяет определить скорость распространения звука в среде (1) .

Однако устройство не позволяет определить скорости движения среды.

Известен звуковой измеритель ско- 2О рости потока жидкости, состоящий иэ акустического канала, ждущего генератора, измерителя разности временных интерв в Это устройство позволя- 5 ет получить скорость потока жидкости ),2 . Однако устройство не позволяет измерить скорость распространения

1 звука в среде.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст- ЗО ройство для определения скорости звука и скорости движения среды, состоящее иэ двух акустических каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний, излучающего и приемного акустических преобразователей, измерительного канала и индикатора j3$.

Однако это устройство построено по кольцевой схеме с замкнутым круговым циклом приема-передачи, и, следовательно, при воздействии помехи на кольцевую схему возникает ошибка, которая носит статический характер, т.е. при попадании помехи в кольцевую схему помеха циркулирует в схеме, как и основной сигнал, чем изменяет режим работы измерительного генератора, и компенсировать полученную неизвестную ошибку невозможно. Кроме того, изменение расстояния между приемным и передающим преобразователями (базы прибора S) приводит к возникновению ошибки в определении скорости распространения сигнала и среде н скорости движения средыЦель изобретения — повышение помехозащищенности и точности определения измеряемых параметров.

830234

Поставленная цель достигается тем, что в каждый измерительный ка" нал введены генератор тактовых импульсов, цифровой измеритель задержки, сумматор, умножитель и делитель, во второй канал дополнительно введен инвертор кода, а устройство снабжено генератором счетных импульсов, третьим умножителем и датчиком величины базы, причем выходы генератора, тактовых ймпульсов каждого канала соединены соответственно с входом гене. ратора синусоидальных колебаний и первым входом цифрового измерителя задержки, второй вход которого подклюру второго канала, первый выход цифрового измерителя задержки второго канала через инвертор кода, сумматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости движения среды, а второй — к сумматору первого канала, входы третьего умножителя подклю25 чены к третьим выходам цифровых измерителей задержки, а выходы — ко вторым. входам делителей, кроме того, выходы датчика величины базы подключены ко вторым входам умножителей обо- их каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 принцип работы сумма-разностного канала.

Устройство состоит из передающего акустического преобразователя 1, преобразующего электрическую энергию в звуковую, приемного преобразователя 2, преобразующего звуковую энергию в. электрическую, генератора 3 тактовых импульсов, модулированного генератора 4 синусоидальных колебаний, цифрового измерителя 5 задержки сигнала в канале суммы, цифрового

45 измерителя б задержки сигнала в канале разности, генератора 7 счетных импульсов, цифрового умножителя 8 задержки, цифрового инвертора 9 кода задержки, сумматора 10 канала суммы, сумматора 11 канала разности, датчика 12 кода базы, умножителей 13 канала суммы и 14 канала разности, делителей 15 канала суммы и 16 канала разности, индикатора 17 скорости распространения звука в среде и индикатора 18 скорости движения среды, передающего канала 19 и цифрового измерительного устройства 20.

Для пояснения принципа работы устройства показаны два взаимно параллельных противоположно направленных акустических канала АА„ и BB„ — преобразователи 1 и 2 с базой 5. (фиг.2).

Из фиг.,2 видно, что на одной стороне

65 чен к приемному преобразователю, а третий — к генератору счетных импуль- 5 сов, первый выход цифрового измерителя задержки первого канала через сумматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости распространения звука, второй выход — к суммато 2g базы 8 расположен передающий канал

19 с передающим акустическим преобразователем A акустического канала

AA и приемный преобразователь В акустического канала BB„, а на другой — приемный преобразователь A

-I акустического канала AA„ и передающий канал 19 с передающйм преобразователем В канала ВВ . Оба акустических канала подсоединены к цифровому измерительному устройству 20 и индикаторам 17 и 18. Ваза S выбирается из условий несущей частоты, конструкции преобразователей и параметров среды.

При движении среды со скоростью

V параллельно акустическим каналам в одном канале, например ВВ,, перенос излученного сигнала осуществляется со скоростью С + V., а в другом канале AA — со скоростью

С вЂ” \/.

Сигнал с тактовых генераторов 3 подается на модуляторы генераторов 4 синусоидальных импульсов, с которых радиоимпульсы поступают на преобразователи 1. Преобразованный в акустический сигнал импульс, прошедший через среду, принимается преобразователями 2 в суммарной и раэностной величине, преобразуется в видеоимпульс и подается на цифровые измерители 5 и 6 задержки сигнала и запирает их. Одновременно с подачей импульсов на модуляторы генераторов 4 эти же импульсы подаются и на запуск цифровых измерителей 5 и б. Между запуском и запиранием цифровых измерителей 5 и 6 задержки сигнала на них поступают счетные импульсы с генератора 7 счетных импульсов. Время задержки сигнала в акустических каналах, преобразованное в цифровой код, с измерителя 5 подается на цифровой умножитель 8, сумматор 10 канала суммы и сумматор 11 канала разности, а с измерителя б — также на умножитель .8 и через инвертор 9 на сумматор 11 канала разности и сумматор 10 канала суммы.

Умножитель 8 осуществляет перемножение кодов задержек и полученный результат увеличивает в 2 раза. С умножителя 8 полученный результат подается на делитель 15 канала суммы и делитель 16 канала разности.

С сумматора 10 канала суммы код суммы подается на умножитель 13 канала суммы, где перемножается с постоянным кодом базы датчика 12, и полученный результат поступает на делитель 15 канала суммы, где полученный код делится на код умножителя 8, а результат есть скорость распространения звука в среде, которая индицируется цифровым индикатором 17.

830234

Таким образом, в канале суммы реализуется в цифровой форме математическое выражение где С вЂ” скорость распространения звука в среде;

S - база прибора;

ФР— задержка сигнала в канале разности,"

1 с - задержка сигнала в канале суммы.

С сумматора 11 канала разности код разности подается на умножитель

14 канала разности, где перемножается с постоянным кодом базы датчика

12, и полученный результат поступает на делитель 16 канала разности, где полученный в канале разности кад делится на код .умножителя 8, а результат есть скорость движения среды по отношению измерителя, которая индицируется цифровым индикатором

18 скорости движения среды.

Таким образам, в канале разности реализуется в цифровой форме математическое выражение

Ч=,,- 1

Р С где Ч вЂ” скорость движения среды.

Предлагаемое устройство выполняется на общедоступной элементной базе,. не требует больших затрат и позволяет одновременно получить данные сгсерости распространения звука в среде и скорости движения среды по отношению данного прибора с высокой степенью точности, причем степень точности зависит от выбранного количества разряда счетного устройства.

Эти данные могут быть использованы как для определения истинной скорости любой среды, так и скорости распространения сигнала в любой среде и любых условиях.

Формула изобретения

Устройство для одновременного определения скорости распространения

$D ко вторым входам умножителей обоих каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9580498, кл. G 01 N 29/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9569952, кл. С 01 F 1/66, 1976.

3. Патент США 9 3171096, кл. 340-5, .1965. звука в среде и скорости движения среды, состоящее из двух акустических каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний, излучающего и приемного акустических преобразователей, измерительного канала и индикатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыаения помехозащищенности и точности опРеделения измеряемых параметров, в каждый измерительный канал введены генератор тактовых импульсов, цифровой измеритель задержки, сумматор, умножитель и делитель, во второй канал дополнительно введен инвертор кода, а устройство снабжено генератором счетных импульсов, третьим умножителем и датчиком величины базы, причем выходы генератора тактовых импульсов каждого канала соединены

20 соответственно с входом генератора синусоидальных колебаний и первым входом цифрового измерителя задержки, второй вход которого подключен к приемному преобразователю, а тре25 тий - к генератору счетных импульсов, первый выход цифрового измерителя задержки первого канала через сумматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости распространения звука, второй выход — к суммато.ру второго канала, первый выход цифрового измерителя задержки второго канала через инвертор кода, сумматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости движения среды, а второй - к сумматору первого канала, входы третьего умножителя поднлючены к третьим выходам цифровых измерителей задержки, а выходы - ко вторым входам делителей, кроме того, выхо4D ды датчика величины базы подключены

830234

Фиг 1 Составитель Н.Бурбело . Техред Ж. Кастелевич Корректор О. Билак

Редактор Н.Минко

Заказ 3356/54 . Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектиая, 4