Устройство для определения скорости распространения звука в среде и скорости движения среды

 

Союз Советскиз

Социапистическнв

Республик

ОП ИСАНИЕ

M 3OS PETE H HQ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 150282. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 1 0282 (51)М. Кл.

G 01 N 29/00

G 01 Р 5/00

3Ъвуаарвтввяный комитет

СССР ао аелви язвврвтения. и етврырй (53) УДК 534.632 (o38.8) И.А.Артемов, Ю.С.Кобяков и А.И.Ульянов о (72) Авторы изобретения

1 „.

f3, (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА S СРЕДЕ И СКОРОСТИ

ДВИЖЕНИЯ СРЕДИ

Изобретение относится к исследованиям материалов и может быть использовано в гидрологии для определения параметров движущейся среды.

Известно устройство для измерения скорости потока жидкости, состоящее иэ акустического канала, идущего генератора, измерителя разности вре. менных интервалов (1j.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет измерять скорость распространения звука в среде и направление движения среды.

Наиболее близким к изобретению йо технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения скорости звука в среде и скорости движения среды, содержащее два акустических канала, расположенных взаимно перпендикулярно, каждый из которых состоит из двух акустических встречно-параллельных подканалов, включающих в себя излучающий преобразователь и приемный

2 преобразователь, последовательно со,единенные генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающим преобразователям каждого подканала, блок измерений, вторые входы которого соединены с соответствующими приемными преобразователями каждого подканала, блок вычислений и индикатор, последовательно соединенные второй блок вычислений, вход которого соединен со вторым выходом блока иэмеваний, и второй индикатор (2 ).

Недостатком данного устройства является невозможность измерения направления движения среды.

Цель изобретения — обеспечение измерения направления движения среды.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено пеленгатором, выполненным в виде последовательно соединенных сумматора, коммутатора, блока деления и шифратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а второй и третий

905767 входы коммутатора соединены соответственно C первым и вторым входом сумматора и через первый и второй вхо. ды пеленгатора - со вторым выходом блока измерений, дешифратором, входы которого соединены через третий и четвертый входы пеленгатора с третьим и четвертым выходами блока измерений, двумя мультиплексорами, первые входы которых соединены с со" 10 ответствующими выходами дешифратора, последовательно соединенными вторым сумматором, включенным между выходайи мультиплексоров и третьим индикатором, а также блоком стандартных 15 кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора, а второй вход второго мультиплексора - с выходом шифратора.

На чертеже изображена блок-схема ро устройства.

Устройство для определения скорости распространения звука в среде и скорости движения среды, содержит акустические каналы 1 и 2, расположенные взаимно. перпендикулярно, каждый из которых состоит из расположенных встречно-параллельно акустических подканалов 3 и 4 и акустических подканалов 5 и 6. 8 состав каждого подканала входит движущаяся среда и размещенные на расстоянии базы S соответственно излучающие преобразователи 7 - 10, приемные преобразователи 1 I - 14, Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 15 зондирующих импульсов, соединенный с излучающими преобразователями 7 - 10, блок

16 измерений, вторые входы которого соединены с приемными преобразователями 11 - 14, блок 17 вычислений и индикатор 18, последовательно соединенные второй блок 19 вычислений, вход которого соединен со вторыми выходами блока 16 измерений, и второй индикатор 20, а также пеленгатор 21, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора 22, коммутатора 23, блока 24 деления и шифратора

25, второй вход которого соединен с выходом сумматора 22, а второй и третий входы коммутатора 23 соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора 22 и через первый 5 и второй входы пеленгатора 21 со вторыми выходами блока 16 измерений, дешифратора 26, входы которого соединены через третий и четвертый входы пеленгатора 21 с третьин и четвертым выходами блока 16 иэ>лерений, мультиплексоров 27 и 28, первые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 26, последовательно соединенных второго сумматора 29, включенного между выходами мультиплексоров 27 и 28, и третьего индикатора 30 и блока 31 стандартных кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора 27, а второй вход второго мультиплексора 28 — с выходом шифратора

25. Направление движения среды на чертеже обозначено позицией 32.

Принцип измерения направления движения среды заключается в измерении составляющих скорости движения среды по двум взаимно перпендикулярным координатам, вычислении их отношения, табличного поиска арктангенса этого отношения и отношения полученного абсолютного угла к одному из четырех квадрантов. При этом эа базовое направление принимается направление акустического канала 1 или канала 2.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 15 зондирующих импульсов на излучающие преобразователи 7 — 10 соответствующие подканалам 3 и 4, 5 и 6 подается электрический сигнал. Этот сигнал преобразуется в звуковые колебания и излучается в движущуюся среду. Принятые с задержкой приемными преобразователями 11 — 14, соответствующими подканалам 3 и 4, 5 и 6, сигналы подаются на четыре входа блока !6 измерений. Благодаря тактированию от генератора 15 зондирующих импульсов, подаваемому на первый вход блока 16, в последнем измеряются временные задержки принятых сигналов и затем вычисляются скорости распространения ультразвука Сл и С и две составляющие скорости движения среды Ч„ и V, соответствующие акустическому каналу

1 и акустическому каналу 2. Вычисления производятся в соответствии с выражениями

БЯл - ел S(

2Грл -.с 2 2 рд Сг

5 905767 6 где S - базы акустического канал,) 1 32 движения среды. Упомянутый код с и канала 2; выхода блока 24 деления подается на Г - -,задержка распространения вход шифратора 25. Каждому значению звука в подканале с встреч- кода тангенса с заданной точностью ным направлением скоростей S шифратор вырабатывает код угла со звука и движения среды; знаком плюс или минус в зависимости

7 р - задержка распространения от команды управления, поступающей звука в подканале с cornme- с выхода сумматора 22 на его второй ным направлением скоростей вход. Таким образом, устанавливает- звука и движения среды. 10 ся однозначность между соотношением

Вычисленные результаты С, С, скоростей и знаком угла. Блок 31

Ч,, и V< на выходе блока 16 измерений стандартных кодов на своем выходе представляются в цифровом виде. Ско- Формирует коды, соответствующие угрости C„. и С могут быть не одинако- лам 180 и 360, через третий и четвыми ввиду пространственного раэне- ВЕРтЫй ВХОДЫ ПЕЛЕНГатОРа 21 С тРЕтЬЕсения акустических каналов 1 и 2,По- го и четвеРтого выходов блока 16 по" этому в блоке 17 вычислений произво" стУпает информациЯ о знаках скоросдится осреднение скорости распростра- тей Ч„ и Ч на два входа дешифратонения звука в соответствии с выраже" ра 26. В зависимости от этой информанием: 20 ции на одном из четырех выходов деCg+ lg шифратора появляется команда разреР85 шения. Выходы дешифратора таким образом соединены с первыми управляющими где С - Результирующая средняя входами мультиплексоров 27 и 28, что скорость распространения 5 обеспечивают пропускание через них звука в среде. информации в следующих комбинациях

Полученный результат в виде кода 0 и «скорости С е с выхода блока 17 по- 180 и с дается в индикатор 18 для цифрового 180 и -Ы отображения ° Вычисление результирую- 30 . 360 и щей скорости движения среды произво- где с - абсолютный угол, код котородится во втором блоке 19 вычислений, ro формируется шифратором на входы которого подаются коды ско- 25 ° ростеи V и Ч со вторых выходов Например, для второй комбинации че-. блока 16. Вычисление производится з Рез мультиплексор 27 на вход второго в соответствии с выражением: сумматора подается код 180©, а через мультиплексор 28 код угла минус с . где Чр - результи ю е ре - результирующая скорость

В сумматоре 29 происходит сложение кодов, и результат с выхода сумматодвижения среды, од скорости рЕ с выхода блока

4в ра 29 подается на вход индикатора

19 подается в индикатор 20 также

30 для отображения угла, характери-. я отображения. Коды составляющих зУющего напРавление движениЯ сРеды относительно базы. скоростей Ч„ и V через первый и второй входы пеленгатора 21 подаются ствующему выполнению пеленгатора в в сумматор 22, где происходит их устройстве обеспечивается возможность сравнение по критерию больше — меньше. точно и однозначно определять направВ соответствии с результатом сравнеление движения среды в пределах от ния с выхода сумматора 22 поступает команда управления на вход коммутатора 23, на входы которого также поступают коды скоростей Vq и V< . В со- Формула изобретения ответствии с командой управления в блок 24 деления вводятся коды Ч„ и Устроиство для определения скоросV< в таком порядке, что отношение ти распространения звука в среде и и будет равно или меньше единицы. скорости движения среды, содержащее

Код отношения скоростей является тан- два акустических канала, расположенгенсом абсолютного .угла между одним ных взаимно перпендикулярно, каждый из каналов 1 или 2 и направлением из которых состоит из двух акустичес905767 ких встречно«параллельных подканалов, включающих в себя излучающий преобразователь и приемный преобразователь, последовательно соединенные .генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающим преобразователям каждого подканала, блок измерений, вторые входы которого соеди-. нены с соответствующими приемными преобразователями каждого подканала, блок вычислений и индикатор, последовательно соединенные второй блок вычислений, вход которого соединен со вторым выходом блока измерений, и второй индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения направления движения среды, оно, снабжено пеленгатором, выполнЕмнф,в видЬ последовательно соединен4ФМ мматора, коммутатора, блока деления и шифратора, второй вход которогр, соединен с выходом сумматора, а второй и третий входы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора и через первый и. второй входы пеленгатора " со вторым выходом блока измерений, дешифратором два входа которого соединены через третий и четвертый входы пеленгатора с третьим и четвертым выходами блока измерений, двумя мультиплексорами, первые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, последовательно соединенными вторым сумматором, включенным между выходами

1ð мультиплексоров и третьим индикатором, а также блоком стандартных кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора, а второй вход второго мультиплексора— д с выходом шифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Авторское свидетельство СССР 5699521, кл. С 01 Р 5/00, 0 01 F 1/66, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

2з по заявке М 2788755/25-10, кл. G 01 М 29/00, 02.07.79 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 356/62

Тираж 882 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,