Устройство для измерения скорости звука

 

Изобретение относится к технике акустического контроля и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения неинформативных временных задержек сигналов в приемном тракте устройства Скорость звука в устройстве определяется по частоте циркуляции импульсов в электроакустическом тракте, в котором осуществляется автоматическая подстройка частоты генератора прямоугольных импульсов и корректировка положения выходного импульса распределителя относительно импульса зондирования, что обеспечивает повышение точности измерения. 3 ил с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН („)SU(„) Ai (gt)g С Ot Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫтИНМ

ПРИ ЙИТ СССР (21) 4671251/28 (22) 17.03.89 (46) 23.02.91. Бюл. В 7 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) А.N. Измайлов, Ф,М, Аллахвердов, Е.В. Митрофанова и А,А. Камилов (53) 534.632(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1137384, кл. С 01 N 29/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

:11 - 1436614, кл. G 01 Н 5/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится. к технике акустического контроля и может быть

Изобретение относится к технике акустического контроля и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах, Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения неинформативных временных задержек сигналов в приемном тракте устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения скорости звука; на фиг, 2 — интегратор; на, фиг. 3- временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения скорости звука содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов, акустический преобразователь 2 с отражателем 3, ограничитель

4 импульсов и нормализатор 5, последовательно соединенные управляемый генератор 6, формирователь 7, делииспользовано для измерения скорости звука в жидких средах. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения неинформативных временных задержек сигналов в приемном тракте устройства. Скорость звука в устройстве определяется по частоте циркуляции импульсов в электроакустическом тракте, в котором осуществляется автоматическая подстройка частоты генератора прямоугольных импульсов и корректировка положения выходного импульса распределителя относительно импульса зондирования, что обеспечивает повышение точности измерения. 3 ил, Ф

1 тель 8 частоты и распределитель 9 импульсов, соединенный первым выходом с входом генератора 1 возбуждающих импульсов, интегратор 10, подключенный выходом к входу управляемого генератора 6, регистратор 11, подключен ный входом к выходу формирователя 7. выход нормализатора 5 подключен к первому входу интегратора 10 и второму входу распределителя 9 импульсов, второй,и третий входы интегратора 10 подключены соответственно к второму и третьему выходам распределителя 9 импульсов..

Интегратор 10 (фиг. 2) содержит конденсатор t2, источники токов заряда 13 и разряда 14 соответственно, мультиплексор 15, инвертор 16 и повторитель 17. Первый вход интегратора tO является входом инвертора 16, подсоединенного выходом к первому входу

16297

3 управления мультиплексоре. 15. Второй и третий входы интегратора 10 являются. соответственно вторым и третьим входами управления. мультиплексора,15.

Выходом интегратора 10 является выход повторителя. 17. Выходы источников.

13 и 14: тока подключены. соответственно к первому и второму, канальным входам мультиплексора 15. Первый и второй выходы. мультиплексора 15 объединены и подключены к конденсатору 12 и входу повторителя 17.

Целитель 8 частоты и распределитепь 9 импульсов могут быть выполнены 15 на жкросхемах 564ИЕ10 и 564ИЕ9 соответственно, мультиплексор 15 — на микросхеме 564КП1, повторитель. 17—

140УД6, источники 13 и 14 тока — на транзисторах КТ343А и КТ342А соот», 20 ветственно Регистратором 11 может служить частотомер, например ЧЗ-ЗА.

Устройство работает следующим образом.

Сияусоидальянй выходной сигнал уп- 25 равляемого генератора 6 преобразуется Формирователем 7 в.последовательность прямоугольных импульсов с частотой f С выхода. делителя 8 импульсы уменьшенной.в К раз.частотой поступают на .вход распределителя 9 импульсов. Временные диаграммы импульcos. на первом, втором и третьем выходах распределителя 9 приведены соответственно на диаграммах а, б и в (фиг. 3).

Передним фронтом импульса с выхода распределителя 9 производится запуск генератора 1 возбуждающих импульсов, который формирует импульс (фиг. 3, r), поступающих.на акустический преобразователь 2,. Формирующий зондирую. щий акустический импульс, который проходит расстояние Т, до отражателя

3 и. обратно через контролируемую среду. Принятый преобразователем 2 отраженный акустический. импульс .пре, образуется в злектрический (фиг. 3, д)

° и поступает на ограничитель 4 импульсов, Нормализатор 5 яормирует прием; ный импульс по амплитуде.и форме

50 (фиг. 3,. е и). Импульсы е. (I), и (I) (фиг.- 3}, .Формируемые ..нормализатором

5 от ударного возбуждающего импульса г. на работу схемы влияния не оказы55 вают.

Жсли. скорость звука контролируе мой среды такова,.что выходной импульс е (II) нормализатора 5 (фиг. 3) 60 опережает передний фронт импульса, поступающего с третьего выхода распределителя. 9 (Фиг. 3, в), то в течение длительности импульса е (ТТ),.поступающего на первый вход интегратора 10 через инвертор 16, мультиплексор. 15 и конденсатор 12 проходит, ток заряда от источника 13 тока. Выходное напряжение интегратора 10.возрастает (фиг. 3, ж), вызывая увеличение напряжения на управляющем входе генератора 6 и возрастание его выходной частоты f, а следовательно, сближение передних фронтов импульсов н, е (фиг. 3) .

Если передний фронт приемного информативного. импульса и (ТТ) (фиг. 3) яа выходе яормалязатора 5 отстает от переднего фронта импульса .(фяг.3,н), поступающего с третьего выхода распределителя 9, то к моменту поступления на первый вход интегратора 10 импульса и (II) по сигналу, поступающему на вход А1 мультиплексора 15, н течение длительности импульса и (II) через конденсатор 12 и мультиплексор

15 проходит ток разряда от источника 14 тока. Выходное напряжение интегратора 10 уменьшается (фиг. 3, к), частота f яа выходе управляемого генератора 6 понижается, длительность

9 выходных импульсов распределили теля 9 увеличивается, передние фронты импульсов s, и (ЕТ) сближаются.

Через несколько циклов коррекции частоты управляемого генератора 6 наступает установившийся режим, при котором выполняется условие 2 с,„ = и

= а А и f = К /L с абсолютной погс решностью от наличия паразитяого времени Сд задержки информативного сигнала, равяой Т л

h. = — — — ——

c К(К+ щ

Длительность времени зондирования

Ф контролируемой среды определяется временным интервалом между передними фронтами импульса (фиг. 3, а) с первого выхода распределителя 9 и выходного импульса и (II) (фиг. 3) .л л яормализатора 5. Причем <3>HA = с„с 4

+ С„ у Где а кс. - время прохождения 1 контролируемой среды. акустическим сигналом: с,,(с = 2Ь/с.

Паразитное время задержки В д информативного сигнала для устройства

1629760 складывается из следующих составляющих: .

Л A A Л A пэ = "i + 2 а + " " + "s °

Благодаря новым связям логический

5 блок и формирователь, вносящие наиболее весомый вклад в долю с „> известного устройства, вынесены из приемного тракта измерительного устройства, что уменьшает систематическую погрешность от наличия паразитного времени задержки информативного сигнала более, чем в 1,5 раза по сравнению с известным устройством. 15

Ф ор мул а и з о бр е т е ни я

Устройство для измерения скорости звука, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, акустический преобразователь с отражателем, ограничитель импульсов и нормализатор, регистратор и последовательно соединенные интегратор, управляемый генератор, формирователь импульсов, делитель частоты и распределитель импульсов, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов,-выход формирователя импульсов подключен к входу регистратора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения .точности, выход. нормализатора подключен к первому входу интегратора и второму входу распределителя им1 пульсов, второй и третий входы интегратора подключены соответственно к второму и третьему выходам распределителя импульсов.

1629760

Щ./Г 3

Редактор И, lllyaaa

Заказ 432 Тираж 311 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, . 101 д

В д е

Составитель Г. Максимочкин

Техред Л.Сердюкова Корр ек тор Т. Мал ец