Способ измерения скорости распространения акустических колебаний в движущейся среде

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н Изе

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено 26.12,75(21) 2305948/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.09.77 бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания15.10.77 (и)571742 (53) М. Кл. 01 N 29/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий (53) УДК 534,232 (088.8) С. М. Нерсин и М. В. Попов (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени главная геофизическая обсерватория им. A. И. Воейкова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ДВИЖУЩЕЙСЯ СРЕДЕ

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение для исследования акустических свойств движушихся сред.

Известны способьг измерения скорости распространения акустических колебаний в движущейся среде 1 „ основанные на фазовых измерениях. Однако эти способы не позволяют производить измерения в широком диапазоне изменения фаз. !О

Известен также способ(2, основанный на сравнении фаз сигналов излучателя и приемника. Однако этот способ не дает высокой точности и имеет довольно узкий динамический диапазон измерения. 15

Цель изобретения — повышение точности и расширение динамического диапазона измерения. Это достигается тем, что измеряют фазовые сдвиги попеременно на двух фиксированных частотах, относящихся друг 20 к другу как два целых числа, по измерению на одной частоте определяют фазу, а по измерению на второй частоте устраняют неопределенность определением числа целых периодов на первой частоте и сравнением 25

2 разности фаз в диапазоне + период большей частоты со значениями, кратными наименьше му общему делителю периодов двух используемых частот.

Предлагаемый способ поясняется чертежом.

Введенные излучателем в движущуюся среду акустические колебания двух близких частот т < и f 2 ОтнОсящихся друг к другу как два некратных целых числа ти и тт (желательно, чтобы тт = ттт + i (М + i ), принимаются приемником. Далее производят два поочередных измерения разности фаз на частотах f u f

<р = 2 и —; Р = 2 R — т

У2

° < 2 где у и у — временные интервалы, соответс твуюш ие из мер яемым фазам;

Т и 7 — периоды колебаний частотт и f .

Очевидно Z /S

1.И

7 гтт +

В предлагаемом способе одно иэ измерений (предпочтительно на большей частоте) служит для точного измерения в преде571742 а ла периода колебаний, а другое явчяется вспомогательным и служит лишь для определения числа целых периодов в первом измерении. Поэтому требования к точности двух измерений в общем случае различны.

Рассмотрим соотношения„связывающие окончательный результат с результатами измерений у и y . Примем для наглядности что начальному интервалу 1 соот1 ветствуют фазы у у Q (см. чертеж). !

Зависимость результатов измерений на двух частотах от измеряемого приращения интервала (равного 4-% приведена на фиг. 16 И

)i На чертеже пред2 15 таплена зависимость (у у )

Величина g у в диапазоне $pg g «» (, приобретает 2 и дискретных значений, равных

<т/w, где i -(и- );(и-2), „-<,О,(... п, Найдя величину равности g - g тле вна gQ

1 2 чеиие 3 можно однозначно определить по нему целое число периодов К, укладыВающихсн Й ин ГЮРЙалю f» Ф о (пРК Условииу что этот интервал не превосходит (щ1i ) Г4) т,е, исключить неоднозначность ревульта- 26 та измерения в етом интервале, КЮО соответствует значению ) IO,Ê i - значениям

I щ и 4 (-1), КвЗ - значениям (щ-1) и =(-2) и т.д„наконец, К= Фи соответствует значению 1» ЭО

Таким Обравому если при намерении ка одной частоте 3 интервал ивмюрюкину при котором исключа1отся Ошибки кюопрюдюлюн ности, Оцрюдюлиютси состиошюкиюм 1 «:1«1, 85 стоу Й данком Опучаюютот интервал Й щ +3, ро1 60льшю То есть

ФО«1 «1ОФ (%4 1)

Сцособ может быть испольвойан как дли расширюкки дикамичюОКОгО диапаюока фаэО

Його метода (т,ю, диапаюона Ф ), так и

ДЛЯ ПОЙЫШЮКИИ ЧУЙОТЙКТЮЛЬПОСТИ ИЛИ ТОЧНО

4 сти (за счет перехода при том же диапазоge t на более высокую частоту. При Т /Т

= щ/m +1 атот эффект будет тем больше, чем больше щ (т.е. чем ближе частоты), но с ростом и1 увеличиваются требования к точности измерений (или второго измерения). Для исключения грубой ошибки погрешность нахождения разности g - у не долж1

ga превышать+Ч /g w . Еслй точность измерения у сост ваяет 1% Т, то точность измерения у при т =5 должна быть не

2 хуже 9%, а при 1п=10 - не хуже 4%. Следует отметить, что некоторые ошибки одинаково влияют на у и у и исключаются при определении разности.

Формула изобретения

Способ измерения скорости распространения акустических колебаний в движущейся среде путем сравнения фаз сигналов излучате ля и приемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширении динамического диапазона измерения, измеряют фаэовые сдвиги опеременно на двух фиксированных частотах, относящихся друг к другу как два целых числа, ПО ИВМЕРЕНИЮ На одной частоТе определяют фазу, а по измерению на второй частоте устраняют неопределенность определением числа целых периодов на первой частоте и сравнением разности фав в диапазоне и период большей частоты со значениями, кратными наименьшему общему делителю периодой двух используемых частот.

Источники информации, цринятые во вниманию цри юксцюртивее

3.Д Катыс Г, П, Системы автоматического контроля полей скоростей и расходов".

Х» "Наука", 1966, стр, 310, 34 Бражников Н, И, "Ультразвуковая фавомютрия", М., "Энергия", 1988, стр.91-93.

571742

У1

3g у

Ид

Составитель В. Пирогов

Редактор О. Филидйова Техред.М. Левицкая Корректор A. Лакида

Заказ 3023/30 Тираж 1101 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам иеобретений и открытий

113036, Москва, Ж36, Раушская иаб., д. 4/6

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4