SU1362946A1 - Измеритель скорости звука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультра- звуковьм измерени м .и может быть использовано дл  непрерывного измерени  скорости звука в разнообразных жидких и газообразных средах. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности путем исключени  вли ни  амплитуды сигнала на результат измерений . Компаратор разрешает проход сигнала с усилител  на вход ждущего мультивибратора в момент первой перемены знака прин того синусоидального сигнала, в результате чего синхро- кольцо настраиваетс  по указанному моменту. При зтом период синхроколь- ца не зависит от амплитуды прин тых сигналов, что повышает .точность измерений . 2 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к ультравуковым измерени м и может быть исользовано дл  непрерывного измереи  скорости звука в жидких и газооб- азных средах.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем исключени  вли - ни  a mлитyды сигнала на результат змерений.10

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого измерител  скорости звука; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн юпще работу устройства . :U

Измеритель скорости звука содер- лсит последовательно соединенные ждущий мультивибратор 1,.первый формиро- ватель 2, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, пер- 20 вый усилитель 5 и второй формирователь 6, последовательно соед1П1енные триггер 7, частотомер 8 и блок 9 обработки , последовательно соединенные второй усилитель 10, компаратор 1, 25 генератор 12 строба и схему И 13, второй вход которой соединен с выходом второго формировател  6, а выход- с вторым входом компаратора 1, вход второго усилител  10 соединен с вы- 30 ходом первого усилител  5, выход компаратора 11 соединен с входом ждущего мультивибратора 1 , а вход, триггера 7 соединен с вторым выходом первого фopмJipoвaтeл  2.

Измеритель скорости звука работает следующим образом.

После включени  питани  на выходе ждущего мультивибратора 1 возникает импульс пр моугольной формы (фиг.2а). В формирователе 2 импульс усиливаетс  и на его заднем фронте формируетс  ступенька (фиг.25), необходима  дл  наиболее.полного электрического демпфировани  излучающего преобразовател  3. Передний фронт этого импульса возбуждает в излучающем преобразователе затухающие-по экспоненте собственные колебани  синусоидального типа. Через интервал времени, равный периоду этих колебаний, задний фронт Импульса возбуждени  демпфирует излучающий преобразователь 3 и таким образом в исследуемую среду

35

40

45

50

излучаетс  акустический импульс в ви-. излучающий преобразователь 3 и-далее

де, близком к одному периоду сиНусо- все описанные процессы периодически иддльных колебаний (фиг. 2 Б),повтор ют.с . В акустоэлектронном

. Пройд  исследуемую среду,- акусти- кольце устанавливаютс -колебани  с . ческий импульс попадает на приемный периодом

10

U

20 25 - 30 629462

преобразователь А

и на выхоДе последнего возникает электрический сигнал в виде, также близком к одному периоду синусоидальных колебаний (фиг.2г).. Достигаетс  это за счет того, что резонансна  частота приемного преобразовател  А беретс  вдвое выше резонансной частоты излучающего преобразовател  3, что, в свою очередь, обеспечивает подавление всех периодов собственных колебаний-приемного преобразовател  4 кроме первого.

После широкополосного первого усилител  5 сигнал попадает на вход формировател  6. Когда мгновенное значение сигнала достигает порогового уровн  и„д. (момент времени t), формирователь 6 срабатывает и на его выходе возникает импульс с длительностью , приблизительно равной полови- ize периода собственных колебаний излучающего преобразовател  3 (фиг.2г и и,) . Этот и шyльc, пройд  схему И- 13 (на втором входе в этот момент времени логическа  единида),.открывает вход компаратора 11. На информационный вход компаратора 1i поступает прошедший первый усилитель 5 и второй усилитель 10 сигнал (фиг.2е). В .момент первой перемены знака (момент време ш t- на фиг.2г) компара

тор 11 срабатывает и на его выходе получаетс  отрицательный перепад напр жени  , который запускает ждущий мультивибратор 1 (фиг.2л) и генератор 12 строба (фиг.2э). Низкий уровень напр жени  генератора 12 стро-, ба закрывает схему И 13 и, в свою очередь, компаратор 11. Таким образом , устран етс  возможность ложного срабатывани  компаратора 11 от наводок , возникаюпщх в момент возбужде- ни.  излучающего преобразовател  3.. Кроме того, поскольку длительность блокирующего импульса выбираетс  больше половины перемены распространени  колебаний в акустическом трак- те, устран етс  возможность возбуждени  акустоэлектронного кольца на частотах , кратных основной.

Ждущий мультивибратор генерирует импульс, который, пройд  через Формирователь 2, снова возбуждает

Т - -нТа +Т, ,

где 1 - рассто ние, проходимое звуком в исследуемой среде; с - измер ема  скорость звука; врем  дополнительной акустической задержки сигнала в защитных мембранах излучающего 3 и приемного 4 преобразователей; Т - врем  дополнительной задержки сигнала в электронных цеп х.

На частотомер 8 сигнал поступает от триггера 7, перебрасываемого импульсами маломощного выхода выходного каскада формировател  2. Блок 9 обработки обеспечивает вычисление периода следовани  импульсов, а затем и вычисление скорости звука по формуле

с

1

т()

Срабатьшание компаратора происходит в момент первой перемены знака прин того сигнала. Этот момент не зависит от амплитуды сигнала, поэтому настройка синхрокольца по нему обеспечивает более высокую точность измерений .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные ждущий мультивибратор, первый формирователь , излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый усилитель и второй формирователь, последовательно соединенные триггер,

   частотомер и блок обработки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности путем исключени  вли ни  амплитуды сигнала, он снабжен последовательно соединенными вторым усилителем, компаратором, генератором строба и схемой И, второй вход последней соединен с выходом второго формировател , а выход - с вторым

   входом компаратора, вход второго усилител  соединен с выходом первого усилител , выход компаратора соединен с входом ждущего мультивибратора, а вход триггера - с вторым выходом

   первого формировател .