SU830234A1 - Устройство дл одновременногоОпРЕдЕлЕНи СКОРОСТи РАСпРОСТРАНЕНи зВуКА B СРЕдЕ и СКОРОСТи дВижЕНи СРЕды - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к при- . борам измерений скдрости 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 Ы.

Однако устройство не позволяет определить скорости движения среды.

Известен звуковой измеритель скорости потока жидкости, состоящий из акустического канала, ждущего генератора, измерителя разности временных интервалов. Это устройство позволяет получить скорость потока жидкости Г2]. Однако устройство не позволяет, измерить скорость распространения звука в среде.

Наиболее близким к предлагаемому ’ по технической сущности является уст2 ройствО для определения скорости . звука и скорости движения среды, состоящее из двух акустических кана- лов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний, излучающего и приемного акустических преобразователей, измерительного кйнала и индикатора [з].

Однако это устройство построено по кольцевой схеме с замкнутым круговым циклом приема-передачи, и, следовательно, при воздействии помехи на кольцевую схему возникает ошибка, 15 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 генера20 тора, и компенсировать полученную неизвестную ошибку невозможно. Кроме того, изменение расстояния между приемным и передающим преобразователями (базы прибора S) приводит к 25 возникновению ошибки в определении скорости распространения сигнала в среде и скорости движения среды.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и точности опреде30 лёния измеряемых параметров.

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 импульсов каждого канала соединены соответственно с входом гене· ратора синусоидальных колебаний и первым входом цифрового измерителя задержки, второй вход которого подключен к лриемному 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 с умма то-?Q ру второго канала, первый выход циф рового измерителя задержки второго канала через инвертор кода, сумматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости движения среды, а второй - к сумматору первого кана ла, входа третьего умножителя подключены к третьим выходам цифровых измерителей задержки, а выходы - ко вторым входам делителей, кроме того, ™ выходы датчика величины базы подключены ко вторым входам умножителей обоих каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 принцип работы сумма-разкостного ка- ³ нала.

Устройство состоит из передающего акустического преобразователя 1, преобразующего электрическую энергию в звуковую, приемного преобразовате- 40 ля 2, преобразующего звуковую энергию в. электрическую, генератора 3 тактовых импульсов, модулированного генератора 4 синусоидальных колебаний, цифрового измерителя 5 задержки 45 сигнала в канале суммы, цифрового измерителя 6 задержки сигнала в канале разности, генератора 7 счетных импульсов, цифрового умножителя 8 задержки, цифрового инвертора 9 кода jq 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 рас- ³ пространения звука в среде и индикатора 18 скорости движения среда, передающего канала 19 и цифрового измерительного устройства 20.

Для пояснения принципа работы уст- 60 ройства показаны два взаимно параллельных противоположно направленных акустических канала ΑΛ_Ί и ВВ^ - преобразователи 1 и 2 с базой S (фиг;2). Из фиг.,2 видно, что на одной стороне 65 базы S расположен передающий канал 19 с передающим акустическим преобразователем А акустического канала АА^ и приемный преобразователь В< акустического канала ВВ^, а на другой - приемный преобразователь А^ акустического канала АА^ и передающий канал 19 с передающим преобразователем В канала ВВ^. Оба акустических канала подсоединены к цифровому измерительному устройству 20 и индикаторам 17 и 18. База S выбирается из условий несущей частоты, конструкции преобразователей и параметров среда.

При движении среда со скоростью V параллельно акустическим каналам в одном канале, например ВВ^, перенос излученного сигнала осуществляется со скоростью С + V., а в другом канале АА^ - со скоростью С - V.

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 разностной 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 6. 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 6 - 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.

Таким образом, в'канале суммы реализуется в цифровой форме математическое выражение г - St'Ep+'E'c) где С - скорость распространения звука в среде;

S - база прибора;

€р - задержка сигнала в канале разности;

- 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 код делится на код умножителя 8, а результат есть скорость движения среды по отношению измерителя, которая ’ индицируется цифровым индикатором 18 скорости движения среды.

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

V - 5 (^τΡ~^το) где V - скорость’движения среды.

Предлагаемое устройство выполняется на общедоступной элементной базе,: не требует больших затрат и позволяет одновременно получить данные скорости 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.

Claims (3)

1. поставленна  цель достигаетс  тем, что в каждый измерительный канал введены генератор тактовых импульсов , цифровой измеритель задержки , сумматор, умножитель и делитель, во второй канал дополнительно введен инвертор кода, а устройство снаб жено генератором счетных импульсов, третьим умножителем и датчиком величины базы, причем выходы генератора , тактовых импульсов каждого канала со единены соответственно с входом гене ратора синусоидальных колебаний и первым входом цифрового измерител  задержки, второй вход которого подкл чен к лриемному преобразователю, а третий - к генератору счетных импуль сов , первый выход цифрового измерите л  задержки первого канала через сум матор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости распростра нени  звука, второй выход - к суммат ру второго канала, первый выход цифрового измерител  задержки второго канала через инвертор кода, сумматор умножитель и делитель подключен к индикатору скорости движени  среды, а второй - к сумматору первого канала , входы третьего умножител  подклю чены к третьим выходам цифровых измерителей задержки, а выходы - ко вторым входам делителей, кроме того, выходы датчика величины базы подключ ены ко вторым входам умножителей обоих каналов. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 принцип работы сумма-разностного канала . Устройство состоит из передакнцего акустического преобразовател  1, преобразующего электрическую энергию в звуковую, приемного преобразовател  2, преобразующего звуковую энергию в. электрическую, генератора 3 тактовых импульсов, модулированного генератора 4 синусоидальных колебаний , цифрового измерител  5 задержки сигнала в канале суммы, цифрового измерител  6 задержки сигнала в кана ле разности, генератора 7 счетных импульсов, цифрового умножител  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 рас пространени  звука в среде и индикатора 18 скорости движени  среды, передающего канала 19 и цифрового измерительного устройства 20, Дл  по снени  принципа работы уст ройства показаны два взаимно параллельных противоположно направленных акустических канала АЛ и ВВ - преобразователи 1 и 2 с базой S (фиг;2) Из фиг.,2 видно, что на одной стороне базы д расположен передающий канал 19 с передак цим акустическим преобразователем А акустического канала АА и приемный преобразователь В акустического канала ВВ, а на другой - приемный преобразователь А акустического канала АА и передающий канал 19 с передающим преобразователем В канала ВВ, Оба акустических канала подсоединены к цифровому измерительному устройству 20 и индикаторам 17 и 18, База S выбираетс  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 осуществл етс  со скоростью С + V., а в другом канале АА - со скоростью С - V. Сигнал с.тактовых генераторов 3 подаетс  на модул торы генераторов 4 синусоидальных импульсов, с которых радиоимпульсы поступают на преобразователи 1, Преобразованный в акустический сигнал импульс, прошедший через среду, принимаетс  преобразовател ми 2 в суммарной и разностной величине, преобразуетс  ввидеоимпульс и подаетс  на цифровые измерители 5 и 6 задержки сигнала и запирает их. Одновременно с подачей импульсов на модул торы генераторов 4 эти же импульсы подаютс  и на запуск цифровых измерителей 5 и 6, Между запуском и запиранием цифровых измерителей 5 и б задержки сигнала на них поступают счетные импульсы с генератора 7 счетных импульсов. Врем  задержки сигнала в акустических каналах, преобразованное в цифровой код, с измерител  5 подаетс  на цифровой умножитель 8, сумматор 10 канала суммы и сумматор 11 канала разности, а с измерител  6 - также на умножитель .8 и через инвертор 9 на сумматор 11 канала разности и сумматор 10 канала суммы. Умножитель 8 осуществл ет перемножение кодов задержек и полученный результат увеличивает в 2 раза, С умножител  8 полученный результат подаетс  на делитель 15 канала суммы и делитель 16 канала разности, С сумматора 10 канала суммы код суммы подаетс  на умножитель 13 канала суммы, где перемножаетс  с посто нным кодом базы датчика 12, и полученный результат поступает на делитель 15 канала суммы, где полученный код делитс  На код умножител  8, а результат есть скорость распространени  звука в среде, котора  индицируетс  цифровым индикатором 17, Таким образом, в канале суммы ре ализуетс  в цифровой форме математи ческие выражение бСУС-с) - л I V . I где С - скорость распространени  звука в среде; S - база прибора; tp - задержка сигнала в канале разности; f с - задержка сигнала в канале суммы. с сумматора 11 канала разности код разности подаетс  на умножитель 14 канала разности, где перемножает с  с посто нным кодом базы датчика 12, и полученный результат поступае на делитель 16 канала разности, где полученный в канале разности код делитс  на код умножител  8, а результат есть скорость движени  сред по отношению измерител , котора  индицируетс  цифровым индикатором 18 скорости движени  среды. Таким образом, в канале разности реализуетс  в цифровой форме математическое выражение V -SCCp-tc) Л -Т /f т atp.t;, где V - скоростьдвижени  среды. Предлагаемое устройство выполн е с  на общедоступной элементной баз не требует больших затрат и позвол  ет одновременно получить данные ско рости распространени  звука в среде и скорости движени  среды по отйоше иию данного прибора с высокой степенью точности, причем степень точности зависит от выбранного количества разр да счетного устройства. Эти данные могУт быть использоваИы как дл  определени  истинной скорости любой среды, так и скорости распространени  сигнала в любой сре де и любых услови х. Формула изобретени  Устройство дл  одновременного определени  скорости распространени звука в среде и скорости движени  среды, состо щее из двух акустических каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний, излучающего и приемного акустических преобразователей, измерительного канала и индикатора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехозащищенности и точности определени  измер екых параметров, в кау1ууай измерительный канал введены генератор тактовых импульсов, цифровой измеритель задержки, сумматор, умножитель и делитель, во второЛ канал дополнительно введен инвертор кода, а устройство снабжено генератором счетных импульсов, третьим умножителем И датчиком величины базы, причем выхо1ДЫ генератора тактовых импульсов каждого канала соединены соответственно с входом генератора синусоидальных колебаний и первым входом цифрового измерител  задержки , второй вход которого подключен к приемно преобразователю, а третий - к генератору счетных импульсов, первый выход цифрового измерител  задержки первого канш1а через сумматор , умножитель и делитель подключен к индикатору сксфости распростраиени  звука, второй выход - к сумматору второго канала, первый выход цифрового измерител  задержки второго канала через инвертор кода, сукматор, умножитель и делитель подключен к индикатору скорости движени  Среды, а второй - к сумматору первого.канала, входы третьего умножител  подключены к третьим выходам цифровых измерителей задержки, а выходы - ко вторым входам делителей, кроме того, выходы датчика величины базы подключены ко вторым входам умножителей Обоих каналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W580498, кл. G 01 N 29/00, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №569952, кл. G 01 F 1/66, 1976.
3. 3.Патент США 3171096, кл. 340-5, 1965.

   --/5

   -И2

   -и«