SU861968A1 - Измеритель скорости звука - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в гидродинамических исследованиях при контроле материалов и изделий.

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий излучатель и приемник звука, измеритель времени и ре- J гистратор ПК

Наиболее близким по технической сущности к изобретению Является измеритель скорости звука, содержащий излучатель звука, последовательно соединенные приемник звука, усилитель^’ выход которого подключен ко входу излучателя звука, и частотомер {2J. Автоколебания в такой системе возбуждаются на частотах где С - скорость звука;

• С - расстояние между излучате- 25 лем й приемником звука;

η - целое· число от 1 до со, соответствующее числу волн, укладывающихся на базе t (моды колебаний); 30 ψ фазовый сдвиг в электрическом тракте.

Недостатками известных измерителей являются низкая точность измерений из-за фазовых погрешностей и узкая полоса рабочих частот.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение полосы рабочих частот.

Цель достигается тем, что измеритель снабжен дополнительным приемником звука, располагаемым в: процессе измерения на отличном расстоянии от излучателя звука по отношению к основному, а коэффициент усиления усилителя выбирается достаточным для возбуждения автогенерации измерителя при одновременной работе двух приемников.

На чертеже представлена схема измерителя, содержащая излучатель 1 звука, размешенный на расстоянии от него приемник 2 звука, усилитель 3, вход которого связан с выходом приемника 2, а выход - со входом излучателя 1, дополнительный приемник 4 звука, размещенный на расстоянии от излучателя 1, выход которого связан с усилителем 3, и частотомер

5, связанный с выходами приемников и 4.

Измеритель работает следующим образом.

При возбуждении излучателем 1 звуковых колебаний в контролируемой среде и приеме их основным и дополнительным приемниками 2 и 4 в измерителе образуется два контура колебаний. Первый из них состоит из излучателя 1 звука, приемника 2 звука и усилителя 3. При коэффициенте уси- ι ления усилителя 3,недостаточном для возбуждения автоколебаний на амплитудно-частотной характеристике контура, вследствие электроакустической положительной обратной связи образуются пики амплитуд на частотах г

с периодом повторения

Второй контур состоит из излучателя 1, дополнительного приемника 4 звука и усилителя 3.

В нем также при недостаточном коэффициенте усиления для образования автоколебательного режима, зуются пики амплитуд на частотах соответствующих:

обрасти, 'где m - целое число, аналогичное η, с периодом повторения, равным

3S e₂

Через период к наступает совпадение пиков амплитуд, в обоих контурах. Этот период равен при bq f и определяет новую сетку частот, которую может генерировать измеритель. При этом ΔК »ίνϊΜ ,йК>>м·

На частоте совпадения пиков усиление усилителя 3 становится достаточным для возбуждения автоколебаний в измерителе при одновременной работе двух приемников. При определенном подборе разности дб автоколебания возникают только на одной частоте при любых значениях и Поскольку и £₂ могут быть выбраны достаточно большими, фазовые погрешности сводятся-к минимуму, и расширяется рабочая Цолоса частот измерителя.

Таким образом, данное изобретение позволяет существенно Повысить точность измерений и расширить полосу рабочих частот, что позволит проводить качественные измерения скорости звука в различных областях народного хозяйства.

Claims (1)

1. -. 1 - . . Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быт использовано дл  измерени  скорости ультразвука в гидродинамических исследовани х при контроле материалов изделий. Известен измеритель скорости ульт развука, содержащий излучатель и при емник звука, измерител.ь времени и ре гистратор UlНаиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  измеритель скорости звука, содержащий излучатель звука, последователыго усилител соединенные приемник звука выход которого подключен ко входу излучател  звука, и частотомер 1,2 J. Автоколебани  в такой системе возбуж даютс  на частотах г f-где С - скорость звука; . t - рассто ние между излучателамиприемником звука; п - целое число от 1 до оо, соответствующее числу волн, укладывающихс  на базе t (мо ды колебаний); If - фазовый сдвиг в электрическом тракте.; Недостатками известных измерителей  вл ютс  низка  точность измерений из-за фазовых погрешностей и узка  полоса рабочих частот. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение полосы рабочих частот. Цель достига,етс  тем, что измеритель снабжен дополнительным приемником звука, располагаемым в: процессе Измерени  на отличном рассто нии от излучател  звука по отношению к основному , а коэффициент усилени  усилител  выбираетс  достаточным дл  возбуждени  автогеиерации измерител  при одновременной работе двух прием .ников. На чертеже представлена схема измерител , содержаща  излучатель 1 звука, размешенный на рассто нии f от него приемник 2 звука, усилитель 3, вход которого св зан с выходом приемника 2, а выход - со входом излучател  1, дополнительный приемник 4 звука, размещенный на рассто нии Ij от излучател  1, выход которого св зан с усилителем 3, и частотомер 5, св занный с выходами приемников 2 и 4. Измеритель работает следунлдим образом. При возбуждении излучателем 1 звуковых колебаний в контролируемой среде и приеме их основным и дополнительным приемниками 2 и 4 в измерителе образуетс  два контура колеб ний. Первый из них состоит из излучател  1 звука, приемника 2 звука и усилител  3. При коэффициенте уси лени  усилител  3,недостаточном дл  возбуждени  автоколебаний на амплит но-частотной характеристике контура вследствие электроакустической положительной обратной св зи образую пики амплитуд на частотах о Л . и е. с периодом повторени  - -ti-t-i R-t Второй контур состоит из излуча тел  1, дополнительного приемника звука и усилител  3. В нем также при недостаточном коэффициенте усилени  дл  образова ни  автоколебательного режима, обр зуютс  пики амплитуд на частотах f соответствующих: f . tap- , ы е где m - целое число, аналогичное п, с периодом повторени , равным Через период k наступает совпад ние пиков амплитуд, в обоих контурах . Этот период равен г при Ь:, 7 tj И определ ет новую сетку частот, которую может генерировать измеритель. При этом йК д/гм ,. На частоте совпадени  пиков усиление усилител  3 становитс  достаточным дл  возбуждени  автоколебаний в измерителе при одновременной работе двух приемников, При определенном подборе разности лЕ автоколебани  .возникают только на одной частоте при любых значени х б и С,. Поскольку E и tj могут быть выбраны достаточно большими, фазовые погрешности свод тс -к минимуму, и расшир етс  рабоча  полоса частот измерител  . . Таким образом, данное изобретение позвол ет существенно Ловысить точность измерений и расширить полосу рабочих частот, что позволит проводить качественные измерени  скорости звука в различных област х народного хоз йства. Формула изобретени  Измеритель скорости звука, содержащий излучатель звука, последовательно соединенные приемник звука, .усилитель, выход которого подключен ко входу излучател  звука, и частотомер , отл к.чающийс  тем, что, с целью Повьаиени  точно.сти измерений и расширени  полосы рабочих частот, он снабжен дополнительным приемником звука, располагаемым в процессе измерени  иа отличном рассто нии от излучател  звука по от ношению к основному, а коэффициент усилени  усилител  выбираетс  достаточным дл  возбуждени  автогенерации измерител  при одновременной работе двух приемников. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3009104, кл. 324-676, 1961.: 2. журнал IEEE Frans on Dnstr, 1972, 2 (прототип).