SU996930A1 - Измеритель скорости звука в жидкости - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКОСТИ

Изобретение относитс  к гидрофизическим измерени м и может быть применено дл  контрол  параметров среды.

Известно устройство дл  измерени  скорости распространени  ультразвука , содержащее излучающий и приемный пьезоэлектрические преобразователи , подключенный к излучающему пьезопреобразователю генератор, усилитель, соединенный с приемным пьезопреобразователем формирователь временных интервалов, интегратор и преобразователь напр жени  в частоту 11.

Недостатками данного устройства  вл ютс  сложность, а также зависимость результатов измерени  от изменени  питающего напр жени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  измеритель скорости звука в жидкости, содержащий генератор импульсов, подключенный к нему излучающий пьезопреобразователь,приемный преобразователь, соединенный с ним усилитель и измерительный частотомер 23.

Недостатками известного устройства  вл етс  наличие большого числа регулируемых элементов, а также

относительно больша  зависимость результатов измерений от величины питающего напр жени . .

Цель изобретени  - упрощение измерител  и повышение стабильности его при изменении питающего напр жени .

Постааэленна  цель достигаетс -тем, что в измерителе скорости звука в

10 жидкости, содержащем генератор импульсов , подключенный к нему излучающий пьезопреобразователь, приемный пьезопреобразователь, соединенный с ним усилитель и измеритель15 ньй 4acTOTOf(iep, генератор выполнен из двух каскадов, первый из которых содержит первый п-р-п-транзистор , подключаемый эмиттером через первый резистор к отрицательному по20 люсу источника питани , коллектор его соединен через второй резистор с общей .шиной, подключаемой к положительному полюсу источника питани , база его соединена с отрицательным

25 полюсом источника питани  через последовательно соединенные .дроссель, первый и второй диодаа, положительный полюс первого диода .соединен с дросселем, отрицательный его полюс 30 с положительным полюсом второго диода , второй каскад генератора выполнен на р-п-р-транзисторе, коллектор соедин емым с отрицательным полюсом источника питани , база его соедине на с эмиттером первого п-р-п-тран-: зистора, эмиттер его соединен с общей шиной через третий резистор, и через первый конденсатор с Эмиттеро первого п-р-п-транзистора, -параллел но третьему резистору включен излу чатель .пьезопреобразователь, усилиталь выполнен на трансформаторе и втором п-р-п-транзисторе, коллектором , соедин е№1М с общей шиной через четвертый резистор,и с отрицательным полюсом источника питани  - через второй конденсатор, эми тер его соединен с базой первого п-р-п-транзистора и с собственной базой через последовательно соедине ные третий конденсатор, и .вторичную обмотку трансформатора, начало которой , соединено с третьим конденсатором , первична  обмотка трансформа тора соединена с приемным пьеэопреобразователем , конец ее соединен с общей шиной, а ее начало - с эмитте ром р-п-р-транзистора через четвертый конденсатор, а-база второго п.-р-п-транзистора соединена через п тый резистор с эмиттером р- п-ртранзистора . На фиг.1 изображена принципиальна  схема измерител ; на фиг.2 временные диаграммы, по сн ющие работу измерител . Измеритель скорости звука в жидкости содержит генератор 1 импульсов , подключенный к нему излучающий пьезопреобразователь 2, приемный пьезопреобразователь -3, соединенный с ним усилитель 4 и измерительный частотомер 5. Генератор 1 импульсов выполнен из двух каскадов, первый из которых содержит первый п-р-птранзистор б , подключаемый -эмитт-ером через первый резистор 7 к отрицательномуполюсу источника питани  (не показан), коллектор его сое динен через второй резистор 8 с общ щиной, подключаемой к положительном полюсу источника питани , база его соединена с отрицательным полюсом источника питани  через последовательно соединенные дроссель 9, перв 10 и.второй 11 диоды, при этом положительный полюс первого диода 10 соединен с дросселем 9, отрицательный его полюс - с положительным полюсом второго диода 11. Второй каскад генератора 1 выполнен на р-п-р-транзисторе 12, коллектором соедин емым с отрицательным полюсом источника питани , база его соединена G эмиттером первого п-р-п-тран зистора 6, эмиттер его соединен с о щей шиной через третий резистор 13 и через первый конденсатор 14 с эми тером первого п-р-п-тра;нзистора 6, параллельно третьему резистору 13 включен излучающий пьезопреобразователь 2. Усилитель выполнен на трансформаторе 15 и втором п-р-птранзисторе 16, коллектором соединенным с общей шиной через четвертый резистор 17 и с отрицательным полюсом источника питани  - через второй конденсатор 18, эмиттер его соединен с базой первого п-р-п-транзистора бис собственной базой через последовательно соединенные третий конденсатор 19 и вторичную обмотку трансформатора. Начало вторичной обмотки трансформатора 15 соединено с третьим конденсатором 19, первична  обмотка его соединена с приемным пьезопреобразователем 3, конец ее ( соединен с общей шиной, а ее начало с эмиттером р-п-р-транзистора 12 через четвертый конденсатор 20, а база второго п-р-п-транзистора 16 соединена через п тый резистор 21 с эмиттером р-п-р-транзистора 12. Измеритель скорости звука в жидкости работает следующим образом. Генератор 1 импульсов подготавливаетс - к генерации, если транзистор 16 открыт и его эмиттерный ток, протекающий через диоды 10 и 11, создает на базе транзистора 6 отпирающий потенцисш. На эмиттере транзистора 6 генерируютс  импульсы с крутым отрицательным и пологим положительным фронтом (фиг.2 а ), амплитуда которых близка к напр жению питани . Частота генерации определ етс  резисторами 7 и 13, конденсатором 14 и емкостью излучающего пьезопреобразовател  2. ЧаЬтота автоколебаний выбираетс  ниже самой низкой рабочей частоты. За счет ударного возбуждени  демпфированного пьезопреобразовател  2 после прохождени  отрицательного фронта в жидкости возбуждаетс  цуг акустических колебаний из нескольких периодов.частоты 1-3 МГц. Прин тый приемным пьезрпреобразователем 3 сигнал преобразуетс  в электрический импульс (фиг.2 5) и через трансформатор 15 подаетс  на базу.транзистора 16. Повторенный транзистором 16 входной сигнал выдел етс  на нагрузке , в качестве которой использованы дроссель 9 и диоды 10 и 11. В момент прихода принимаемого сигнсша транзистор 6 заперт смещением на его эмиттере за счет напр жени  на конденсаторе 14. Положительна  волна напр жени  на базе транзистора 6 превышает запирающее смещение на его эмиттере, и транзистор 6 открываетс , происходит разр д конденсатора 14. Генератор 1 импульсов вновь срабатывает и возбуждает пьезопреобразователь 2. Если

акустический импульс по какой-либо причине не будет прин т, то генератор 1 импульсов будет работать в . режиме самовозбуждени . Выходом измерител   вл етс  эмиттер транзистора 6.

Селекци  по времени рабочих сигнлов осуществл етс  путем запирани  транзистора 16 на определенный интервал времени после возбуждени  излучающего пьезопреобразовател  2 Дл  этого через конденсатор 20 Част напр1 жени  с выхода генератора 1 передаетс  на приемный пьезопреобразователь 3 и далее через трансформатор 15 - в цепь базы транзистора 16.

Транзистор 16 открываетс . Одновременно зар жаетс  конденсатор 19. После окончани  короткого входного импульса напр жение на конденсаторе 19 поддерживает транзистор 16 в SanepTOM состо нии, а после разр да конденсатора 19 транзистор 16 плавно отпираетс  {фиг.2г).

Параметры цепи разр да конденсатора 19 подбираютс  так, чтобы к моменту прихода рабочего импульса транзистор 16 успел открытьс .

Стабилизаци  по напр жению питани  осуществл етс  за счет изменени  запирающего напр жени  на эмиттере транзистора 6 при изменении питани , так как запирающее напр жение пропорционально напр жению питани  и возрастает с его увеличением, а с уменьшением - убывает:

Диоды 10 и 11 Осуществл ют термокомпенсацию смещени  на базе транзистора 6 и повышают температурную стабильность измерител .

Ичзпользрвание предлагаемого измерител  позвол ет повысить точность измерений и снизить требовани  тс стабильности источника питани .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Измеритель скорости звука в жидкости , содержащий генератор импульcoiB , подключенный к нему излучающий пьезопреобразователь, приемный пьезопреобразователь, соединенный с ним усилитель и измерительный частотсдаер , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  измерител  и повышени  стабильности его при изменении питающего нйпр жени , генератор выполнен из двух каскадов, первый из которых содержит первый п-р-п транзистор,подключаемый эмитте5 ром через первый резистор к отрицательному полюсу источника питани , коллектор его соединен через второй резистор с Тобщей шиной, подключаемой к положительному полюсу источ0 ника питани , база его соединена с отрицательным полюсом источника питани  через последовательна соединенные дроссель, первый и второй диода , положительный полюс первого,

   5 диода соединен с дросселем, отрицательный его полюс - с положительным полюсом второго диода, второй каскад генератора выполнен на p-ii- транзисторе , коллектором соедин е0 мым с отрицательным полюсом источника питани , база его соеданена с эмиттером первого п р-п-транзистора, Э1литтер его соединен с общей шиной через третий,резистор и через первый

   5 конденсатор с эмиттером первого п-р-п-транзистора, параллельно третьему резистору включен излучающий пьезопреобразователь, усилитель выполнен на трансформаторе и втором

   0 п-р-п-транзисторе, коллектором,

   - соедин емым с общей шиной через четвертый резистор, и с отрицательным полюсом источника питани  - через второй конденсатор, эмиттер его сое- динен с базой первого п-р-п-транзистора и с собственной базой через последовательно соединенные третий конденсатор и вторичную обмотку трансформатора , начало которой соединено с третьим конденсатором, первична 

   0 обмотка трансформатора соединена с приемным пьезопреобразователем, конец ее соединен с общей шиной, а ее начало - с эмиттером р-п-р-транзистора через четвертый конденсатор,

   5 а база второго п-р- -транзистора

   соединена через п тый резистор с эмиттером р-п-р-транзистора.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 0 1.. Авторское свидетельство СССР 599206, кл. G 01 N 29/00.
2. 2. Гриспан М., Чигг К. Циклический измеритель скорости звука в море.- В сб.:Подводна  акустика. 5 , 1965, с. 105-124.

   JU

   JU