Способ измерения температуры воздуха при помощи ультразвука и устройство для его осуществления Советский патент 1957 года по МПК G01K11/22 

Известные сгюсобы измерения температуры воздуха с помощью у.чьтразвука и устройства для их осуществления не позволяют произиодить с заданной степенью точности измерение абсолютных значений температуры воздуха и ее микпопульсаций в реальных условиях атмосферы.

Описываемый способ и устройство для его осуществления свободны от казанных недостатков.

Согласно способу, о температуре и ее микронульеациях судят но измеиениЕо фазы ультразвука, ггро1недшего от звукоиз.тучателя к звуконриемннку. При этом .изменение разности фазы ультразвука на входе и вы.ходе системы нронорционально изменению температуры воз.:iyxa II определяется выражением: Lf

А.180 -СтAt

.

изменение фазы ультразвука, выраженное в градусах;

Ьрасстояние звукоизлучателем и звукоприемником;

1 - частота у.тыразвука; С , - скорость в сухом воздухе нри температуре f/ и нормальном дав.тении; I - величина, обратная коэффициенту объемного расн ирепия воздуха;At - изменение темнературы.

Из этого выражения следует., что во время изменения разности фаз )льтразвука на 180° максимальная величина измеряехгого изменен ия температуры при заданных частотах ульт эазвука и расстоянии между звукоизлучателем и звуконриемС Т

НИКОМ 1авна Atmax--:-:-:-, а минимальная величина измеряемого изменения температуры с учетом абсолютной величины амплитуды результирующего сигнала и чувствительности измерительного устройства, равна

. 0,6 С,Т --9(Ги

Для измерения микропульсаций температуры частоту ультразвука устанавливают в соответствии с заданной точностью измерений, что позволяет отмечать малейшие изменения температуры в пределах сотых и тысячных долей градуса.

При измерении абсолютных значений температуры в широких пределах частоту ультразвука устанавливают в соответствии с заданным диапазоном и точностью измерений путем модуляции звукоизлучателя по частоте. При этом о температуре судят по разности фаз низкочастотного сигнала модуляции, выделенного в звукоприемнике, и модулирующего сигнала звукоизлучателя. Диапазоны измерений и чувствительность определяются с номондью вышеприведенных выражений.

Блок-схема устройства для осуществления способа изображена на чертеже.

На заданном расстоянии одна от другой установлены две пьезоэлектрические пластинки 1 н 2. Пластинка / является звукоизлучателем и возбуждается с помош:ью высокочастотного электрического генератора 5, к контзру которого подключен каскад 4 с реактивной лампой, на сетку которой подается сигнал от низкочастотного модулятора 5. К пластинке 2, являюш,ейся звукоприемником, пос тедовательно подключены высокочастотный усилитель 6, ограничитель 7 амплитуды и частотный детектор 8.

При измерениях абсолютных значений температуры в широких пределах на фазо.метр 9 подаются сигналы от модулятора 5 и сигналы, выделенные в частотном детекторе 8. При измерениях микропульсаций температуры фазо.метр 9 подключается к ограничителю 7 а.мплитуды « генератору 3 (стрелки 10 и //), а частотный детектор 5 и каскад 4 с реактивной ламгюй используются для автоподстройкн частоты генератора 3.

Предмет изобретения

1. Способ измерения температуры воздуха при номогци ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измереКий, об изменении температуры воздуха судят по изменению фазы ультразвука, прошедшего от излучателя к приемнику.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения микропульсаций температуры, частоту ультразвука устанавливают в соответствии с заданной точностью измерений.

3.Способ но п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения абсолютных значений температуры воздуха, частоту ультразвука устанавливают в соответствии с заданным диапазоном измерений путем модуляции звукоизлучателя по чьстоте.

4.Устройство для осуществления способа но . пп. 1, 2 и 3, состоящее из пьезоэлектрического излучателя, возбуждаемого ультразвуковым гекератором, и пьезоэлектрического звукоприемника, отличающеес я тем, что, с целью измерений как микропульсаций температуры воздуха, так и ее абсолютных значений, в нем применены ограничитель амп.читуды, детектор, модулятор и фазометр, подключаемый при измерении микропульсаций температуры к ультразвуковому генератору « ограничителю амплитуды, а при из.мерении абсолютных значений темнеоатуры - к модулятору и детектору.

Г