Устройство для измерения скорости звука Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

о

4 Изобретение относится к измерительной , а именно к устройствам для измерения скорости звука в различных средах. Известны устройства для измерения времени распространешш ультразвуковых колебаний, содержащие генератор, акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустически ми преобразователями, схему форлшрования опорных импульсов и измеритель интервалов времени 1. Известные устройства не позволяют проводить измерения быстро меняющейся скорости звука. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известное устройство для измерения скорости звука, содержащее последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, генератор радиоимпульсов, линию задержки и первый стробируемый усилитель, последовательно соединенные формирователь импульсов запуска и преобразователь времяамплитуда, последовательно соединенные акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, второй стробируемый усилитель, первый детектор и формирователь импульса сброса и генератор стробимпульса, соединенный входом с выходрм генератора синхроимпульсов, а выход с вторыми входами стробируемых усилителей Недостатком этого устройства является низкая точность измерения скорости звука и мало быстродействие. Оно не позволяет проводить измерение быстро меняющейся скорости звука. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения скорости звука, содержащее последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, генератор радиоимпульсов, . линию задержки и первый стробируемый усили тель, последовательно соединенные формирователь импульсов запуска и преобразователь время-амплитуда, последовательно соединенные акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, второй стробируемый усилитель, первьш детектор и формирователь импульса сброса, и генератор стробимпульса, соединенный входом с выходом генератора синхроимпульсов, а выходом - с вторыми входами стробируемых усилителей, снабжено вторым детектором, вклю ченным между первым стробируемым усилителем и формирователем импульса запуска, линией задержки импульса сброса, включенной между формирователем мипульса сброса и вторым входом преобразователя время-амплитуда, последовательно соединенными преобразователем аналог-код и блоком памяти, причем первый вход преобразователя аналог-код под402ключей к выходу преобразователя время-амплитуда, второй вход - к выходу формирователя импульса сброса, а второй вход блока памяти подключен к выходу линии задержки импульса сброса. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения скорости звука; на фиг. 2 - временная диаграмма (а, б, в, г, д) работы устройства. Устройство содержит генератор 1 радиоимпульсов, управляющий вход которого подключен к генератору 2 синхроимпульсов, а выход к акустической камере 3 с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, два канала формирования импульсов сброса и запуска преобразователя 4 время-амплитуда. Канал формирования импульсов запуска вьшолнен в виде последовательно соединенных линии 5 задержки, вход которой подключен к выходу генератора 1 радиоимпульсов, первого стробируемого усилителя 6, второго детектора 7 и формирователя 8 импульсов,, запуска. Канал формирования импульет сброса вьшолнен в виде последовательно соединенных второго CTpoufpyeMoro усилителя 9, вход которого подключен к акустической камере 3, перво-го детектора 10, формирователя 11 импульса, сброса и лийии 12 задержки импульса сброса. К вторым (управляющим) входам стробируемых усилителей 6 и 9 подключен генератор 13 стробимпульсов, вход которого соединен с выходом генератора 2 синхроимпульсов. Вы- . ход преобразователя 4 время-амплитуда подключен к преобразователю 14 аналог-код, выход которого соединен с блоком 15 памяти. Управляющий вход преобразователя 14 аналог-код соединен с формирователем, 11 импульса сброса, а вход синхронизации блока 15 памяти подключен к выходу линии 12 задержки импульса сброса. Устройство для измерения скорости звука работает следующим образом. Генератор 1 радисжмпульсов, )шравляемый генератором 2 синхроимпульсов, вырабатывает радиоимпульсы, которые поступают на линию 5 задержки, и на вход акустической камеры 3. На выходе акустической камерь получают последовательность радиоимпульсов (фиг. 2 а), аналогичные радиоимпульсы получают на выходе линии 5 задержки (фиг. 26). Период колебаний в радиоимпульсе на выходелинии задержки постоянный, на выходе акустической камеры зависит от осорости звука, когда изменение скорости происходит за время меньшее длительности радиоимпульса В качестве примера на фиг. 2 а показан случай быстро изменяющейся скорости звука в контролируемой среде, вызывающей изменение периода колебаний в радиоимпульсе, связанное с изменением времени распространения колебаний в акустической камере. С установлением фиксированного значения скорости период этих-колебаний принймает исходное значение. Из каждого радиоимпульса с помощью стробируемых усилителей 6 и 9 с помощью генератора 13 строб-импульсо (фиг. 2 в) выделяется интересуемый участок. С выхода усилителя 6 вьщеленный участок радиоимпульса поступает на,вход второго детек тора 7 и затем на формирователь 8 импульса запуска, на выходе которого формируются импульсы запуска (фиг. 2 г) преобразователя 4 время-амплитуда, выполненного в виде генератора линейного пилообразного напряжения. С выхода усилителя 9 сигнал поступает на детектор 10 и формирователь 11 импульса сброса, на выходе которого формируется последовательность импульса, синхронизированных « началом положительных полупериодов сигнала (фиг. 2д). Эти импульсы через линию 12 задержкиимпульса сброса поступают на вход сброса преобразователя время-амплитуда 4, на выходе которого наблюдается последовательность импульсов пилообразной формы (фиг. 2 е Амплитуда напряжения каждого из этих Им№ пульсов пропорциональна временному интервалу между соотвествующими полупериодами задержанного и зондирующего радиоимпульсов. / Это напряжение преобразуется с помощью преобразователя 14 в код, который фиксируется в блоке 15 памяти, причем синхронизация 1 0 блока памяти осуществляется линией 12 задержки, которая обеспечивает задержку сигнала на преобразователе 4 время-амплитуда на BpeMft, необходнмое для выполнения цикла преобразования аналогового сигнала в код. По измеренньш временным интервалам 1, 2, . . .N), где N - число периодов в выделенной части радиоимпульса определяют скорость прохождения Ь го периода. ТПТГ где L - длина акустической базы; L - время задержки сигнала в лиши S задержки. Среднее значение скорости звука определяют по формуле - Г сN А. В даннрм устройстве измеряется время распространения каждого периода в выделенной части радиоимпульса, что повьшгает точность определения среднего значения скорости без : увеличения времени наблюдения и позволяет регистрировать быстрые изменения скорости, происходящие за время приема акустического шгнала.

УСТЮЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ (ЖОГОСТИ ЗВУКА, содержащее последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, генератор радиоимпульсов, линию задержки и первьга стробируемый усилитель, последовательно соеданенные формирователь импульсов запуска и преобразователь время-амплитуда, последовательно соединенные акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, второй стробируемьй усилитель, первый детектор и формирователь имйульса .сброса, и генератор стробимпульса, соединенный входом с выходом генератора синхроимпульсов, а выходом - с вторыми входами стробируемых усилителей, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено вторым детект хром, включенным между первым стробируе- . мым усилителем и формирователем импульса запуска, линиш задержки импульса сброса, включённой между формирователем импульса сброса и вторым входом преобразователя время-амплитуда, побледователыю соединенными преобразователем аналог-код и блоком памяти, причем первый вход преобразователя аналогкод подключен к выходу преобразователя (Л i время-амплитуда, второй вход - к вьйсоду формирователя импульса сброса, а второй вход блока памяти подключен к выходу линии задержки импульса сброса.J j

Фш.2