Измеритель скорости звука Советский патент 1985 года по МПК G01H5/00 

I1185108

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть

использовано для определения скорости ультразвука при гидро- и геофизических измерениях, а также в лабораторных исследованиях жидких сред.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема измерителя скорости звука

Измеритель содержит частотомер 1 и последовательно соединенные генератор 2 высокочастотных колебаний, акустический резонатор 3 с излучающим 4 и приемным 5 преобразователями, усилитель 6, амплитудный детектор 7 и блок 8 автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом управления частотой генератора 2 высокочастотных колебаний. Частотомер 1 подключен к выходу генератора 2 высокочастотных колебаний, а блок 8 автоподстройки выполнен из генератора 9 низкой частоты и последовательно соединенных нуль-органа 10 и интегратора 11, выход которого соединен с выходом генератора 9 низкой частоты и служит выходом блока 8 автоподстройки, а второй выход генератора 9 низкой частоты .соединен с . вторым входом нуль-органа 10 и служи входом блока 8 автоподстройки.

Нуль-орган 10 может быть выполнен в виде реле или транзистора, работающего в ключевом режиме. На базу транзистора подается опорное напряжение с генератора 9, которое закрывает и открывает транзистор, а сигна с амплитудного детектора 7 подается на коллектор и через сопротивление около 1 МОм - на вход интегратора 11, Эмиттер заземлен.

Таким образом, на вход интегратора сигнал поступает лишь тогда, когда транзистор заперт.

Измеритель скорости звука работает следзпощим образом.

С помощью излучающего преобразователя 4 и генератора 2 в резонаторе 3, заполненном исследуемой ередой возбуждают акустические колебания с частотой F, Из 1учающий 4 и приемный 5 преобразователи и исследуемая среда образуют акустический резонатор со спектром собственных частот F Cn/2l, где С - скорость звука; t - расстояние между излучающим и приемным преобразователями; п - число полуволн, укладывающихся на расстоянии f . При совпадеНИИ частоты F генератора 2 с резонансной частотой Е„ в среде между излучающим 4 и приемным 5 преобразователями возникают стоячие волны, при этом пучность давления совпадает с положением приемного преобразователя и принимаемый сигнал максимален. Генератор 2 автоматически настраивается на резонансную частоту акустического резонатора 3, Процесс автоподстройки осуществляется следующим образом. Генератор 9 (частота 500-1000 Гц) модулирует сигнал генератора 2 по частоте. При воздействии частотно-модулированного сигнал.а на резонатор 3, когда несущая чёстота находится в пределах ее резонансной кривой, имеет место амплитудная модуляция сигнала на входах усилителя 6 и детектора 7, на котором выделяется низкочастотная составляющая сигнала. При этом величина и фаза вьщеленного низкочастотного сигнала зависит от положения рабочей точки на резонансной, кривой и пропорциональна ее крутизне в этой точке (с учетом знака наклона). В вершине резонансной кривой крутизна сигнала равна нулю, так что при совпадении частоты генератора 2 с частотой, которая соответствует вершине резонансной кривой, амплитудная модуляци сигнала исчезает. При этом на выходе нуль-органа 10 сигнал отсутствует. Ткое состояние является устойчивым. При расхождении частоты генератора

2и резонансной частоты резонатора

3возникает амплитудная модуляция сигнала на выходе приемного преобразователя 5, которая приводит к появлнию сигнала рассогласования на выходе нуль-органа 10. Сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 11, который формирует сигнал управления для перестройки частоты генератора 2.

Если сигналы с генератора 9 и амплитудного детектора 7 в фазе, то на интегратор 11 поступает отрицательны сигнал рассогласования, если в противофазе - положительный, В зависимости от знака поступающего на вход интегратора 11 сигнала рассогласования частота генератора 2 либо возрастает, либо уменьшается, настраиваяс

3 11851084

на собственную частоту акустическогогенератора 9, что устраняет срывы

резонатора 3.работы устройства при изменении коэфУстройство может работать при не-фициента поглощения всреде, повышабольшой девиации частоты, котораяет точность измерения резонансной

может быть заранее задана путемs частоты и, следовательно, скорости

регулировки уровня сигнала с выходазвука.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА, содержащий частотомер и последовательно соединенные генератор высокочастотных колебаний, акустический резонатор с излучающим и приемным преобразователями, усилитель, амплитудный детектор и блок автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом управления частотой генератора высокочастотных колебаний, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, частотомер подключен к выходу генератора высокочастотных колебаний, блок автоподстройки выполнен из генератора низкой частоты и последовательно соединенных нуль-органа, и интегратора, выход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и служит выходом блока .автоподстройки, а втоi (Л рой выход генератора низкой частоты соединен с вторым входом нуль-органа и служит входом блока автоподстройки. 00 СП 00