Устройство для измерения скорости распространения звука в жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

QQ

СО

10

15

20

25

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости распространения звука в различных жидкостях.

Цель изобретения - повышение достоверности за счет повышения пространственной разрешающей способности.

На фиг.1 и 2 схематически изображено предложенное устройство.

Устройство содержит обратимый электроакустический преобразователь 1 и электронный измеритель 2 скорости звука. Обратимый электроакустический преобразователь 1 может быть вьтолнен, например, из поляризованной по толщине пьезокерамики с нанесенными на нее внутренним и наружным металлическими электродами.- Внутренний электрод заземлен, а наружный электрод изолирован электрически от окружающей среды и соединен с входом электронного измерителя 2 скорости звук,а. Внутренний объем преобразователя 1 заполняется исследуемой жидкой средой 3 в процессе измерений. Наружная поверхность преобразователя 1 покрыта звукопоглощающим покрытием, например эпоксидным с наполнителем, резиной и т.п., для звукоизоляции от окружающей среды.

Электронный измеритель 2 скорости звука содержит генератор электрических импульсов,соединенный с преобразователем 1 через электронный ком- MyTatop, усилитель принятых импульсов, вход которого соединен с преобразователем 1 через тот же коммута- 40 выходе электронной схемы f тор, и устройство для измерения ин- С 2R/f. В воде при тервалов -времени между излученным и принятым импульсами, один вход которого подключен к генератору, а другой вход - к выходу усилителя. Ком- 45 мутатор служит для поочередного подключения преобразователя 1 к выходу генератора и к входу усилителя.

В сферическом обратимом преобразователе 1 внутренняя излучающая по- Q верхность выполнена в виде шарового пояса высотой 1, образованного сечением сферы радиуса R двумя параллельными плоскостями, равноудаленными от центра сферы на расстояние 1/2. Позицией 4 обозначен центр кривизны сферической поверхности радиуса R, стрелкой и - направление набегающего потока жидкости, например, при бук30

35

55

сировке, позицией d - размер ф ного пятна (размер звукового п в перетяжке сферического рез тора) .

Устройство работает следующ разом.

Электроный измеритель 2 ско распространения акустических к баний вырабатывает электрическ пульс, который возбуждает обра электроакустический преобразов 1. Преобразователь 1 преобразу электрические колебания в акус скую волну, которая, распростр ясь в исследуемой жидкости 3 о внутренней излучающей сферичес поверхности преобразователя 1, зует сходящуюся к фокусу Д (це сферы) акустическую волну. Пос хожден 1я фокуса 4 звуковая вол расходится в обратном направле достигает вогнутой внутренней ческой поверхности преобразова 1, где преобразуется в электри сигнал и регистрируется в элек ной схеме 2, в кото рой и произ определение скорости распростр ния акустических колебаний, на мер, на основе соотношения где t - интервал времени межд лученным и принятым импульсами

В используемой электронной импульсно-циклического измерит 2 скорости зву ка и акустическо кусирующей системе R 1 см и 1 см. Если электронная схема пускается первым пришедшим имп сом, то частота следования им

1,5 KM/c.f 75 кГц, Если дли ность излучаемого биполярного и са 10 С, ТО его простран ная протяженность в жидкости (в

А С . 0,15 мм, размер фо ного пятна (перетяжки) d 1,2 R/l 0,4 мм. Коэффициент ко ции в фокусе F(0) (l/d)i 6 что позволит исследовать неодно сти поля скорости звука в жидко (морской среде) вплоть до масшт d 0,4 мм.

Высокая пространственная раз щая способность измерителя позв выявлять мелкомасштабные неодно ности поля скорости звука в мор среде, что особенно важно при и

5

0

5

0 выходе электронной схемы f С 2R/f. В воде при 5

Q

0

5

5

сировке, позицией d - размер фокального пятна (размер звукового пучка в перетяжке сферического резонатора) .

Устройство работает следующим образом.

Электроный измеритель 2 скорости распространения акустических колебаний вырабатывает электрический импульс, который возбуждает обратимый электроакустический преобразователь 1. Преобразователь 1 преобразует электрические колебания в акустическую волну, которая, распространяясь в исследуемой жидкости 3 от внутренней излучающей сферической поверхности преобразователя 1, образует сходящуюся к фокусу Д (центру сферы) акустическую волну. После про- хожден 1я фокуса 4 звуковая волна расходится в обратном направлении и достигает вогнутой внутренней сферической поверхности преобразователя 1, где преобразуется в электрический сигнал и регистрируется в электронной схеме 2, в кото рой и произойдет определение скорости распространения акустических колебаний, например, на основе соотношения , где t - интервал времени между излученным и принятым импульсами.

В используемой электронной схеме импульсно-циклического измерителя 2 скорости зву ка и акустической фокусирующей системе R 1 см и 1 1 см. Если электронная схема запускается первым пришедшим импульсом, то частота следования импульсов

C/2R, С

1,5 KM/c.f 75 кГц, Если длительность излучаемого биполярного импульса 10 С, ТО его пространственная протяженность в жидкости (воде)

А С . 0,15 мм, размер фокального пятна (перетяжки) d 1,2 Л, R/l 0,4 мм. Коэффициент концентрации в фокусе F(0) (l/d)i 600, что позволит исследовать неоднородности поля скорости звука в жидкости (морской среде) вплоть до масштаба d 0,4 мм.

Высокая пространственная разрешающая способность измерителя позволяет выявлять мелкомасштабные неоднородности поля скорости звука в морской среде, что особенно важно при изучеНИИ Мирового океана и освоении его ресурсов,

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости распространения звука в жидкости, содержащее обратимый электроакустический преобразователь, рабочая поверхность которого имеет форму поверхности тепа вращения, а образованная этой поверхностью полость предназначена для исследуемой жидкости, и

364970

электроный измеритель скорости звука, электрически соединенный с обратимым электроакустическим преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности за счет повышения пространственной разрешающей способности,рабочая поверхность обратимого электроакустического преобразователя выполнена в виде шарового пояса, образованного сечением сферы двумя параллельными плоскостями, равноудаленными от центра сферы.

10

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение достоверности за счет повышения пространственной разрешающей способности при измерениях в неоднородных средах. Устройство содержит обратимый электроакустический преобразователь и электрически соединенный с ним электроный измеритель скорости звука. Новым является то, что излучающая поверхность обратимого электроакустического преобразователя вьшолнена в виде шарового пояса, образованного сечением сферы двумя параллельными плоскостями, равноудаленными от центра сферы. 2 ил.

и

€риг.1

фиг. 2