Измеритель скорости звука Советский патент 1988 года по МПК G01H5/00 G01N29/02 

V

3

to сд

4

О5 О5

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике и при контроле технологических параметров сред для измерения скорости звука в жидкостях. Цель изобретения - расширение применения за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях. Измеритель содержит генератор 1 импульсов, акустическнй преобразователь 2, отражатель 3, аналоговый ключ 4, усилитель 5, электронный ключ 6, мультивибратор 7, счетчик 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом, коммутатор 10 времязадающих цепей и частотомер 11. Частотомер измеряет значения частоты следования импульсов в цепи автоциркуляции при двух различных постоянных времени мультивибратора, по этим значениям частоты рассчитывается скорость звука. 2 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике и при контроле технологических параметров сред для измерения скорости звука в жидкостях.

Цель изобретения - расширение области применения измерителя скорости звука за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях.

На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя скорости звука; на фиг. 2 - эпюры напряжений на входе частотомера (а) и выходах счетчика импульсов (б) и триггера со счетным входом (в).

Измеритель скорйсти звука содержит последовательно соединенные генератор 1

10

не успел зарядиться до необходимого уровня, не вызывает срабатывание (не синхронизирует) мультивибратора 7. Вторично отраженный ультразвуковой сигнал, пройдя по той же цепи, вызывает срабатывание мультивибратора 7, так как к моменту прихода этого сигнала времязадающий конденсатор успевает зарядиться до необходимого уровня.

Сигнал с мультивибратора 7 подается на генератор 1. Импульсы с выхода мультивибратора 7 поступают на первый вход частотомера II, измеряющего частоту FI их следования, которая пропорциональна скорости звука в исследуемой жидкости, и на счетчик 8. После того, как на счетимпульсов, акустический преобразователь 2, 8 поступают N импульсов (количество

установленный на расстоянии С от негоN зависит от расстояния t времени счета

отражатель 3, последовательно соединенныечастотомера 11 и от того, насколько быстаналоговый ключ 4, усилитель 5, элект-ро изменяется скорость звука в исследуеронный ключ 6 и мультивибратор 7, пос-мой жидкости), счетчик 8 обнуляется и им20

ледовательно соединенные счетчик 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом и коммутатор 10 времязадающих цепей, выход которого подключен к второму входу мультивибратора 7 и на частотомер 11, два входа которого соединены соответственно с выходами счетчика 8 импульсов и мультивибратора 7. Вход аналогового ключа 4 подключен к выходу акустического преобразователя 2, а вход генератора 1 импульсов связан с выходом мультивибратора 7. Частота мультивибратора 7 в автоколебательном режиме устанавливается такой, чтобы за время между двумя последовательными импульсами звуковой импульс мог пройти расстояние 4F. Амплитуда сигнала с выхода электронного ключа 6 имеет постоянную величину (меньше напряжения питания, так что при ченном коммутаторе 10 времязадающих цепей мультивибратор синхронизируется вторично отраженным импульсом). Аналоговый ключ 4 не пропускает сигнал с гене25

пульс переполнения с его выхода поступает на счетный вход триггера 9, устанавливая его выход в состояние логической единицы (фиг. 2). и на второй (управляющий) вход частотомера 11, осуществляя сброс его показаний.

Логическая единица на выходе триггера 9 открывает коммутатор 10, и последний подключает параллельно резистору во времязадающей цепи мультивибратора 7 такой же резистор, уменьшая вдвое активное сопротивление этой цепи. Так как при этом вдвое уменьшается постоянная времени времязадающего конденсатора мультивибратора 7, то частота собственных колебаний мультивибратора 7 увеличивается вдвое. Следовательно, при неизменной амплитуде импульса с выхода электронного отклю-ключа 6 мультивибратор 7 синхронизируется импульсом, выработанным первичным отраженным сигналом, а не вторичным, как на первом этапе работы измерителя.

Импульсы с мультивибратора 7 посту30

45

ратора 1 импульсов на вход усилителя 5. 40 пают на частотомер II, измеряющий час- Измеритель работает следующим образом.

При подаче питания на измеритель на выходе триггера 9 устанавливается логический нуль и коммутатор 10 отключен от мультивибратора 7. Сигнал с мультивибратора 7 вызывает срабатывание генератора 1, который возбуждает преобразователь 2 и закрывает аналоговый ключ 4. Преобразователь 2 излучает ультразвуковой сигнал, затем принимает отраженный сигнал от отражателя 3. Так как в этот момент импульса на выходе мультивибратора 7 нет, то аналоговый ключ 4 открыт и сигнал с преобразователя 2 проходит на усилитель 5, усиливается и открывает элект50

тоту р2 ИХ следования, и на счетчик 8. После поступления N импульсов на вход счетчика 8 последний обнуляется и импульс с его выхода возвращает триггер 9 в начальное состояние логического нуля на выходе. Нуль на выходе триггера 9 отключает коммутатор 10 от мультивибратора 7, и измеритель опять работает в режиме синхронизации вторично отраженным сигналом. Затем цикл повторяется.

Таким образом, частотомер 1 измеряет два значения частоты:

СС.

47ict

(величина задержки т сигнала не зарисит от расстояния, которое проходит ультраронный ключ 6. Импульс с электронного 55 жидкости). Зная FI, р2 и , можно

ключа 6 попадает на первый вход мультивибратора 7, но, так как конденсатор во времязадающей цепи мультивибратора 7

точно определить Сит:

- -г-р - с с Ч пri-Fg.

0

не успел зарядиться до необходимого уровня, не вызывает срабатывание (не синхронизирует) мультивибратора 7. Вторично отраженный ультразвуковой сигнал, пройдя по той же цепи, вызывает срабатывание мультивибратора 7, так как к моменту прихода этого сигнала времязадающий конденсатор успевает зарядиться до необходимого уровня.

Сигнал с мультивибратора 7 подается на генератор 1. Импульсы с выхода мультивибратора 7 поступают на первый вход частотомера II, измеряющего частоту FI их следования, которая пропорциональна скорости звука в исследуемой жидкости, и на счетчик 8. После того, как на счет чик 8 поступают N импульсов (количество

ают на частотомер II, измеряющий час-

оту р2 ИХ следования, и на счетчик 8. осле поступления N импульсов на вход счетчика 8 последний обнуляется и импульс с его выхода возвращает триггер 9 в начальное состояние логического нуля на выходе. Нуль на выходе триггера 9 отключает коммутатор 10 от мультивибратора 7, и измеритель опять работает в режиме синхронизации вторично отраженным сигналом. Затем цикл повторяется.

Таким образом, частотомер 1 измеряет два значения частоты:

СС.

47ict

(величина задержки т сигнала не зарисит от расстояния, которое проходит ультра жидкости). Зная FI, р2 и , можно

жидкости). Зная FI

точно определить Сит:

- -г-р - с с Ч пri-Fg.

Формула изобретения Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и акустический преобразователь, отражатель, последовательно соединенные аналоговый ключ, усилитель, электронный ключ и мультивибратор, первый вход аналогового ключа подключен к выходу акустического преобразователя, а выход мультивибратора связан с входом генератора импульсов и вторым входом аналогового ключа, отличающийся тем, что, с целью

/У

I..UUL..iUl..UL...

расширения области применения за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях, он снабжен последовательно соединенными счетчиком импульсов, триггером со счетным входом и коммутатором времязадающих цепей, выход которого связан с вторым входом мультивибратора, и. частотомером, два входа которого подключены соответственно к выходам мультивибратора и счетчика импульсов, а вход счетчика импульсов соединен с выходом мультивибратора.

УУ

/V

I

i

Фиг. I