Устройство для измерения скорости звука Советский патент 1990 года по МПК G01H5/00 

сл сп ю

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости звука, в частности при гидрофизических исследованиях. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет измерения скорости звука в момент достижения максимума амплитуды сигнала на заданной частоте. По сигналу с блока 3 управления генератор 4 синусоидальных колебаний подает на вход усилителя 5 обратной связи дискретный сигнал малой амплитуды на частоте, меняющейся с шагом, много меньшим рабочей частоты. При помощи АЦП 6, блоков 7 памяти и 8 сравнения определяется оптимальная частота измерений. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при гидрофизических исследованиях.

Цель изобретения - повышение точт ности измерений за счет измерения скорости звука в момент достижения максимума амплитуды на заданной частоте.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения скорости звукаi на фиг.2 - график амплитудно- частотной характеристики на выходе усилителя обратной связи.

Устройство для измерения скорости звука содержит последовательно акустически соединенные излучатель 1 звука и приемник 2 звука, последовательно соединенные блок 3 управления, ге нератор 4 синусоидальных колебаний, управляемый по частоте, усилитель 5 обратной связи, аналого-цифровой пре- образов,атель (АЦП) 6, первый блок 7 памяти, блок 8 сравнения, счетчик 9, делитель 10 и умножитель 11, последовательно соединенные частотомер 12 и второй блок 13 памяти и блок 14 регистрации.

Выход усилителя 5 обратной связи соединен также с входами излучателя 1 звука и частотомера 12, выход приемника 2 звука подключен к входу усилителя 5 обратной связи,, второй вход блока 8 сравнения соединен с выходом АЦП 6, второй выход блока 3 управления соединен с вторыми входами первого 7 и второго 13 блоков памяти, вход блока 3 управления подключен к выходу блока 8 сравнения, первый вход блока 14 регистрации соединен с выходом первого блока 7 памяти, выход второго блока 13 памяти соединен с вторыми входлми делителя 10 и блока 14 регистрации, третий и четвертый входы которого подключены, соответственно, к выходу умножителя 11 и третьему выходу блока 3 управления.

Блок 3 управления (представляющий из себя микропроцессор) предназначен для изменения частоты генератора 4 синусоидальных колебаний, задания опорной частоты блока 8 сравнения и частотной привязки блока 14 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу с блока 3 управления генератор 4 синусоидальных колебаний

5

0 5

0

5

0

5

0

5

подает на вход усилителя 5 обратной связи дискретный сигнал малой амплитуды переменной частоты с шагом йЈ, достаточным для точного определения fn Так как усилитель 5 обратной связи включен электроакустически последовательно с излучателем 1 и приемником 2 звука, на его-выходе формируется ряд последовательных пиков на рабочих частотах Ј„, для которых выполняется баланс фаз

f п-с И - -,

где 1 - база измерений;

п - число длин волн,, укладывающихся на базе измерений; с - скорость звука. Для повышения точности измерения скорости звука частота fn должна измеряться в момент достижения максимума амплитуды.

Предлагаемая схема позволяет автоматически определять оптимальную частоту путем сравнения амплитуд сигналов, появляющихся на выходе схемы при последовательном изменении частоты генератора с интервалом Jf.

Для определения скорости звука напряжение частотой f+4f на выходе усилителя 5 обратной связи (фиг.2) преобразуется АЦП 6. Его цифровой эквивалент поступает на второй вход блока 8 сравнения, где сравнивается с поступающим на первый вход цифровой эквивалентом сигнала частотой f с первого блока 7 памяти и, если последний окажется больше, то на выходе блока 8 сравнения формируется импульс, сообщающий блоку 3 управления, что для частоты f выполняется баланс фаз, т.е. можно производить вычисление скорости звука, а по соответствующему значению амплитулы на этой частоте судить о затухании звука. По поступающему импульсу с блока 8 сравнения блок 3 управления разрешает вывод на блок 14 регистрации значения частоты fh, измеренного частотомером 12. Одновременно код fh поступает на второй вход делителя 10, где происходит деление его на число п (соответствующее целому числу длин волн, укладывающихся на базе измерений), поступающее со счетчика 9 на первый вход делителя 10, который подсчитывает число срабатываний блока 8 сравнения, соответствующих числу п. С выхода делителя 10 полученное число поступает на умножитель 11, где происходит его умножение на число, соответствующее базе измерений 1. С выхода умножителя 11 число, соответствующее скорости звука на данной частоте, поступает на блок 14 регистрации. В диапазоне частот от fn до fnt1 (фиг.2) сравнивающее устройство не срабатывает, предотвращая ложные показания.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости звука, содержащее последовательно акустически соединенные излучатель и приемник звука, частотомер, последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний и усилитель обратной связи, которого соединен с входом излучателя звука, умножитель и блок регистрации, выход приемника звука подключен к входу усилителя обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, первым и вторым блоками памяти, послели

ъ& Д

л

Редактор А.Шандор

Составитель Д«Широчин Техред А.Кравчук

Заказ 323

Тираж 418

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

520176

довательно соединенными блоком сравнения, счетчиком и делителем и блоком управления, генератор синусоидальных колебаний выполнен управляемым по частоте, входы аналого-цифрового преобразователя и частотомера подключены к выходу усилителя обратной связи, вход блока управления соединен с выЮ ходом блока сравнения, вход генератора синусоидальных колебаний подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков

15 памяти, вторые входы которых соединены соответственно с выходами аналого- цифрового преобразователя и частотомера, выход первого блока памяти соединен с первыми входами блока сра20 внения И блока регистрации, выход второго блока памяти соединен с вторыми входами делителя и блока регистрации второй вход блока сравнения подключен к выходу аналого-цифрового преобра25 зователя, вход умножителя соединен

с выходом делителя, а третий и чет- вертый вход блока регистрации подключены, соответственно к выходу умножителя и к третьему выходу блока уп30 равления.

fa

фие.2

Корректор И .Муска

Подписное