Измеритель скорости звука Советский патент 1991 года по МПК G01H5/00 

Os СЛ О СО CJ VI

Изобретение относится к технике акустического контроля и может быть использовано для измерения скорости распространения звука в различных средах.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения частоты генератора в установившемся режиме, что связано с сохранением предыдущего значения выходной частоты измерителя в течение времени между двумя последовательными зондированиями посредством отключения конденсатора интегратора от источников заряда и разряда при условии равенства уравновешиваемых временных интервалов, осуществляемого с погрешностью, равной временной зоне нечувствительности дискриминатора.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу блок-схемы.

Измеритель скорости звука содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов,, акустический преобразователь 2 с отражателем 3, ограничитель 4 импульсов и компаратор 5, дискриминаторы 6, 7, последовательно соединенные коммутатор 8, интегратор 9, управляемый генератор 10, формирователь 11, делитель 12 частоты, объединенный входом с входом регистратора 13, и распределитель 14 импульсов, соединенный первым входом с входом генератора 1 возбуждающих импульсов, вы- ходы-2, 3 распределителя 14 подключены к первым входам дискриминаторов 6, 7 соответственно, четвертый выход распределителя 14 импульсов соединен с входом инвертора 15, выход которого подключен к первому входу коммутатора 8, второй и третий входы которого соединены с выходами дискриминаторов 6, 7 соответственно, выходы источников токов заряда 16 и разряда 17 подключены соответственно к четвертому, пятому входам -коммутатора 8, одноименные вторые и третьи входы дискриминаторов 6, 7 объединены и подключены соответственно к выходу компаратора 5 и пятому выходу распределителя 14 импульсов.

Измеритель работает следующим образом.

Синусоидальные колебания частотой f управляемого генератора 10 преобразуются формирователем 11 (триггером Шмидта) в прямоугольные импульсы, частота следования которых посредством делителя 12 уменьшается в К раз и поступает на вход распределителя 14 импульсов, импульсы на выходах которого представлены на временных диаграммах 18-22 фиг.2. По переднему

фронту импульса 18 первого выхода распределителя 14 генератор 1 формирует импульс 23, возбуждающий акустический преобразователь 2. При этом последний излучает в

исследуемую среду акустические колебания, которые распространяются в среде и, достигнув отражатель 3, возвращаются обратно к преобразователю 2, принимаются им и преобразуются в электрический сигнал

(импульс 24, фиг.2).

Ограничитель 4 импульсов служит для ограничения амплитуды возбуждающего импульса, поступающего наряду с приемными импульсами в приемный тракт измерителя (24-I, фиг.2). Компаратор 5 формирует на выходе прямоугольные импульсы (25-I, 25-И, фиг.2) равной амплитуды при достижении приемным сигналом на его входе заданного порогового значения, превышающего шумы

приемного тракта.

Дискриминаторы 6, 7 осуществляют анализ временного взаиморасположения передних фронтов импульсов 20 и 25-И (фиг.2), Если передний фронт приемного импульса 25-П опережает передний фронт импульса 20 с третьего выхода распределителя 14, то D-триггер дискриминатора 6 устанавливается в состояние 1 (26, фиг.2), дискриминатор 7 при этом имеет на выходе сигнал

О. Коммутатор 8 при поступлении на его управляющие входы 2, 3 сигналов 1 и О соответственно в течение длительности импульса 21 (фиг.2) четвертого выхода распределителя 14 соединяет вход интегратора 9 с

выходом источника 16 тока заряда. При этом конденсатор интегратора 9 заряжается, его выходное напряжение 27 повышается (фиг.2), что приводит к увеличению выходной частоты управляемого генератора

10 и уменьшению длительности импульсов 18-22 (фиг.2) распределителя 14, т.е. к сближению передних фронтов импульсов 25-П и 20. Если передний фронт приемного импульса 2541 отстает от переднего фронта

импульса 20, то в состояние 1 устанавливается дискриминатор 7(26, фиг.2), на выходе дискриминатора 6 при этом присутствует сигнал О. Коммутатор 8 при этом подключает к входу интегратора 9 источник 17 разряда, выходное напряжение интегратора 9 уменьшается (27, фиг.2) в течение длительности импульса 21, действующего на входе инвертора 15 (входе 1 коммутатора 8), что приводит к уменьшению выходной частоты

f управляемого генератора 10, увеличению длительности три выходного импульса распределителя 14 и, следовательно, к сближению передних фронтов импульсов 2541 и 20 (фиг.2).

Если передние фронты приемного импульса импульса 20 третьего выхода распределителя совпадают, на выходах обоих дискриминаторов 6, 7 присутствует сигнал О. Вход интегратора 9 при этом отключается коммутатором 8 от выходов обоих источников 16, 17. Выходное напряжение интегратора 9 (27, фиг.2) и частота f генератора 10 не изменяются, сохраняя значения, установленные предыдущей кор- рекцией. Совпадение передних фронтов импульсов и 20 (фиг.2) анализируется с абсолютной погрешностью, равной временной зоне нечувствительности дискриминаторов 6, 7, обусловленной необходимостью опережения переднего фронта импульса на D-входе D-триггера дискриминатора переднего фронта импульса на его С-входе. Неизменное значение выходной частоты измерителя сохраняется до следующей кор- рекции, осуществляемой при последующем зондировании исследуемой среды.

Таким образом, отсутствие корректирующих изменений A f выходной частоты из- мерителя в установившемся режиме позволяет исключить погрешность от наличия пульсаций и повысить точность измерения.

Формул изобретения Измеритель скорости звука, содержащий последовательнЬ электроакустически соединенные управляемый генератор, формирователь, делитель частоты, распределитель, генератор возбуждающих импульсов, акустический преобразователь с отражателем, ограничитель импульсов и компаратор, последовательно соединенные первый дискриминатор, коммутатор и интегратор, вход которого связан с управляющим входом управляемого генератора, и регистратор, входом объединенный с входом делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым дискриминатором, выход которого подключен к второму входу коммутатора, вход - к первому входу первого дискриминатора и выходу компаратора, источником тока заряда и источником тока разряда, подключенными соответственно к третьему и четвертому входам коммутатора, и инвертором, включенным между вторым выходом распределителя импульсов и пятым входом коммутатора, третий и четвертый выходы распределителя соединены соответственно с вторыми входами дискриминаторов, входы сбора которых подключены к пятому вы

Изобретение относится к технике аку- стического контроля и может быть использовано для измерения скорости распространения звука в различных средах. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения пульсаций частоты генератора в установившемся режиме, т.е. при равенстве периода генератора и времени распространения звука в исследуемой среде. Генератор. 1 возбуждающих импульсов при зондировании среды изменяет их частоту по сигналу с управляемого генератора 10, который управляется напряжением с интегратора 9. Принятый отраженный от отражателя 3 акустический сигнал преобразуется в электрический сигнал, который анализируется двумя дискриминаторами 6 и 7, выполненными на D-триггерах, на предмет соответствия его фронта фронту импульса с распределителя 14. Если фронт приемного импульса опережает передний фронт импульса распределителя 14, сдвинутого на длительность этого импульса, то логический нуль на выходе дискриминатора 7 через коммутатор 8 подключает ток заряда к интегратору 9, если наоборот - подключается ток разряда. При совпадении указанных фронтов импульсов, т.е. в установившемся режиме, напряжение на интеграторе 9 не изменяется и частота .генератора 10 также не изменяется. 2 ил. Ё