УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА Советский патент 1970 года по МПК G01N5/00 

Настоящее изобретсиие отиоептея к облаети океапографии и может быть использовано, в чаетиоетп, для измерения скорости ультразвука в море при совместной работе с судовой электронной вычиелителыюй машнпой (ЭВМ).

Известны устройства для измерения екорости ультразвука, осиопанные на фазовом методе, в которых схема измерения сдвига фазы несуи ей частоты дополнена схемой измерения сдвига фазы частоты модуляции несущей чаетоты.

Недостатками извеетных устройств являются сложность Н громоздкость иоетроения их электрических схем и, соответственно, конструкции, обусловлеииые иеиользоваиием амнлитудной модуляции излучаемого еигнала, а также наличием одиовремеино функинонируюндих почти одинаковых каналов грубого и точного определения скорости ультразвука в исследуемой среде.

Предлагаемое уетройство отличается тем, что оно снабжено нереключателем режима работы «грубо -«точно, вход которого подключен к генератору гетеродинной частоты, один выход - через усилитель мощности к ультразвуковому излучателю, а другой - к детекторам-смесителям, а электромеханический фазометр выиолнен е одной следящей еиетемой, содержащей два индуктивных фазовращателя «грубого и «точиого отсчета, роторы кото11ЫХ кинематически связаны друг е другом через редуктор, причем фазовращатель «грубого отечета связан с датчнком тина ва,1-фаза-цифра,

Указанные отличия позволяют упростить констр киию и электропиую схему, обеспечить точиую и одиоз ачиую вьдачу по екор(сти ультразвука в электронную вычислительную машнну,

Ма чертеже псказапа блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержпт генератор 1 задающей частоты, генератор 2 гетеродинной частоты /, усилитель 3 мопиюстп, ультразвуковой излучатель 4, ультразвуковой ириемии.к 5, усилитель 6 сигиалов, детекторы-смесители 7 и 8, пидуктпвнь:й фазов)аи1атель 5 «гр бого отсчета, фазовый детектор /(/. модулятор 11 следящей системы, усилптель 12, двигатель /5 отработки,

иидуктивпы фазовраитатель 14 «точиого отсчета, датчик 15 ввода данных по скорости ультразвука в ЭВМ.

Фазовращатели 9 и 14 кииематически связаны друг с другом через редуктор с иередаТОЧИ151М числом i : п, где /г -число точных иоддиаиазонов измерения. Фазоврап атель Р связан с датчиком 15 типа вал-фаза-цифра. Устройство работает следуюндим образом. Пзмереиие скорости звука производится ио1.Режим «грубо (устранение пеодпо31и1чности отсчета). Все переключатели (коптг;кты реле) находятся в положении /. От генераторов } и 2 сигналы с частотой / н /i соответственно ностунают иа вход усилителя 3 мощности, с выхода которого результирующее нанряжение бнений частот / и /: иодаетея на ультразвуковой 1злучатель 4. СоответствуюЩ1и 1 акустический сигнал преобразуется ириемником 5 в электрический н через уснлитель 6поступает па детектор-смеситель 7. Одновременно на вход детектора-смесителя 8 подается сигнал с ультразвукового излучателя 4. С выхода детектора-емеснтеля 7 напряжение переменной фазы ностунает через фазовращатель «грубого отсчета 9 на фазовый детектор 10, на другой вход которого одновременно подается сигнал опорной фазы детектора-смесителя 9. Получаемое па выходе фазового детектора 10 постоянное панряженне завкснт от велнчииы н зиака фазового сдвига входных сигиалов. Это иостояиное иаиряжение подается на модулятор Ji, где преобразуется в перелшнное, с частотой 400 гц, которое через уенлнтель 12 поступает па обмотку управления двигателя 13. Под действием управляющего напрял еиия двигатель и ки1гематическн связанные с иим роторы фазовращателей «грубого 9 и «точного 14 отсчета вращаются до тех пор, пока иа выходе фазовращателя 9 «грубого отсчета не будет ианряженпя, совпадающего ио фазе с иаиряжеиием опориой фазы, поступающего на другой вход фазового детекгора 10. Если фазовый сдвпг между входпымн сигналами фазового детектора равен ф {электрнчеекне градусы), то ротор фазовращателя «грубого отсчета также повернется на угол ср (механические градусы). Так как ротор фазовращателя 9 - грубого отсчета кинематически связан с ротором фазовращателя 14 «точного отсчета через редуктор с передаточным числом 1 : п, где ,, - число точных иоддиапазопов измерени ;. то при этом ротор фазовращателя 14 «тсчиого отсчета поверпется па угол w-n. Оба фазовращателя 9 и 14 имеют круговые шкалы, ио которым снимаются иоказаиия. 2.Р е ж и :,1 «точно. При точиом определении скорости ультразвука все переключатели исследуемой среды устаиовлепы в положенин //. От генератора / через усилитель 3 па ультразвуковой излучатель сиимается иа11ряжени.е е частотой /. Соответствующий : ультразвуковой С1ич1ал в исследуемой среде достигает ультразвукового нриемника 5 н преобразуется в элсктричеек1и 1 сигпал перемеппой фазы, который через усилитель 6 поступает иа вход детектора-С-месителя 7. Па другой детектор-смеснтель 8 подается сигиал оиориой фаз)1 с ультразвукового излучателя 4. Одиовремеиио на оба детектора-смесителя 7 н 8 поступает с генератора 2 напряжение с частотой /ь Па выходе детекторов-смесителей выи сдвиг сигналов, liыдeляe iыx детекторагиисмеситсотями в режиме «точно, равен ((:/, где Ф - фазовый сдвиг сигналов, выдс.1яем1)1х детекторами-смесгггелями в режиме «грубо, - число точных ноддпаназоиов измерения скорости ультразвука. Выходной сигиал переменной фазы от детектора-емеснтеля 7 на фазовый детектор 10 поступает через фазовраи1атель 14 «точпого отсчета. Во всем остальиом работа элекгромехаинческого фазометра Б режиме «точно полност1 ю аналогична работе в режиме «грубо. При грубом оиределенпи скоростн ультразвука ротор фазовращателя 14 «точного отсчета уже был иовериут иа угол nf-n, иоэтому в режиме «точно нрн отработке следян;ей системы нроизойдет лищь коррекция ио результатам точного определения скорости ультразвука углов иоворота роторов фазовращателей «точного и «грубого отсчета. В дальнейщем работа устройства осуи;ествляется только в режиме «точно, который является основиым. Б.тагодаря быстродействию следяи1ей системы фазометра даже прп зпачительпых изменениях скорости ультразвука в исследуемой среде фазовращатель 14 «точиого отсчета неирерывно нолучает угловое ириращение, равное прпраи1епию фазы измеряемого сигнала, одиов;) поворачивая иа угол, в «/г раз меиыи н 1, ротор фазоврагпателя 9 «грубого отсчета. Такнм образолк угловое ие)емещепие Ba;ia )азоврап1ателк 9 «грубого отсчета прп точиом определепии скорости звука соответствует одиозначпому и точиому измеиеи1ио фазы в завпсп.мости от из: 1еряемой скорости ультразв ка. Посредство.м датчика 15 тнпа вал-фаза-цифра осуи1естзляется выдача даииых по скоростн Л1зТразв ка в внде сдвига фаз.ы в электронную вычислительную машнну (ЭВМ). Предмет и з о б р е т е и и я Устройство для из-мерения скорости ультразвука, основанное на ф азовом методе, содержап ее излучающий и п)иел1иый акхстлческие преобразователи, усилители сигналов, л.етекторы-сл1еситсл 1, геператоры задающе; i: гетеродинной частот и э.лсктромехапическпт фазометр на фазовращателях. OTAUtiaf iti ecc : , что, с де.гьк) упроп1еипя KOicTpyKniiii и э.лектроииой схемы, обесиечеиие точпой п одпозпачрной выдачп даииых ио скорости ультразвука в электроииую вычис.ппельиую Л1аш:;иу, оио снабжено иереключателем режима работы «ipvuo -«точно, вход которого подключен к генератору гетеродинной частоты, один выход- че1)ез усилитель AIOHUIOCITI к ультразву ковому излучателю, а другой - к детекторамсмесптелялг, а элект)омехаиическг Й фазометр выиолиеп с одной сле.дяп1ей системой, содер:кан,сГ два индуктивных фазовран;ателя «грубого и «точного отсчета, роторы которых кинематически связаиы друг с другом через редуктор, причем фазовращатель «грубого оттипа вал-фаза-

счета связаи с датчиком цифра.