Устройство для измерения параметров поля скорости звука Советский патент 1981 года по МПК G01H3/10 

Изобретение относится к виброакус тическим измерениям, в частности к устройствам для измере1сия параметров звука в жидкой среде и атмосфере и может быть использовано для определения градиента скорости звука при гидрологических и метеорологических работах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения параметров поля скорости звука, содержащее посл довательно соедненные генератор, акустическую базу, состоящую из излу чателя и приемника, и блок выделения информации PJ. Недостаток указанного устоойства состоит в том., что он не может быть использован для прямого измерения градиента скорости звука, а при косвенном определении, заключающемся в измерении скорости звука в разли 1ных токах расположения акустической базы измерителя и последующем вычисле НИИ градиента, как отношение разности скорости звука в этих точках к расстоянию между ними, измерение градиента является длительным процессом. Цель изобретения - уменьшение времени измерения градиента скорости звука. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров звука акустическая база снабжена плоскопараллельной пластиной,акустические свойства которой и среды различны, и установленной между излучателями и приемником, а последний подключен к выходу акустической базы. На чертеже представлена блок-схема устройстве.. Устройство для измерения параметров поля скорости звука содержит последовательно соединенные генератор 1, акустическую базу 2, состоящую

из излучателя 3 и приемника 4 акустических колебаний, блок 5 выделения информации, плоскопараллельную пластину 6, акустические свойства которо и среды различны, и установлен11ую между излучателем 3 и приемником 4| а последний подключен к выходу акуст ческой базы 2, входящие в блок 5 выделения информации последовательно соединенные усилитель 7, амплитудный детектор 8, дифференциальный усилитель 9,ко второму входу которого подключен источник 10 опорного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал фиксированной частоты с выхода генератора 1 поступает на .излучатель 3 и в виде пучка ультразвуковых колебаний,ограниченного диаграммой направленности излучателя,распространяется в исследуемой среде. Пройдя плоскопараллельную пластину 6, колебания попадают на приемник 4 акустических колебаний. Если поле скорости звука в среде обладает пространственной изменчивостью с некоторым градиентом, то пучок ультразвукового излучения отклоняется от своего первоначальног направления на угол, величина которого пропорциональна проекции градиента, перпендикулярной к направлению излучения. Так как коэффициент передачи плоскопараллельной пластины 6 н фиксированной частоте зависит от угла прихода ультразвуковых колебаний, то следовательно, амплитуда прошедшего через нее сигнала зависит от величины градиента скорости звука в среде. В приемнике 4 ультразвуковой сигнал преобразуется в электрический, . усиливается усилителем 7 и подается на амплитудный детектор 8, с выхода которого поступает на один из входов дифференциального усилителя 9. На второй вход зтого усилителя подается опорный сигнал от источника 10. Уровень опорного сигна ла выбирается таким, что в однородной среде, т.е. если нет изменения поля скорости звука, сигнал на выходе устройства отсутствует,а в неоднородной среде знак и уровень выходного сигнала определяют соответственно направление и величину градиента скорости звука.

При работе, в зависимости от исследуемой среды, необходимая чувствительность устройства достигается подбором плоскопараллельной пластины которая выполняется из материала с акустическими свойствами, существенно отличающимися от свойств исследуемой среды, например, из стали при измерении градиента поля скорости звука в водной среде.

Предлагаемое устройство для измерения поля скорости звука в виду того, что акустическая база снабжена плоскопараллельной пластиной с акустическими свойствами, существенно отличающимися от свойств исследуемой среды, позволяет непосредственно производить прямые измерения градиента скорости звука в ямдкой среде или атмосфере при гидрологических, геофизических или метеорологических работах. Устройство повышает разрешающую пространственную способность измерения, а за счет уменьшения влияния флуктуации скорости звука, которая автоматически осредняется по измеряемому объему среды, повышается точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров поля скорости звука, содержащее последовательно соединенные генератор, акустическую базу, состоящую из излучателя и приемника акустических колебаний, и блок выделения информации, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени измерения градаента скорости звука, акустическая база снабжена ппоскопарагшельной пластиной, акустические свойства которой и среды различны, и установленной между излучателем и приемником, а последний подключен к выходу акустической базы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гидрофизические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах. Сборник статей. М., Наука, 1974, с. 20-25 (прототип) .

Sj