Устройство для определения скорости распространения звука в среде и скорости движения среды Советский патент 1982 года по МПК G01P5/24 G01H5/00 

39 входы коммутатора соединены соответственно t первым и вторым входом сум матора и через первый и второй входы пеленгатора - со вторым выходом блока измерений, дешифратором, входы которого соединены через третий и четвертый входы пеленгатора с третьим и четвертым выходами блока измерений, двумя мультиплексорами, первые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, последовательно соединенными вторым сумматором, включенным между выходайи мультиплексоров и третьим индикатором, а также блоком стандартных кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора, а второй вход второго мультиплек сора - с выходом шифратора. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство для определения скорос ти распространения звука в среде и скорости движения среды, содержит акустические каналы 1 и 2, расположенные взаимно-перпендикулярно, каждый из которых состоит из расположенных встречно-параллельно акустических подканалов 3 и и акустических подканалов 5 и 6. В состав каждого подканала движущаяся среда и размещенные на расстоянии базы S соответственно излучающие преобразователи 7 Ю, приемные преобразователи 11 - Н. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 15 зондирующих импульсов, соединенный с излучакядими преобразователями 7 Ю, блок 16 измерений, вторые входы которого соединены с приемными преобразователями 11 - 1 , блок 17 вычислений и индикатор 18, последовательно соединенные второй блок 19 вычислений, вход которого соединен со вторыми выходами блока 16 измерений, и второ индикатор 20, а также пеленгатор 21 выполненный в виде последовательно соединенных сумматора 22, коммутатора 23 блока 2 деления и шифратора 25, второй вход которого соединен с выходом сумматора 22, а второй и тре тий входы коммутатора 23 соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора 22 и через первый и второй входы пеленгатора 21 со вто рыми выходами блока 16 Измерений, дешифратора 26, входы которого соеди 7 иены через третий и четвертый входы пеленгатора 21 с третьим и четвертым выходами блока 16 измерений, мультиплексоров 27 и 28, первые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 26, последовательно соединенных второго сумматора 29, Включенного между выходами мультиплексоров 27 и 28, и третьего индикатора 30 и блока 31 стандартных кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора 27, а второй вход второго мультиплексора 28 - с выходом шифратора 25. Направление движения среды на чертеже обозначено позицией 32. Принцип измерения направления движения среды заключается в измерении составляющих скорости движения среды по двум взаимно перпендикулярным координатам, вычислении их отно- шения, табличного поиска арктангенса этого отношения и отношения полученного абсолютного угла к одному из четырех квадрантов. При этом за базовое направление принимается направление акустического канала 1 или канала 2. Устройство работает следующим образом. С выхода генератора 15 зондирующих импульсов на излучающие преобразователи 7 10 соответствующие подканалам 3 и , 5 и 6 подается электрический сигнал. Этот сигнал преобразуется в звуковые колебания и излучается в движущуюся среду. Принятые с задержкой приемными преобразователями 11 -1, соответствующими подканалам 3 и Ц, 5 и 6, сигналы подаются на четыре входа блока 16 измерений. Благодаря тактированию от генератора 15 зондирующих импульсов, подаваемому на первый вход блока 16, в последнем измеряются временные задержки принятых сигналов и затем вычисляются скорости распространения ультразвука С и С2 и две составляющие скорости движения среды V и V2 соответствующие акустическому каналу 1 и акустическому каналу 2. Вычисления производятся в соответствии с выражениями .. , Гр ,| у siт,,-rc.J РУ tr, где S - базы акустического клногы и канала 2; .задержка распространения заука в подканале с встрачным направлением скоростей звука и движения средыj задержка распространения звука 8 подканале с соглас ным направлением,скоростей звука и движения среды. Вычисленные результаты С, Cg, 4f и V2 на выходе блока 16 измерени представляются в цифровом виде. Ско рости С. и С2 могут быть не одинако выми ввиду пространственного разнесения акустических каналов 1 и 2.Поэтому в блоке 17 вычислений производится осреднение скорости распростр нения звука в соответствии с выражением:результирующая средняя скорость распространения звука в среде. Полученный результат в виде кода скорости Cpg, с выхода блока 17 подается в индикатор 18 для цифрового отображения. Вычисление результирующей скорости движения среды производится во втором блоке 19 вычислений, на входы которого подаются коды скоростей М и V со вторых выходов блока 16. Вычисление производится в соответствии с выражением: 1 где /f, про,- результирующая скорость движения среды. Код скорости Урез с выхода блока 19 подается в индикатор 20 также для отображения. Коды составляющих скоростей V и V 3 через первый и вто рой входы пеленгатора 21 подаются в сумматор 22, где происходит их сравнение по критерию больше - меньше В соответствии с результатом сравнения с выхода сумматора 22 поступает команда управления на вход коммутато ра 23 на входы которого таюхе поступают коды скоростей V и V. В соответствии с командой управления в блок 2k деления вводятся коды V и V в таком порядке, что отношение их и будет равно или меньше единицы. Код отношения скоростей является тан генсом абсолютного угла между одним из каналов 1 или 2 и направлением 32 движения среды. Упомянутый код с выхода блока 2 деления подается на вход шифратора 25. Каждому значению кода тангенса с заданной точностью шифратор вырабатывает код угла со знаком плюс или минус в зависимости от команды управления, поступающей с выхода сумматора 22 на его второй вход. Таким образом, устанавливается однозначность между соотношением скоростей и знаком угла. Блок 3 стандартных кодов на своем выходе формирует коды, соответствующие углам 180 и ЗбО, Через третий и четвертый входы пеленгатора 21 с третьего и четвертого выходов блока 16 поступает информация о знаках скоростей V и V,2 на два входа дешифратора 26. В зависимости от этой информацИИ на одном из четырех выходов дешифратора появляется команда разрешения. Выходы дешифратора таким образом соединены с первыми управляющими входами мультиплексоров 27 и 28, что обеспечивают пропускание через них информации в следующих комбинациях О и с6 180 и Qi 180 и -с . Збо и - о , где абсолютный угол, код которого формируется шифратором 25. Например, для второй комбинации чет рез мультиплексор 27 на вход второго сумматора подается код 180, а через мультиплексор 28 код угла минус с . В сумматоре 29 происходит сложение кодов, и результат с выхода сумматора 29 подается на вход индикатора 30 для отображения угла, характери- зующего направление движения среды относительно базы. Таким образом, благодаря соответствуюцему выполнению пеленгатора в устройстве обеспечивается возможность точно и однозначно определять направление движения среды в пределах от О до 360 . Формула изобретения Устройство для определения скорости распространения звука в среде и скорости движения среды, содержащее два акустических канала, расположенных взаимно перпендикулярно, каждый из которых состоит из двух акустичес