Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде Советский патент 1982 года по МПК G01H5/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКОЙ

СРЕДЕ

1

Изобретение относится к акустической технике, в частности к импульсным измерителям скорости распространения звука в жидкой среде, и может быть использовано для многократных стационарных измерений вертикального распределения скорости зву- 5 ка в естественных водоемах, океанах, морях и озерах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель профиля скорости звука в жидкой среде, ,Q содержащий излучатель, приемник и отражатель акустических колебаний, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, и электрическую схему возбуждения и регистрации акустических колебаний, подключенную к излучателю и приемнику 1. 15

Недостатком этого устройства является усложенный процесс измерения, требующий использования дополнительного оборудования для подъема и спуска контейнера с аппаратурой, например гидрологической ле- jo бедки, которая устанавливается на поддерживающем судне и платформе. Это приводит к значительным эксплуатационным затратам, особенно при многократных измерениях профиля скорости звука.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения профиля скорости звука в жидкой среде.

Указанная цель достигается тем, что в измерителе профиля скорости звука в жидкой среде, содержащем излучатель, приемник и отражатель акустических колебаний, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, и электрическую схему возбуждения и регистрации акустических колебаний, подключенную к излучателю и приемнику, отражатель выполнен в виде ряда элементов, установленных неподвижно относительно друг друга вдоль направления распространения акустического колебания.

На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя профиля скорости звука в жидкой среде; на фиг. 2 - вариант установки измерителя профиля скорости звука на тросе; на фиг. 3 - то же, на ферме; на фиг. 4 - вариант выполнения элементов отражателя различных геометрических размеров; на фиг. 5 - то же, для отражателя с различной пространственной ориентацией.

Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде содержит излучатель 1, приемник 2 и отражатель 3 акустических колебаНИИ, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, и электрическую схему 4 возбуждения и регистрации акустических колебаний, подключенную к излучателю 1 и приемнику 2. Отражатель 3 выполненный в виде ряда элементов 5, установленных неподвижно относительно друг друга вдоль направления распространения акустического колебания. Схема 4 вобуждения и регистрации акустических колебаний включает последовательно соединенные блок 6 запуска и блокинг-генератор 7, подключенный к излучателю 1, усилитель 8, соединенный с выходом приемника 2, регистратор 9 и измеритель 10 временных интервалов, подключенный одним входом к выходу блока 6 запуска, другим - к выходу усилителя 8, а выходом - к регистратору 9. Контейнер 11, с размешенными в нем излучателем, приемником 2 и схемой 4 возбуждения и регистрации, соединен с тросом 12 с поплавком 13 или закреплен на ферме 14. Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде работает следующим обраБлок б запуска с заданной дискретностью вырабатывает импульс для запуска блокинг-генератора 7 и измерителя 10 временных интервалов. Акустический импульс излучается излучателем 1 в направлении элементов 5 отражателя 3. На приемник 2 поступают сигналы, которые, пройдя усилитель 8, поступают на второй вход измерителя 10 временных интервалов. Через временные интервалы t, t2, ..., tj, ..., tji импульсы от излучателя 1 до элементов 5 отражателя 3 и обратно к приемнику 2 поступают на регистратор 9. По зарегистрированному результату определяется средняя скорость звука в слое жидкости между любыми двумя отражателями по формуле . 2(Lllizl} . ti - ti-1 где С;-средняя скорость звука в i-м слое; ti -(-расстояние ,от излучателя 1 и приемника 2 до i-ro и (i - 1)-го элементов 5 отражателя 3; t; ,1..1-время распространения ультразвукового импульса от излучателя I до i-ro и (i - 1)-го элементов 5 отражателя 3 и к приемнику 2. Профиль скорости звука С() определяется, например, по формуле С(1) а + + aiZ+a2t2+...-f а., , где t - расстояние от излучателя 1 и приемника 2 до отражателя-3; ttj,а,...ар.;-постоянные коэффициенты, которые находятся по известным значениям fj и Cj. Один из возможных вариантов размещения измерителя профиля скорости звука в жидкой среде выполняют следующим образом. Контейнер 11 располагают либо около поверхности воды, либо около дна, закрепленным на тросе 12 (фиг. 2), на котором также установлены элементы 5 отражателя 3 Вертикальное положение троса 12 обеспечивает притопленный поплавок 13. Другой возможный вариант размещения (фиг. 3) выполняют для мелкого моря. Контейнер 11 располагают у поверхности воды, элементы 5 отражателя 3 закрепляют на одной из опор фермы 14. С целью получения устойчивого ответного сигнала от элементов 5 отражателя 3, последние изготовляют либо различных геометрических размеров (фиг. 4), либо с одинаковыми размерами, но с различной пространственной ориентацией (фиг. 5). Изобретение упрощает процесс измерения профиля скорости звука в жидкой среде за счет уменьщения времени однократного измерения профиля скорости звука и исключения дополнительного оборудования для спуска и подъема контейнера, а также поддерживающего судна, что ведет к значительному сокращению эксплуатационных затрат при многократных измерениях профиля скорости звука в море. Формула изобретения Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде, содержащий излучатель, приемник и отражатель акустических колебаний, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, и электрическую схему возбуждения и регистрации акустических колебаний, подключенную к излучателю и приемнику, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, отражатель выполнен в виде ряда элементов, установленных неподвижно относительно друг друга вдоль направления распространения акустического колебания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы для измерения гидрофизических данных и методы их обработки. Киев, «Наукова думка, 1967, с. 107-112, рис. 1 (прототип).

11

фиг.1

0

1г

f