SU1465715A2 - Гидрологический измеритель скорости звука - Google Patents
Гидрологический измеритель скорости звука Download PDFInfo
- Publication number
- SU1465715A2 SU1465715A2 SU864048256A SU4048256A SU1465715A2 SU 1465715 A2 SU1465715 A2 SU 1465715A2 SU 864048256 A SU864048256 A SU 864048256A SU 4048256 A SU4048256 A SU 4048256A SU 1465715 A2 SU1465715 A2 SU 1465715A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- switch
- meter
- simulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени скорости ультразвука в жидкост х и газах, в частности при проведении гидрофизических исследований морей и океанов. Цельи изобретени вл етс повышение достоверности результатов измерени путем обеспечени оперативного контрол стабильности характеристик измерител в процессе измерений. Введение в измеритель дополнительных блоков: имитатора эхо-сигналов, второго коммутатора , одновибратора, резистора и блока формировани командных сигналов , позвол ет в процессе измерений проводить оперативный контроль стабильности характеристик электронного тракта и неисправностей измерител путем подключени к электронному тракту имитирующих эхо-сигналов, характеристики которых близки к характеристикам реальных эхо-сигналов, а погрешность задани временного интервала определ етс нестабильностью генератора опорных импульсов. По полученным значени м контролируемой скорости и установленного в процессе лабораторных испытаний допуска суд т о работоспособности измерител и достоверности предшествующих результатов . 2 ил. $ (/
Description
1
Изобретение относитс к измеритель ной технике, может быть использовано дл измерени скорости ультразвука в жидкост х и газах, в частности при проведении гццрофизических исследова кий морей и океанов, и вл етс усовершенствованием изобретени по- авт. св. Ь 1255871.
Цель изобретени - повьппение достоверности результатов измерени пу- тем обеспечени операт1шного контрол стабильности характеристик измерител в процессе измерений.
2 .
На фш . 1 представд ена структурна схема гидрологического измерителЛ скорости звука; на фиго 2 - временные диаграммь, по сн ющие его работу.
Гидрологический измеритель скорог сти звука (фиг. 1) содержит последовательно соединенные управл емьп генератор , формирователь 2 импульсов, делитель 3 частоты, распределитель 4 импульсов, генератор 5 возбуждающих импульсов, ограничитель 6, усилитель 7, компаратор В, первый RS-триггер 9, первый коммутатор 10, интегратор П и синхронный фильтр 12, -выход ко
О) О1
4j
СП
гч
314
торого соединен с входом управл емого генератора 1, а к выходу последнего подключены последовательно соединенные лини 13 св зи и регистратор 14, деши|)ратор 15, первый, второй и третий входы которого сос динены соответственно с первым, вторым и третьим выходами распределител А импульсов , четвертьш вход - с выходом делител 3 частоты, а первый выход - с управл ющим входом компаратора 8 и управл ющим входом сишгронного фильтра 12, второй RS-триггер 16, выход которого соединен с информаци- онным входом первого коммутатора 10, S-вход - с первым выходом распределител 4 импульсов, R-Бход - с вторым выходом дешифратора 15 и R-входом .первого RS-триггера 9, измерительную чейку 17, подключенную к выходу генератора 5 возбуждающих импульсов и состо щую из электроакустического преобре1зовател 18, первого 19 и второго 20 отражателей, имитатор 21 эхог сигналов, включающий последовательно соединенные генератор 22 опорных импульсов , счетчик 23 и формирователь 24 имитирующих эхо-сш налов, одновиб- ратор 25, вход которого подключен к первому выходу распределител 4 импульсов , а выход - к входу Установка счетчика 23, второй коммутатор 26, первый информационньй вход кото-, рого соединен с выходом формрфовате- л 24, а выход - с входом ограничител 6, резистор 27, подключенный к второму информационном входу вто
5 о
5
15
рого коммутатора 26, и блок 28 формировани командных сигналов, который св зан через линию 13 св зи с первым управл ющим входом второго коммутатора 26 и входом генератора 22 опорных импульсов, а второй управл ющий вход второго коммутатора 26 подключен к первому выходу распределител 4 импульсов.
Устройство работает следующим образом о
Управл емый генератор 1 генерирует синусоидальный высокочастотный сигнал с частотой F,-, преобразуемый формирователем 2 импульсов в последовательность пр моугольньтх и.-1пуль- сов, котора поступает на вход делител 3 частоты, имеющего коэффициент делени и.
Последовательность импульсов (фиг. 2а) с выхода делител 3 частоты подаетс на вход распределител 4 импульсов и четвертый вход дешифратора 15. По фронту импульса (фиг.. 26) с первого выхода распределител 4 импульсов генератор 5 возбуждающих импульсов вырабатывает короткий импульс (фиг. 2к), а второй RS-триггер 16 устанавливаетс в состо ние логической единицы (фиг. 2п).
Измеритель имеет два режима работы: Измерение и Контроль. Второй коммутатор 26, в качестве которого может быть использован аналоГовьй коммутатор типа 590 КНЗ, осуществл ет , функцию переключени режимов работы , приведенную в таблице.
Управл ющие входы коммутатора 26 Уровни сигнала на управл ющих входах Реализуемое соединение; выход 24 - вход 6 выход 27 - вход 6 Режим работы измерител
В режиме Измерение на первый управл ющий вход второго коммутатора 26 и вход генератора 22 опорных импульсов с выхода блока 28 формировани командных сигналов через линию 13 св зи поступает сигнал (фиг. 2д) соответствующий уровню логического нул . При этом генератор 22 опорных импульсов запираетс и на его выходе
1 2 1
О ,0 О 1 1 1 10
Измерение Контроль
отсутствует сигнал (фиг. 2ж) опорной частоты Fof, , а второй коммутатор 26 устанавливаетс в разомкнутое положение , что обеспечивает отключение . gg вькода имитатора 21 эхо-сигналов от измерительной части схемы измерител . Короткий импульс (фиг. 2к) с выхода генератора 5 возбуждающих импульсов возбуждает электроакустичес514657
кий преобразователь 18 измерительной чейки 17. Электроакустический пребразователь 18 излучает в исследуемую среду ультразвуковой импульс. В результате отражений излученного импульса от первого 19 и второго 20 отражателей в электроакустическом преобразователе 18 возбуждаютс два эхо-сигнала (фиг, 2к). Временной ин- ю тервал между эхо-сит-налами определ етс рассто нием L между отражател ми 19 и 20 (акустической базой) и скоростью С распределени ультразвука в исследуемой среде. Полученные 15 эхо-сигналы поступают на вход ограничител 6.
В режиме Контроль на первый управл ющий вход второго коммутатора 26 и вход генератора 22 опорных им- 20 пульсов с выхода блока 28 формировател командных сигналов через линию 13 св зи поступает сигнал (фиг. 2д), соответствуюЕЦий уровню логической единицы. При этом генератор 22 опор- 25 ых импульсов пер водитс: в режим геерации и на его выходе формируетс оследовательность(фиг. 2ж) пр могольных импульсов опорной частоты jj , а второй коммутатор 26 устанав- до иваетс в одно из двух положений, предел емое сигналом (фиг. 26) с ервого выхода распределител 4 имульсов . При наличии импульса на этом выходе второй коммутатор 26 устанавливаетс в положение,- при котором параллельно выходу генератора 5 озбуждающих импульсов подключаетс резистор 27, шунтирующий электроакустический преобразователь 18, с целью предотвра1 1ени излучени им в режиме Контроль зондирующего акустического сигнала и как следствие, исключени вли ни отраженных акустических эхо- сигналов на работу измерител в этом режиме.
По фронту импульса (фиг. 26) с первого выхода распределител 4 импульсов одновибратор 25 формирует короткий отрицательный импульс (фиг. 2е ),д поступающий на вход установки счетчика 23 и определ ющий начало цикла формировани имитирующих эхо-сигналов. На счетный вход счетчика 23 поступает сигнал (фиг. 2ж) опорной частоты Fpn .g с выхода генератора 22 опорных импульсов . Коэффициент m пересчета счетчика устанавливаетс таким, чтобы выполн лось соотношение
35
15
m
. 2 (Ьг- LO
(1)
5 о
g
5
где L, и 1,2 рассто ни от электроакустического преобразовател до первого 19 и второго 20 отражателей соответственно; Сц - контрольное значение
скорости звука из заданного диапазона измерений .
На выходе счетчика 23 формируютс два пр моугольных импульса (фиг. 2з), временные положени которых соответствуют временным положени м эхо-сигналов , получаемых с электроакустического преобразовател 18 в режиме Измерение при скорости звука С к в исследуемой среде.
Ьшульсы с выхода счетчика 23 поступают на вход формировател 24 им«т- тируюп;их эхо-сигналов. Последний может быть выполнен из последовательно соединенных резистора и катушки индуктивности . Значени сопротивлени и индуктивности этих элементов выбираютс такими, чтобы колебательна система, образующа с при подключении формировател 24 к электроакустическому преобразователю 18, обеспечивала при ее возбуждении импульсами с выхода счетчика 23 формирование на входе ограничител 6 имитирующих эхо-сигналов с характеристиками, близкими к характеристикам эхо-сигналов, получаемых на электроакустическом преобразователе 18 при отражении зондирующего импульса от отражателей 19 и 20.
Импульсы (фиг. 2и) с выхода формировател 2А поступают на первый информационный вход второго коммутатора 26, который по спаду импульса (фиг. 2б) с выхода распределител 4 импульсов отключает резистор 27 и подключает выход формировател 24 к входу ограничител 6. Таким образом, в режиме Контроль на вход ограничител 6 поступает два-электрических импульса (фиг. 2к), имитирующих эхо- сигналы.
Последующее преобразование сигналов , поступающих на вход ограничител 6, не зависит от режима работы измерител и осуществл етс следующим образом.
А6571
Сигналы с выхода ограничител 6, предотвращающего перегрузку входа усилител 7 в момент формировани возбуждающего импульса (фиг. 2к)
усиливаютс усилителем 7 и поступают на информационный вход компаратора 8, стробируемого импульсом (фиг. 2л) с первого выхода дешифратора 15. Длительность стробирующего импульса обе-ю спечивает формирование сигналов (фиг. 2м) на выходе компаратора 8 только во врем приема первого и второго эхо-сигналов в режиме Измерение или первого и второго импульсов, is имитирующих эхо-сигналы, в режиме Контроль. Помехозап ищенность компаратора 8 обеспечиваетс выбором величины напр жени на его опорном входе (не показан) , заведомо превьпаающей 20 уровень шумов.
Последовательности пр моугольных импульсов (фиго 2м) с выхода компаратора 8 поступают на S-вход первого RS-триггера 9. По фрЬнту первого им- 25 пульса первой импульсной последовательности первый RS-триггер 9 устанавливаетс в состо ние логической е:щ- ницы (фиг. 2о)..Возвращение выхода первого RS-триггера 9 в состо ние логи- }0 ческого нул происходит по фронту сиг- нала {фиг. 2н), поступающего на R- вход этого триггера с второго выхода дешифратора 15. Временное положение этого сигнала (фиг. 2н) определ етс импульсами (фиг. 2в) с второго выхода распределител 4 импульсов и последовательностью импульсов (фиг. 2а) с
р частотой - с выхода делител 3 чап40
стоты, поступающих соответственно на второй и четвертый входы дешифратора 15. Аналогично на выходе первого RS- триггера 9 формируетс импульс (фиг. 2о), соответствующий второй45
импульсной последовательности (фиг, 2м) на S-входе данного триггера . Длительности первого 1, и второго С импульсов (фиг. Зо) на выходе первого RS-триггера 9 определ ют вре- 50 м интегрировани интегратора 11 н соответствуют выражени м: в режиме Измерение
- . 1 t; Т - (2 1И М
tJau
V,
2,5 Т,- (21;,д,„+2€(Б) ) (3)
ю is 20
25 }0 - н
период сигнала (фиг. 2а) на выходе делител 3 часто ты;
(б) врем прохождени ультразвукового колебани между первым 19 и вторым 20 отражател ми (на базовом рассто нии L) ;
-ri врем прохождени ультразвукового колебани между электроакустическим преобразователем 18 и первым отражателем 19 (на рассто нии L,) ;
L - задержка при передаче между моментами запуска генератора 5 возбуждающих импульсов и излучением акустического импульса электроакустическим преобразователем 18;
llnp задер жа при приеме между
моментом прихода отраженного акустического сигнала, , возбуждающего электроакустический преобразователь 18 и моментом срабатьюани первого RS-триггера 9;
Т, - задержка в волноводе (не показан }электроакустического преобразовател 18,
в режиме Контроль
, 1,5 Ту - (
од Vtт
+
+ пр ); . (А)
2,,5 Т ч, - (C,+ i cr+ c.+ 2mTon +
. + I/
од
+ -г +1
Пр
), (5)
где
Oft
1, - задержки в одСек ,
новибраторе 25, счетчике Г 23, формирователе 24 и втором коммутаторе 26 соответственно; длительность импульса
(фиг. 2е) установки счетчика 23, формируемого однови- братором 25;
Топ - период следовани импульсов на выходе генератора 22 опорных импульсов. Пары импульсов с первого RS-триггера 9 (фиг. 2о) поступает на управл ющий вход первого коммутатора 10. Информационный вход первого коммутатора 10 соединен с выходом второго RS тpиггepa 16, уровень сигнала на
914
котором (фиг. 2п) определ ет направление интегрировани интегратора 11. Уровень сигнала на выходе второго RS-триггера 16 соответствует логической единице в течение времени меж- ду фронтом импульса с первого выхода (фиг. 26) распределител 4 импульсов и фронтом первого импульса (фиг. 2н) с второго выхода дешифратора 15 и ло- гическому нулю в остальное врем цикла , что, как следует из временных диаграмм , определ ет формирование на входе интегратора 11 (выходе первого коммутатора 10) пары импульсов
(фиг. 2р) - импульса положительной пол рности длительностью в режиме Измерение ипи С в режиме Контроль и импульса отрицательной пол рности длительностью С дл соответствующего режима.
Величина приращени напр жени на выходе интегратора 11 (фиг. 2с) после окончани цикла зар д - разр д пропорциональна в режиме Измерение раз разности длительностей и , определ емых выражени ми (2) и (3), а в режиме Контроль - разности длительностей 1, определ емых выражени ми (4) и (5). Напр жение с выхода интегратора 11 через синхрон- ньй фильтр 12, управл емый стробирую- Щим сигналом (фиг. 2л) с первого выхода деши |ратора 15, поступает на управл ющий вход управл емого генерато- ра 1 (фиг. Зга),
Приращение частоты выходного сигнала управл емого генератора 1 пропорционально входному напр жению на его управл ющем входе, т.е. пропорци- онал ьно в режиме Измерение разно сти длительностей ,„ и , котора , как следует из выражений (2) и (3), равна
lu Чи
С(61
(6)
а в режиме Контроль - разности длительностей LIK котора , как следует из выражени (4) и (5), равна
-1и тТ on - Тц(7)
и не зависит от паразитных задержек в электронно-акустическом канале измерител , определ ющих погрешность измерени или контрол скорости звука .
Функционирование замкнутой автоматической системы направлено на выпол1510
некие в установившемс режиме следук дих равенств:
в режиме Измерение
7 Г- Т
-с(б) и
режиме Контроль тТсп
(8)
(9)
в режиме Измерение с учетом того , что
о- 2 L
с(Б С
(10)
Т -
W р
(И)
из выражени (8) следует, что частота выходного сигнала управл емого генератора 1
пС
2 L
(12)
и при определенных длине измерительной базы L и значении коэффициента делени делител 3 частоты определ етс только скоростью распространени звука в исследуемой среде и не зависит от паразитных задержек в электронно-акустическом канале измерител .
В режиме Контроль из выражений (9) и (П) следует, что частота вьг- ходного сигнала управл емого генератора 1
FCK Г (13)
и при определенных значени х коэ44 1- циентов п и га определ етс только пе- периодом Т о„ следовани импульсов выходного сигнала генератора 22.
Частотный сигнал с выхода управл емого генератора 1 через линию св зи поступает на регистратор 14.
Дл осуществлени контрол характеристики преобразовани электронного тракта измерител скорости звука с допустимой погрешностью С А on значение относительной нестабильности. . ходного сигнала генератора 22 опорных импульсов, как следует из выражений (8) (10) должно удовлетвор ть требованию
Лг
ЛС АОП
(14)
I при допустимом значении
3 -10 МО и значении С к
1500 мс , соответствующем середине задаваемого дл гидрологических измерителей диапазона измерени скорости
звука от С ммч 1ДОО мс- до Смаке
1600 мс , отражающего реальные значени существующих скоростей звука в Мировом океане, значение сЯог должно быть сГог fe 2 . Указанное значение может быть обеспечено применением в генераторе 22 кварцвво
Claims (1)
- Формула изобретени Гидрологический измеритель скоро сти звука по авт. св. V 1255871, отличающийс тем, что, с целью повышени достоверности результатов измерени , он снабжен имитатором эхо-сигналов, выполненным иго резонатора типа РК 170БВ-14БП5 длкоторого 1 ,510 без применени последовательно соединенных генера- каких-либо мер термостабильности.тора опорных импульсов, счетчика иПри необходимости уменыиенрш может быть применена термостабилизаци генератора 22.Длительность СООА импульса на вько- „ де одновибратора 25 должна удовлетвоформировател имитирующих эхо-сигна лов, одновибраторюм, выход которого соединен с входом Установка счетч ка, вторым коммутатором, первый информационный вход которого соединен с выходом формировател имитирующих эхо-сигналов, резистором, подключенным к второму информационному входу 25 второго коммутатора, и блоком формировани командных сигналов, выход ко торого посредством линии св зи подключен к управл ющему входу генератора опорных импульсов и первому упр ть соотношениюосч 1,5 Т, - тТОП(15)где 00,,- врем , необходимое дл ус- тановки счетчика 23 в исходное состо ние. По данным о погрешности генератора 22 опорных импульсов и допустимой зо Р л ющему входу второго коммутатора.температурной (или иной) погрешности электронного тракта, вы вленной в процессе лабораторных испытаний, получают достоверные данные о пределах (допусках) ухода значени скорости С в режиме Контроль, соответствующих нормальной работоспособности электронного тракта гидрологического измерител скорости звука,.В процессе эксплуатации оператор периодически переводит измеритель в режим Контроль дл определени скорости С |. Выход допуска свидетельствует об уходе характеристик электронного тракта или по в.пении неисправности.Таким образом, использование в измерителе дополнительных блоков: имитатора эхо-сигналов, второго коммутатора , одновибратора резистора и блока формировани командных сигналов.35второй управл ющий вход второго коммутатора соединен с входом одновибратора и первым выходом распределител импульсов, а выход - с входом ограничител при этом отношение коэффициента m пересчета счетчика к частоте pQn генератора опорных импульсов выбрано из соотношени40ОП2 (L г - Li ) С.4550где L и L - рассто ни от электроакустического преобразовател до первого и второго отражателей соответственно; контрольное значение скорости звука из заданного диапазона измерений .5715 2позвол ет в процессе измерений проводить оперативный контроль стабильности характеристик электронного тракта и вы вл ть неисправности, что повышает достоверность результатов измерений.Формула изобретени Гидрологический измеритель скорости звука по авт. св. V 1255871, отличающийс тем, что, с целью повышени достоверности результатов измерени , он снабжен имитатором эхо-сигналов, выполненным из10формировател имитирующих эхо-сигналов , одновибраторюм, выход которого соединен с входом Установка счетчика , вторым коммутатором, первый информационный вход которого соединен с выходом формировател имитирующих эхо-сигналов, резистором, подключенным к второму информационному входу 5 второго коммутатора, и блоком формировани командных сигналов, выход которого посредством линии св зи подключен к управл ющему входу генератора опорных импульсов и первому упзо Р л ющему входу второго коммутатора.35второй управл ющий вход второго коммутатора соединен с входом одновибратора и первым выходом распределител импульсов, а выход - с входом ограничител при этом отношение коэффициента m пересчета счетчика к частоте pQn генератора опорных импульсов выбрано из соотношени40ОП2 (L г - Li ) С.где L и L - рассто ни от электроакустического преобразовател до первого и второго отражателей соответственно; контрольное значение скорости звука из заданного диапазона измерений .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864048256A SU1465715A2 (ru) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Гидрологический измеритель скорости звука |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864048256A SU1465715A2 (ru) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Гидрологический измеритель скорости звука |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1255871 Addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1465715A2 true SU1465715A2 (ru) | 1989-03-15 |
Family
ID=21230568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864048256A SU1465715A2 (ru) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Гидрологический измеритель скорости звука |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1465715A2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2599916C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море |
-
1986
- 1986-04-07 SU SU864048256A patent/SU1465715A2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР К 1255871. кл. G 01 Н 5/00, 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2599916C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009014715A (ja) | 流量計の試験用の流れシミュレーション用回路 | |
US3727454A (en) | Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids | |
SU1465715A2 (ru) | Гидрологический измеритель скорости звука | |
SU1255871A1 (ru) | Гидрологический измеритель скорости звука | |
EP1798529B1 (en) | Ultrasonic gas flow meter | |
RU2085858C1 (ru) | Ультразвуковой способ определения объема продукта, прошедшего по трубопроводу, и устройство для его осуществления | |
JPS6042405B2 (ja) | パルス式超音波ドツプラ−流速計 | |
SU451031A1 (ru) | Ультразвуковой измеритель дальности | |
SU930169A1 (ru) | Способ определени рассто ни до места повреждени линии св зи | |
SU949352A2 (ru) | Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред | |
RU2006002C1 (ru) | Устройство для поверки частотно-импульсных расходомеров | |
SU1101691A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры газовых сред | |
RU2165085C2 (ru) | Устройство для измерения скорости потока вещества | |
SU1384960A2 (ru) | Устройство дл измерени скорости ультразвука | |
SU1114945A1 (ru) | Устройство дл определени прочности бетона | |
RU1820230C (ru) | Устройство дл измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний | |
SU847184A1 (ru) | Импульсный измеритель скорости ультра-зВуКА | |
SU1059432A2 (ru) | Ультразвуковой расходомер | |
SU1379644A1 (ru) | Измеритель скорости звука | |
SU1500837A1 (ru) | Ультразвуковой расходомер | |
SU1234767A1 (ru) | Измеритель скорости ультразвука | |
JPH0117090B2 (ru) | ||
RU2052768C1 (ru) | Ультразвуковой измеритель расстояния | |
RU1812446C (ru) | Способ измерени приращени скорости ультразвуковых волн | |
SU1608432A1 (ru) | Устройство дл измерени скорости ультразвука в твердых и жидких средах |