Способ измерения скорости звука

ЗОБ 56 Е б о,О . Союз Соввтскик циалистическит Рвспуолик ВРЕТЕ Н ИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 исимое от авт. с детельстваМ аявлено 25,Ч 11,1969 (Ло 135177618-10) с присоединениемПриоритетОпубликовано 21 1Лата опубликован киКомитет по делам заоретвний и открыли при Совете Министров СССР. Гуменюк, Ю. Г. Дерябин и Г. М, Кузнецо явитель ПОСОБ ИЗМЕРЕНИ ОСТИ ЗВУК выси Изобретение может быть использовано для контроля за ходом химических процессов, в ультразвуковых расходомерах и т. д.Известные способы измерения скорости звука обладают тем недостатком, что при измерении возникает дополнительная фазовая погрешность, а следовательно, и погрешности измерения скорости звука за счет многократных отражений ультразвуковых колебаний от поверхностей излучающего и приемного преобразователей.По предлагаемому способу напряжение генератора модулируют по фазе с частотой модуляции, период которой сравним со временем распространения звука в контролируемой среде, замеряют мгновенную разность фаз и усредняют по периоду модуляции.Указанные отличия позволяют по ть точность измерения.Предлагаемый способ заключается в следующем.Высокочастотное напряжение с выхода генератора модулируется по фазе и преобразуется в ультразвуковые колебания, которые вводятся в контролируемую среду. Полагая, что коэффициент отражения от поверхности раздела контролируемая среда - приемник или излучающий преобразователь мал, можно представить, что кроме основного сигнала на вход приемного преобразователя приходит только первый отражеттный сигнал, фаза и амплитуда которого отличны от основного.Результирующсе колебание, преобразованное в напряжение, будет иметь фазу, отлич 5 ную от фазы основного сигнала, что приводитк возникновению ошибки измерения, величина которой меняется при изменении фазы основного сигнала за счет удвоенного пути для отраженного сигнала. При наложении фазовой 10 модуляции вектор основного сигнала колеблется относительно среднего положения с частотой модуляции и амплитудой, определяемой амплитудой фазовой модуляции.При низкой модуляционной частоте, период 15 которой намного больше времени распрострапения звука в контролируемой среде, вектор отраженного колебания колеблется почти синхронно с колебаниями основного сигнала и между ними будет постоянный сдвиг фаз, 20 определяющий реверберационную погрешность. Для модуляционной частоты, период которой соизмерим со временем распространения звука в контролируемой среде, вектор отраженного сигнала не успевает за колеба ниями вектора основного сигнала. Это приводит к тому, что разность фаз между ними также колеблется около своего среднего значения с амплитудой, которая определяется как амплитудой фазовой модуляции, так и модуляциЗ 0 онной частотой. Если представить, что вектор301556 1,(2 з 1 п Ыо) = О Предмет изобретения Составитель В. КарбачинскийИ. Хейфиц Техред Е. Борисова Корректор Н. Рождественска едакт Тираж 473 открытий прп Со кая наб д 4/6 Изд616а по делам изобретений Москва, Ж, Ра 1 Заказ 1367/14ЦИ 11 ИЛИ Ком Поди испо стров СССР)сновного сигнала неподвижен, то вектор от 1 аженного сигнала будет колебаться около ;воего среднего значения, приближаясь по ме 1 е роста амплитуды фазовой модуляции и ча;тоты к вектору основного колебания, занидая все максимально возможные положения .лева и справа от него.При усреднении мгновенной разности фаз 1 апряжения с выхода генератора и приемноо преобразователя по периоду модуляции по 1 ученный результат будет близок к значению разы основного сигнала, если между модуляионной частотой, временем распространения :вука и амплитудой фазовой модуляции бутет выполнено следующее соотношение: 15 де: Уо - цилиндрическая функция нулевогопорядка, 20тр - амплитуда фазовой модуляции,Й - модуляционная частота,1 о - время распространения звука вконтролируемой среде. 25На чертеже показана блок-схема реализации предлагаемого способа.На блок-схеме показаны генератор 1, фазовый модулятор 2, излучающий 8 и приемный 4 4преобразователи, фазоизмерительное устройст. во б и интегрирующее устройство б. Высокочастотное напряжение от генератора 1, модулированное по фазе, преобразуется в преобразователе 3 в ультразвуковые колебания, которые вводятся в исследуемую среду. В приемном преобразователе 4 ультразвуковые колебания преобразуются в высокочастотное напряжение, которое подается на вход фазометра б. На другой вход фазометра подается высокочастотное напряжение с выхода генератора 1. Выходное напряжение фазометра, пропорциональное мгновенному значению разности фаз, после усреднения в интеграторе б является мерой скорости звука, свободной от реверберационной ошибки. Способ измерения скорости звука, основан. ный на сравнении фаз напряжения с выходов генератора и приемного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, напряжение генератора модулируют по фазе с частотой модуляции, период которой сравним со временем распространения звука в контролируемой среде, замеряют мгновенную разность фаз и усредняют по периоду модуляции.