Способ определения скорости звука в жидких средах

(51)5 С 01 Н 5/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯД ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нжене .И.Не сшее ад ктронныи клю с. 17. (54) С ЗВУКА (57) И ческим пользо СК ТИ ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕДАХ обретение относи измерениям и мож ано для определся к акустиои, и ет быть и сти ия с и обработки, первый блок 11 умножеи последовательно соединенные регистр 12 памяти, второй блок 13 умножения, делитель 14 и блок 15Мщ 4 индикации, Выходы блока 5 задержки вд подключены к входам первой 1 и второй 2 излучающе-приемных антенн и регистра 12 памяти, входы первого 3 и второго 4 приемников соединены соответственно. с выходами первой 1 и второй 2 антенн, выходы первого 3 и вто 3 юш рого 4 приемников подключены соответственно к первым и вторым входам блока 9 измерения доплеровского сдви- .Вф га частоты и блока 10 автовзаимокор- Ъ реляционной обработки, выходы синхронизатора 7 соедичены с входами передатчика 6, схемы 8 сброса, с третьими входами блока 9 измерения доплеровского сдвига частоты и блока 10 я к акустичес быть использо определенияпри исследов расширениесчет обеспеч ения измеректа.влена стр уктур- ствлесущ ния способа.Устройство для оти звука в жидких спервую 1 и вторую 2ные антенны, первыйемники, блок 5 задесинхронизатор 7, схем9 измерения доплеровсктоты, блок 1 О автовза ения скорос содержит ающе-прием" торой 4 приередатчик 6 у 8 сброса, бло ого сдвига час- имокорреляционпр еделредахизлуч3 и вржки п(71) Дальневосточное вьное морское училище имвельского(56) Простаков А,Л. Элек океану. - Л.: Судостро Изобретение относит ким измерениям и может ано, в частности, для корости звука в воде иях Мирового океана. Цель изобретения -бласти применения за ния возможности провед ий с движущегося объе На чертеже предста ная схема устройства дзвука, в частности, в воде при гидрологических исследованиях Мировогоокеана. Цель изобретения - расширениеобласти применения за счет обеспечения возможности проведения измеренийс движущегося объекта. В исследуемуюсреду излучают акустические сигналыпри помощи двух антенн. Принимаютэхо-сигналы в процессе взаимного перемещения точек излучеппя-приема иотражения. Измеряют доплеровскийсдвиг частоты и момент времени, прикотором значения коэффициентов автои взаимной корреляции равны междусоб " находят скорость звука поопределенной формуле, 1 ил.автовзаимокорреляционной обработкии с первым входом блока 5 задержки,выход передатчика 6 подключен к вторым входам блока 5 задержки и второго блока 13 умножения и к четвертому входу блока 9 измерения доплеровского сдвига частоты, первый и второй входы первого блока 11 умножения соединены соответственно с выходами блока 9 измерения доплеровскогосдвига частоты и блока 10 автовзаимокорреляционной обработки, а второй .и третий входы делителя 14 соединенысоответственно с выходами схемы 8сброса и первого блока 11 умножения.Способ определения скорости звука основан на следующем,При перемещении источника и приемника звука относительно отражающейповерхности возникает эффект Доплера, На выходе приемной антенны имеетместо эхо-сигнал с частотой, отличающейся от излучаемой частоты И) навеличину доплеровского сдвига. 25 2 КЧсоя 9/с,Г 3 где Ч - . 8 скорость объекта (судна);угол между направлениемизлучения звука и плоскостьюизлучающе-приемных антенн;скорость звука в среде. ЗО 40 Ч= сГ/4 Ксоз 8,Кроме тдго, курсовая скоростьопределяется по Формуле Ч х = 8/4 с,где ь - время, при котором значениекоэффициента автокорреляции равно 45значению коэффициента взаимной корреляции оКурсовые скорости одного и тогоже объекта, измеренные доплеровскими автовзаимокорреляционным методами, 5 Оравны, что делает правомерным. зависимостьсГ /4 Есоя 0 = 8/4 ь,из которой следует, чтос щ ЯЕсояЮГ ь55 Способ определения скорости звукаосуществляют следующим образом. При. этом для уменьшения влияния изменения угла 0 используют две приемно-излучающие антенны с базой Я. 35 При ориентации этих антенн по диаметральной плоскости судна курсовую скорость судна (Ч) определяют по Формуле При подаче питания по команде синхронизатора 7 в передатчике 6 Формируется излучаемый импульс, которык через блок 5 задержки, при прмощи которого формируется угол О между направлением излучения и плос-. костью антенн, подается на антенны 1 и 2 (представляющие собой линейные решетки, состоящие из отдельных преобразователей,.питание к которым подается от блока 5 с небольшим сдвигом по Фазе), Антенны 1 и 2 излучают звук в сторону отражающей поверхности. Отраженный от грунта сигнал принимают на антенны 1 и 2, с выходов которых сигнал поступает на входы приемников 3 и 4, где эхо-сигналы приводятся к виду, приемлемому для об работки в блоке 9 происходит разделение сигналов, усиление, преобразование по частоте и т.д,). В блоке 9 путем сравнения излучаемой частоты Г и принимаемой частоть 1 измеряют доплеровский сдвиг частоты Г . Во время этого цикла работы сикх онизатор 7 отключает блок 10. При следующем цикле измерений по команде синхронизатора 7 отключается от обработки эхосигналов блок 9. При этом передатчик 6 Формирует излучаемый импульс, поступающий на антенны 1 и 2 без сдвига по Фазе (за счет отключения блока 5 задержки по команде синхронизатора 7).о В этом случае угол излучения 8 = 90 и эхо-сигналы с выходов антенн 1 и 2 через приемники 3 и 4 поступают на входы блока 10. В блоке 10 регистрируют значения коэффициентов автои взаимной корреляции, сравнивают их и определяют время о, в , при котором значение коэффициента автокорреляции равно значению коэффициента взаимной корреляции. Сигналы с выходов блоков 9 и 10 поступают на первый блок 11 умножения, с выхода которого сигнал вида Г Ф поступает на делитель 14. Одновременно на делитель 14 поступает сигнал вида ЯЕсоя 9, который формируется во втором блоке 13 умножения, на входы которого подаются масштабный коэффициент, пропорциональный Я, частота излучаемого сигнала Й с выхода передатчика 6 и сояс вьг хода регистра 12 памяти, .вход которого .подключен к выходу блока 5 задержки. С выхода делителя 14 информация о скорости звука в среде поступает на блок 15 индикации.158 ставитель Д. Шихред Л,Олийнык Лазаренк рректор Т,М едакт Заказ 2004 Тираж 418 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарин При следующем цикле по команде синхронизатора 7 через схему 8 сброса осуществляется сброс информации на выходе делителя 14, блоке 15 индика" ции и установка блоков 9 и 10 в исходное состояние для последующих измерений. Затем цикл измерений, в соответствии с режимом работы синхронизатора 7, повторяется. Формула изобретения Способ определения скорости звука в жидких средах, включающий излучение звука и прием эхо-сигналов после отражения в исследуемой среде при помощи не менее чем двух излучающе-приемных антенн, измерение параметров принятых эхо-сигналов и определение с их учетом скорости звука, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путем 0181 6обеспечения воэможности проведенияизмерений с движущегося объекта, излучение и прием звука осуществляютв процессе взаимного перемещения точек излучения и отражения звука, измеряют доплеровский сдвиг Г часто"ты эхо-сигналов, регистрируют зависимость от времени коэффициентов автои взаимной корреляции эхо-сигналови определяют момент времени Т, прикотором значения этих коэффициентовравны между собой, а скорость звукав исследуемой среде определяют поформулес = Яйсоз /И Т;. где Я - расстояние между излучающеприемными антеннами;20 Г - частота излучаемого звука;6 - угол между направлением излучения звука и плоскостью излучающе-приемных антенн.