Устройство для определения скорости распространения звука в среде и скорости движения среды

Союз СоветскиаСочиапистическиаРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 90576/(51)М. Кл.6 01 й 29/00 0 01 Р 5/00 Ъеударетювый комитет СССР ае девам изаервтвиий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИРАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА 8 СРЕДЕ И СКОРОСТИДВИЖЕНИЯ СРЕДИ Изобретение относится к исследованиям материалов и может быть использовано в гидрологии для определения параметров движущейся среды,Известно устройство для измеренияскорости потока жидкости, состоящее иэ акустического канала, ждущего генератора, йзмерителя разности вре. менных интервалов 1 1.Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет измерять скорость распространения звука в среде и направление движения среды.Наиболее близким к изобретению йо технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения скорости звука в среде и скорости движения среды, содержащее два акустических канала, расположенных взаимно перпендикулярно, каждый из которых состоит из двух акустических встречно-параллельных подканалов, включающих в себя излучающий преобразователь и приемный 2преобразователь, последовательно со,единенные генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающимпреобразователям каждого подканала,блок измерений,вторые входы котороф го соединены с соответствующими приемными преобразователями каждого подканала, блок вычислений и индикатор,последовательно соединенные второйблок вычислений, вход которого соединен со вторым выходом блока иэмевений, и второй индикатор2 1.Недостатком данного устройстваявляется невозможность измерения направления движения среды.Цель изобретения - обеспечениеизмерения направления движения среды.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено пеленгатором, выполненным в виде последовательно соединенных сумматора, коммутатора, блока деления и шиФратора,второй вход которого соединен с выходом сумматора, а второй и третийвходы коммутатора соединены соответственно С первым и вторым входом сумматора и через первый и второй вхо, ды пеленгатора - со вторым выходомблока измерений, дешифратором, входы которого соединены через третийи четвертый входы пеленгатора стретьим и четвертым выходами блокаизмерений, двумя мультиплексорами,первые входы которых соединены с со" 1 Оответствующими выходами дешиФратора,последовательно соединенными вторымсумматором, включенныл между выходайи мультиплексоров и третьим индикатором, а также блоком стандартных 15кодов, выход которого соединен совторым входом первого мультиплексора, а второй вход второго мультиплексора - с выходом шифратора,На чертеже изображена блок-схема гоустройства.Устройство для определения скорости распространения звука в среде искорости движения среды, содержитакустические каналы 1 и 2, расположенные взаимно перпендикулярно, каждый из которых состоит из расположенных встречно-параллельно акустических подканалов 3 и 4 и акустических подканалов 5 и 6. В состав каждого подканала входит движущаясясреда и размещенные на расстояниибазы Б соответственно излучающиепреобразователи 7 " 10, приемныепреобразователи 11 - 14, Кроме того,устройство содержит последовательносоединенные генератор 15 зондирующихимпульсов, соединенный с излучающими преобразовэтеляии 7 - 10, блок16 измерений, вторые входы которого 411соединены с приемными преобразователями 11 - 14, блок 17 вычислений ииндикатор 18, последовательно соединенные второй блок 19 вычислений,вход которого соединен со вторымивыходами блока 16 измерений, и второйиндикатор 20, а также пеленгатор 21,выполненный в виде последовательносоединенных сумматора 22, коммутатора 23, блока 24 деления и шифратора 5 В25, второй вход которого соединен свыходом сумматора 22, а второй и третий входы коммутатора 23 соединенысоответственно с первым и вторымвходом сумматора 22 и через первый 55и второй входы пеленгатора 21 со вторыми выходами блока 16 измерений,дешиФратора 26, входы которого соединены через третий и четвертый входы пеленгатора 21 с третьин 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 отношения, табличного поиска арктангенса этого отношения и отношения полученного абсолютного угла к одному из четырех квадрантов. При этом эа 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 4, 5 и 6 подается электрический сигнал. Этот сигнал преобразуется в звуковые колебания и излучается в движущуюся среду. Принятые с задержкой приемными преобразователями 11 - 14, соответствующими подканалам 3 и 4, 5. и 6, сигналы подаются на четыре входа блока 6 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.1 и С 2 и две составляющие скорости движения среды Ч и Ч, соответствующие акустическому каналу 1 и акустическому каналу 2. Вычисления производятся в соответствии с выражениямиЯЪ+РЕЙ С2 сл Трл " с рЯЯч - ел Яа-".сяРл Г5 9) 5767 6где Ь - базы акустического канав1 32 движения среды. Упомянутый код си канала 2; выхода блока 24 деления подается на7- -,задержка Распространения вход шифратора 25. Каждому значениюзвука в подканале с встреч- кода тангенса с заданной точностьюным направлением скоростей 5 шифратор вырабатывает код угла созвука и движения среды, знаком плюс или минус в зависимости7р - задержка распространения от команды управления, поступающейзвука в подканале с соглас- с выхода сумматора 22 на его второйным направлением скоростей вход. Таким образом, устанавливает-звука и движения среды. О ся однозначность между соотношениемВычисленные результаты С , С , скоростей и знаком угла, Блок 31Ч и Ч на выходе блока 16 измерений стандартных кодов на своем выходепредставляются в цифровом виде, Ско- формирует коды, соответствующие угрости С+ и С могут быть не одинако- лам 180 и 360, Через третий и четвыми ввиду пространственного раэне-вертый входы пеленгатора 21 с третьесения акустических каналов 1 и 2.По- го и четвертого выходов блока 16 по"этому в блоке 17 вычислений произво" ступает информация о знаках скоросдится осреднение скорости распростра- тей Ч и Ч на два входа дешифрэтонения звука в соответствии с выраже- ра 26. В зависимости от этой информанием: 20 ции на одном из четырех выходов деС+3 а шифратора появляется команда разреРе 2 шения. Выходы дешифратора таким образом соединены с первыми управляющимигде С - результирующая средняя входами мультиплексоров 27 и 28, чтоскорость распространенияобеспечивают пропускание через нихзвука в среде. информации в следующих комбинацияхПолученный результат в виде кода 0 и с,скорости С е с выхода блока 17 по и Ыдается в индикатор 18 для цифрового 180 и -Ыотображения. Вычисление результирую- зО . 360 и - Ф ,щей скорости движения среды произво- где с - абсолютный угол код котородится во втором блоке 19 вычислений, го формируется шифраторомна входы которого подаются коды скочростеи Ч и Ч со вторых выходов Например, для второй комбинации че-,блока 16. Вычисление производится з рез мультиплексор 27 на вход второгов соответствии с выражением: сумматора подается код 180, а черезмультиплексор 28 код угла минус с,где Чр - результи юе ре - результирующая скоростьВ сумматоре 29 происходит сложениекодов, и результат с выхода суммато"движения среды,од скорости ре с выхода блока4 в ра 29 подается на вход индикатора19 подается в индикатор 20 также30 для отображения угла, характеридля отображения. Коды составляющих зующего направление движения средыотносительно базы.скоростей Ч и Ччерез первый и второй входы пеленгатора 21 подаютсяствующему выполнению пеленгатора вв сумматор 22, где происходит ихустройстве обеспечивается возможностьсравнение по критерию больше - меньше.точно и однозначно определять направВ соответствии с результатом сравнеление движения среды в пределах отния с выхода сумматора 22 поступаеткоманда управления на вход коммутатора 23, на входы которого такие поступают коды скоростей Ч и Ч . В со- формула изобретенияответствии с командой управления вблок 24 деления вводятся коды Ч и Устроиство для определения скоросЧ в таком порядке, что отношение ти распространения звука в среде иих и будет равно или меньше единицы. скорости движения среды, содержащее55Код отношения скоростей является тан- два акустических канала, расположенгенсом абсолютного .угла между одним ных взаимно перпендикулярно, каждыйиз каналов 1 или 2 и направлением из которых состоит из двух акустичес905767 НИИПИ Заказ 356/62 ираж 882 Подписное ких встречно"параллельных подканалов, включающих в себя излучающийпреобразователь и приемный преобразователь, последовательно соединенныегенератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающим преобразователям каждого подканала, блок измерений, вторые входы которого соеди-.нены с соответствующими приемнымипреобразователями каждого подканала,блок вычислений и индикатор, последовательно соединенные второй блоквычислений, вход которого соединенсо вторым выходом блока измерений,и второй индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения направления движениясреды, оно, снабжено пеленгатором,выполнЕмнф,в видЬ последовательносоединен 4 Ммматора, коммутатора,блока делена и шифратора, второйвход которогр, соединен с выходом сумматора, а второй и третий входы коммутатора соединены соответственно спервым и вторым входом сумматора ичерез первь 1 й и. второй входы пеленгатора " со вторым выходом блока измерений, дешифратором, два входа 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 выходами 10 мультиплексоров и третьим индикатором, а также блоком стандартных кодов, выход которого соединен со вторым входом первого мультиплексора а второй вход второго мультиплексора - 1 З с выходом шифратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 о 1. Авторское свидетельство СССР 11 5699521, кл. С 01 Р 5/00, С 01 Р 1/66, 1976 2; Авторское свидетельство СССР 25 по заявке й 2788755/25-10,кл. 6 01 М 29/00, 02.07,79 (прототип.) . Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проект