Циклический измеритель скорости звука

Циклический измеритель скорости звука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скорости звука i в морской воде. Целью изобретения является повышение точности измерений путем компенсации давления и температуры . В циклическом измерителе скорости звука электронный блок вырабатывает электрический импульс, который подается на преобразователь. Импульс излучается в воду через диафрагму , которая имеет толщину, согла сованную с длиной волны, поэтому является звукопрозрачной. Далее импульс проходит через воду, отражается от поверхности отражателя и возвращается к преобразователю с некоторой строго определенной задержкой по времени, которая является мерой скорости звука в воде. Отраженный импульс принимается преобразователем, который работает в обратном режиме. После усиления принятый импульс вызывает повторный запуск электронного блока, и весь процесс повторяется , вызывая тем самым непрерывную генерацию последовательности импульсов. Частота этой последовательности оказывается прямопропорциональной скорости звука в воде. Ввиду того, что величины внутреннего и внешнего диаметров отражателя,выполненного в виде пустотелого цкпиндра, регулируются , появляется возможность точно ю задавать величину сжатия акустичес (/) кого отражателя, длина которого выбирается из выражения Lt Е, Ег

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 Н 5/00 е

1 1 »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е„ 1

L Е (I-2М) d

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3935602/25-28 (22) 22.07.85 (46) 15.11.86. Бюл. М"- 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии минеральных ресурсов Мирового. океана (72) Д.П.Аксенов и P.A.Áàëàêèí (53) 534.321.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 945674, кл. G 01 Н 5/00, 1980. (54) ЦИКЛИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

ЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скорости звука ь в морской воде. Целью изобретения является повышение точности измерений путем компенсации давления и температуры. В циклическом измерителе скорости звука электронный блок вырабатывает электрический импульс, который подается на преобразователь.

Импульс излучается в воду через диафрагму, которая имеет толщину, согла сованную с длиной волны, поэтому является звукопрозрачной. Далее импульс проходит через воду, отражается от поверхности отражателя и возвращается к преобразователю с некоторой строго определенной задержкой по

„„Я0„„1270583 А 1 времени, которая является мерой скорости звука в воде. Отраженный импульс принимается преобразователем, который работает в обратном режиме.

После усиления принятый импульс вызывает повторный запуск электронного блока, и весь процесс повторяется, вызывая тем самым непрерывную генерацию последовательности импульсов.

Частота этой последовательности оказывается прямопропорциональной скорости звука в воде. Ввиду того, что величины внутреннего и внешнего диа— метров отражателя, выполненного в виде пустотелого цилиндра, регулируются, появляется воэможность точно задавать величину сжатия акустического отражателя, длина которого выбирается из выражения где L — расстояние между рабочей поверхностью преобразователя и плоскостью крепления отражателя (база);

L — длина отражателя; D(d) — наружный (внутренний) диаметр отражателя:

E„(E>) — модуль 10нга базы (отражателя); — коэффициент Пуассона.

1 илл.

127ОЬ83!

20 ласно известному из теории упругости уравнениюдля всестороннего сжатия:

25— где L — расстояние между рабочей поверхностью преобразователя 3 и плоскостью крепления отражателя 2 (база);

L — длина отражателя 2;

D(d) — наружный (внутренний) диаметр отражателя 2; 30

Е, — модуль Юнга базы;

Š— модуль Юнга отражателя 2; коэффициент Пуассона.

Отражающая поверхность 6 отражателя 2 имеет коническую или сферическую форму.

1 — 21

4=3 --- — -- ° Р

1 ,1 (2) 40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скорости звука в морской воде.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем компенсации давления и температуры.

На чертеже изображен циклический измеритель скорости звука.

Циклический измеритель. скорости звука содержит корпус 1, отражатель

2 из антикоррозийного сплава и противолежащий к торцовой поверхности отражателя 2 преобразователь 3, отражатель выполнен в виде герметичного пустотелого цилиндра 4 с наружной кольцевой проточкой 5, а дли:— на отражателя 2 определяется из выражения.

Li .Е, 1 "2 Е (2p ) (")

Предусмотрена установка диафрагмы 7 для защиты преобразователя 3 от .воздействия жидкости-(или морской .воды) и микрометрическое соединение отражателя 2 с фиксирующей гайкой 8.

В корпусе 1 установлен электронный блок 9, подключенный к преобразователю 3, для генерирования и усилеНия импульса излучения и для приема. Преобразователь 3 установлен на нижней крышке корпуса 1 и.жестко связан с натрубком 10 с вентиляционным окном 11.

Циклический измеритель скорости звука работает следующим образом.

Электронный блок 9 вырабатывает электрический импульс, который поцается на преобразователь 3. Импульс излучается в воду через диафрагму 7, которая имеет толщину, согласованную с длиной волны, поэтому является зву- копрозрачной. Далее импульс прохоцит через воду, отражается от поверхности 6 отражателя 2 и возвращается к преобразователю 3 с некоторой строго определенной задержкой по времени, которая является мерой скорости зву" ка в воде. Отраженный импульс принимается преобразователем 3, который работает в обратном режиме. После усиления принятый импульс вызывает повторный запуск электрон\ його блока 9> и весь процесс повторяется, вызывая тем самым непрерывную генерацию посл довательности импульсов. Частота этой последовательности оказывается прямо пропорциональной скорости звука в воде.

Поясним вывод математического выражения для определения длины отражателя 2. Стабилизация базы обеспечивается усовершенствованием конструкции отражателя 2. Дпина патрубка 10 под действием давления уменьшается.соггде L — длина базы — укорочение базы;

Р— давление.

Отражатель 2, имеющий внутреннюю полость, сжимается под действием только внешнего, а не всестороннего давления, поэтому его осевое сжатие и рассчитывается по формуле, D" Р

Ez Р -с!)

Поскольку величины D u d регулю руются, появляется возможность точно задавать величину сжатия акустического отражателя 2 из условия полной компенсации встречно направленной деформации патрубка 10. Точная подгонка сжимаемости отражателя 2 производится путем углубления кольцевой проточки при экспериментальной отработке опытного образца.

Пример. Температурная деформация патрубка 10 из инвара с температурным коэффициентом линейного расширения К = .2 "10 в диапазоне от О до 30 С составляет 6 10 L,, что в 8 раз превышает допустимую величину. Эта деформация компенсируется встречным тепловым расширением отражателя 2 из нержавеющей стали с коэффициентом К = 11 !О, имею1270583 щим соответственно меньшую длину по сравнению с патрубком:

Кг

К1

L<

= 5,5

Е 1

E (1 2p) Д

D где L

Lа

D(d) Е, (Е,) Составитель Г.Рыжакова

Редактор Л. Пчелинская Техред И.Попович Корректор " M Самборская

Заказ 6232/42 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

В результате польностью компенсируются влияния гидростатического давления и температуры. Погрешность измерения скорости звука при лабора— торных исследованиях предлагаемого 10 устройства составила 3,5 см/с, что обусловлено нестабильностью параметров электронного блока 9. Таким об †. разом, по сравнению с прототипом (погрешность измерений 20 cM/c), 15 использование изобретения повышает точность измерений в 6 раз.

Формула из обретения

Циклический измеритель скорости звука, содержащий корпус, отражатель и противолежащий к торцовой поверхности отражателя преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, отражатель выполнен в виде герметичного пустотелого цилиндра с наружной кольцевой проточкой, а длина отражателя определяется из выражения, I расстояние между рабочей поверхностью преЬбразователя и плоскостью крепления отражателя (база); длина отражателя; наружный (внутренний) диаметр отражателя; модуль Юнга базы (отражателя); коэффициент Пуассона.