Измеритель скорости звука в жидкости
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ii>996930 е
Союз Советских
Социалистических
Республик (6f) Дополнительное к авт. свид-ву . (22) Заявлено 05. 08. 81 (21) 3325615/18-28
51)М Кн з
G 01 N 29/ОО !
//6 01 Н 3/00 с присоединением заявки HP
Государствеииый комитет
СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет
)33) УДК 620. Л9..16 (088.8) Опубликовано 1502.83, Бюллетень HP 6
Дата опубликования описания 15.02 ° 83 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть применено для контроля параметров среды.
Известно устройство для измерения скорости распространения ультразвука, содержащее излучающий и приемный пьезоэлектрические преобразователи, подключейный к излучающему пьезопреобразователю генератор, усилитель, соединенный с приемным пьезопреобразователем; формирователь временных интервалов, интегратор и преобразователь напряжения в частоту (13.
Недостатками данного устройства являются сложность, а также зависимость результатов измерения от изменения питающего напряжения.
Наиболее близким к изобретению является измеритель скорости звука в жидкости, содержащий генератор импульсов, подключенный к нему излучающий пьезопреобраэователь,приемный преобразователь, соединенный с ним усилитель и измерительный частотомер (21.
Недостатками известного устройства является наличие большого числа регулируемых элементов, а также относительно большая эависймость результатов измерений от величины питающего напряжения.
Цель изобретения — упрощение измерителя и повышение стабильности его при изменении питающего напряжения.
Поставленная цель достигается тем, что в измерителе скорости звука в жидкости, содержащем генератор импульсов, подключенный к нему излучающий пьеэопреобразователь, приемный пьезопреобразователь, соединенный с ним усилитель и измерительный частотомер, генератор выполнен из двух каскадов, первый из которых. содержит первый п-р-и-транзистор, подключаемый эмиттером через
0 первый резистор к отрицательному nomocy источника питания, коллектор его соединен через второй резистор с обшей .шиной, подключаемой к положительному полюсу источника питания, база его соединена с отрицательным полюсом источника питания через последовательно соединенные .дроссель, первый и второй диоды, положительный полюс первого диода соединен с дросселем, отрицательный его полюс—
30 с положительным полюсом второго дио996930
30 да, второй каскад генератора выполнен на р-п-р-транзисторе, коллектором соединяемым с отрицательным полюсом источника питания, база его соединена с эмиттером первого п-р-п-тран-. зистора, эмиттер его соединен с общей шиной через третий резистор, и через первый конденсатор с Ъмиттером первого п-р-п-транзистора, -параллельно третьему резистору включен излучатель .пьезопреобразователь, усилитель выполнен на трансформаторе и втОрОм п-р-п-транзисторе, коллектором, соединяемым с общей шиной через четвертый резистор,и с отрицательным полюсом источника питания - через второй конденсатор, эмиттер его соединен с базой первого п-р-и-транзистора и с собственной базой через последовательно соединенные третий конденсатор. и .вторичную обмотку трансформатора, начало которой. соединено с третьим конденса тором, первичная обмотка трансформатора соединена с приемным пьезопреобразователем, конец ее соединен с общей-шиной, а ее начало — с эмиттером р-и-р-транзистора через четвертый конденсатор, а .база второго и — р-и-транзистора соединена через пятый резистор с эмиттером р-и-ртранзистора.
На фиг.l изображена принципиальная схема измерителя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие .работу измерителя.
Измеритель скорости звука в жид- 35 кости содержит генератор 1 импульсов, подключенный к нему излучающий пьезопреобразователь 2, приемный пьезопреобраэователь 3, соединенный с ним усилитель 4 и измерительный 40 частотомер 5. Генератор 1 импульсов выполнен из двух каскадов, первЫй из которых содержит первый и-р-итранзистор б, подключаемый эмиттером через первый резистор 7 к Отри- 45 цательному полюсу источника питания (не показан), коллектор его соединен через второй резистор 8 с общей шиной, подключаемой к положительному полюсу источника питания, база его соединена с отрицательным полюсом источника питания через последовательно соединенные дроссель 9, первый
10 и второй 11 диоды, при этом поЛожительиый полюс пеРвого диода 10 соединен с дросселем 9, отрицательный его полюс - с положительным полюсом второго диода 11. Второй 1 каскад генератора 1 выполнен на р-и-р-транзисторе 12, коллектором соединяемым с отрицательным полюсом 60 источника питания, база его соединена с эмиттером первого и-р-и-транзистора б, эмиттер его соединен с общей шиной через третий резистор 13 и через первый конденсатор 14 с эмит- 65 тером первого п-р-и-транзистора б, параллельно третьему резистору 13 включен излучающий пьезопреобразователь 2. Усилитель выполнен на трансформаторе 15 и втором и-р-итранзисторе 16, коллектором соединенным с общей шиной через четвертый резистор 17 и с отрицательным полюсом источника питания — через второй конденсатор 18, эмиттер его соединен с базой первого и-р-и-транзистора 6 и с собственной базой через последовательно соединенные третий конденсатор 19 и вторичную обмотку трансформатора. Начало вторичной обмотки трансформатора 15 соединено с третьим. конденсатором 19, первичная обмотка его соединена с приемным пьезопреобразователем 3, конец ее r соединен с общей шиной, а ее начало с эмиттером р-п-р-транзистора 12 через четвертый конденсатор 20, а база второго и-р-и-транзистора 16 соединена через пятый резистор 21 с эмиттером р-и-р-транзистора 12.
Измеритель скорости звука в жидкости работает следующим образом.
Генератор 1 импульсОв подготавливается к генерации, если транзистор
16 открыт и егo эмиттерный ток, протекающий через диоды 10 и 11 создает на базе транзистора 6 отпирающий потенциал. На эмиттере транзистора 6 генерируются импульсы с крутым отрицательным и пологим положительным фронтом (фиг.2 a ), амплитуда которых близка к напряжению питания °
Частота .генерации определяется резисторами 7 и 13, конденсатором 14 и емкостью излучающего пьезопреобразователя 2. Частота автоколебаний выбирается ниже самой низкой рабочей частоты.
3а счет ударного возбуждения демпфированного пьезопреобразователя 2 после прохождения отрицательного фронта в жидкости возбуждается цуг акустических колебаний из нескольких периодов частоты 1-3 ИГц. Принятый приемным пьезопреобразователем 3 сигнал преобразуется в электрический импульс (фиг.2 6 ) и через трансформатор 15 подается на базу.транзистора 16. Повторенный транзистором
16 входной сигнал выделяется на нагрузке, в качестве которой использованы дроссель 9 и диоды 10 и 11.
В момент прихода принимаемого сигнала транзистор б заперт смещением на его эмиттере за счет напряжения на конденсаторе 14. Положительная волна напряжения на базе транзистора 6 превышает запирающее сме-. щение на его эмиттере, и транзистор б открывается, происходит разряд конденсатора 14. Генератор 1 импульсов вновь срабатывает и возбуждает пьеэопреобразователь 2. Если
996930
Формула изобретения акустический импульс по какой-либопричине не будет принят, то генератор 1 импульсов будет работать в, режиме самовозбуждения. Выходом из+ мерителя является эмиттер транзистора б.
Селекция по времени рабочих сигналов осуществляется путем эапирания транзистора 16 на определенный интервал времени после возбуждения излучающего пьезопреобразователя 2
Для этого через конденсатор 20 часть напряжения с выхода генератора 1 передается на приемный пьезопреобразователь 3 и далее через трансфор-. матор 15 - в цепь базы транзистора 16.
Транзистор 16 открывается. Одновременно заряжается конденсатор 19.
После окончания короткого входного импульса напряжение на конденсаторе 19 поддерживает транзистор 16 в: запертом состоянии, а после разряда конденсатора 19 транзистор 16 плавно отпирается (фиг.2 ъ ).
Параметры цепи разряда конденсатора 19 подбираются так, чтобы к моменту прихода рабочего импульса транзистор 16 успел открыться.
Стабилизация по напряжению питания осуществляется за счет изменения запирающего напряжения на эмиттере транзистора 6 при изменении питания, так как запирающее напряжение пропорционально напряжению питания и возрастает с его увеличением, а с .уменьшением - убывает;
Диоды 10 и -ll .осуществляют термокомпенсацню смещения на базЕ транзистора б и .повышают температурную стабильность измерителя.
Использование предлагаемого измерителя позволяет повысить точность измерений и снизить требования к ста.бильности источника питания °
Измеритель скорости звука в жидкости, содержащий генератор импульсов, подключенный к нему излучаю-щий пьезопреобразователь, приемный пьезонреобраэователь, соединенный с ним усилитель и измерительный частотомер, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерителя и повышения стабильности eio npu . изменении питающего напряжения, генератор выполнен иэ двух каскадов, первый из которых содержит первый и-р-и транзистор,подключаемый эмиттером через первый резистор к отрицательному полюсу источника питания, коллектор его соединен через .второй резистор c,îáùåé шиной, подключаемой к положительному полюсу источ-!
О ника питания, база его соединена с отрицательным полюсом источника питания через последовательно. соединенные дроссель, первый и второй диоды, положительный полюс первого
f$ диода соединен с дросселем, отрицательный его полюс - с положительным полюсом второго диода, второй каскад генератора выполнен на р-и-фтранэисторе, коллектором соединяе20 mm с отрицательHrw аап оМ источника питания, база его соединена с эмиттером первого п-р-п-транзистора, эмиттер его соединен с общей шиной через третий, резистор и через первый
25 конденсатор с эмиттером первого п-р-п-транзистора, параллельно третьему резистору включен излучающий пьезопреобразователь, усилитель выполнен на трансформаторе и втором
30 п-р-п-транзисторе, коллектором, соединяемым с общей шиной через четвертый резистор, и с отрицательным полюсом источника питания - через второй конденсатор, змиттер его соединен с базой первого и-р-и-транзистора и с собственной базой через по» следовательно соединенные третий конденсатор и вторичную обмотку трансформатора, начало которой соединено г с третьим конденсатором, первичная
40 обмотка трансформатора соединена с приемным пьеэопреобразователем, конец ее соединен с общей шиной, а ее начало — с эмиттером р-и-р-транзистора через четвертый- конденсатор, 45 а база второго и-р- и-транзистора соединена через пятый резистор с эмиттером р-п-р-транзистора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.. Anорское свидетельство СССР
9 599206, 3U1 G 01 N 29/00, 2. Гриспан И., Чигг К. Циклический измеритель скорости звука в море.- В сб.г Подводная акустика.
55 . Мир, 1965, с. 105-124.