Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик iii 771474

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.04.78 (21) 2602265/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, Кл.

G 01 Н 5/00

Гоеудврственный комитет

СССР ло делам нзооретений и открытий

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.80 (53) УДК 538.565..4 (088.8) (72) Автор изобретения

В. С. Нестеров (71 ) Заяви тел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКИХ СРЕДАХ

Изобретение относится к акустической измерительной технике, к устройствам для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах.

Известно устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах, содержащее погружаемый глубоководный контейнер с циклическим измерителем скорости и передатчиком результатов измерения скорости звука по гидроакустическому каналу связи (1) .

Однако в этом устройстве дорогостоящий глубоководный контейнер теряется безвозвратно после измерения одного профиля скорости звука.

Известно устройство, содержащее излучатель акустической энергии и приемные преобразователи (2) .

Отражатель огсутствует. Его функции выполняют неоднородности воды, находящиеся на пути распространения узкого направленного вертикально вниз луча акустической энергии. Сигналом для приемных преобразователей служит объемная реверберация.

Недостаток устройства состоит в том, что в ряде случаев, например при отсутствии в жидкости значительных неоднородностей, принимаемый сигнал мал и устройство не срабатывает, что снижает надежность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для

5 измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах, содержащее излучатель акустической энергии, приемный преобразователь, отражатель, усилительформирователь импульсов, включенный между входом излучателя и выходом приемного

10 преобразователя, блок вычисления и регистрации скоростй звука, подключенный к выходу приемного преобразователя, и источник питания (3) .

Недостаток устройства состоит в том, что для поиска контейнера требуется значительное время, а это уменьшает производительность устройства при исследовании больших объемов среды и снижает надежность измерения, Цель изобретения — повышение производительности и надежности измерений.

Это достигается тем, что в предлагаемой конструкции излучатель акустической энергии и приемный преобразователь предназначены для жесткой установки в донной части плавучего носителя, а отражатель установ77 лен с возможностью вертикального перемещения и связан с измерительным преобразователем посредством гидроакустического канала жидкой среды. Для обеспечения вычисления и регистрации скорости звука при произвольном законе погружения отражателя блок вычисления и регистрации скорости звука содержит частотомер, вход которого подключен к выходу приемного преобразователя, а выход — к информационному входу запоминающего устройства, коммутатор, вход которого также подключен к выходу приемного преобразователя, а один из его выходов подключен к управляющему входу запоминающего устройства, субблок выч сления скорости погружения отражателя, управляющий вход которого подключен к второму выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к двум выходам ч двум входам запоминающего устройства, субблок вычисления скорости звука в жидкости, управляющий вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к другим двум выходам и двум входам запоминающего устройства, и субблок регистрации вертикального перемещения отражателя и скорости распространения звука в жидкости, два входа которого соединены с соответствующими выходами субблока вычисления скорости звука в жидкости.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах; на фиг. 2 — блок-схема измерителя скорости звука; на фиг. 3 . — функциональная схема блока вычисления и регистрации скорости звука.

Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах содержит излучатель 1 акустической энергии, приемный преобразователь 2, отражатель 3, усилитель-формирователь 4 импульсов, включенный между входом излучателя и выходом приемного преобразователя, блок 5 вычисления и регистрации скорости звука, подключенный к выходу приемного преобразователя и источник 6 нитания, излучатель акустической энергии и приемный преобразователь предназначены для жесткой установки в донной части плавучего носителя, а отражатель установлен с возможностью вертикального перемещения и связан с измерительным преобразователем посредством гидроакустического канала жидкой среды, блок вычисления и регистрации скорости звука содержит частотомер 7, вход которого подключен к выходу приемного преобразователя, а выход — к информационному входу запоминающего устройства 8, коммутатор 9, вход которого также подключен к выходу приемного преобразователя, з один из его выходов подключен к управляющему входу запоминающего устройства, 1474

4 субблок 10 вычисления скорости погружения отражателя, управляющий вход которого подключен к второму выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к двум выходам и двум входам запоминающего устройства, субблок 11 вычисления скорости звука в жидкости, управляющий вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к о другим двум выходам и двум входам запоминающего устройства, и субблок 12 регистрации вертикального перемещения отражателя и скорости распространения звука в жидкости, два входа которого соединены с соответствующими выходами субблока вычисления скорости звука в жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Отражатель 3 закрепляют с помощью троса на заданной глубине (например, 5 м)

29 и включают источник б питания. По акустическому кольцу, состоящему из блоков 1, 3, 2, 4, начинает циркулировать импульс с периодом, обусловленным геометрическими размерами излучатель 1 — отражатель 3 — приемный преобразователь 2 и средней скоростью звука на расстоянии излучатель 1— отражатель 3. Период следования импульсов измеряют.

Далее освобождают отражатель 3, который под действием силы тяжести погружается в исследуемую среду. За время погружения отражателя 3 между первым после начала погружения и предыдущим импульсами скорость звука изменяется незначительно.

4О

46

4Р

Путь импульса определяют по акустическому кольцу или, что то же, по глубине погружения отражателя 3 в момент второго зондирования. Затем определяют разность времен второго и первого зондирований, скорость погружения отражателя 3 в точке второго зондирования, и полагая, что за время между вторым и третьим зондированиями скорость погружения отражателя 3 постоянна, определяют приращение глубины погружения отражателя за время между вторым и третьим зондированиями и глубину погружения отражателя 3 при третьем зондировании.

Таким образом определяют в точках четных зондирований скорость погружения отражателя 3, а в точках нечетных зондирований — скорость звука в среде.

Данная последовательность операций реализуется в устройстве следующим образом. Каждый очередной импульс отклика приемного преобразователя 2 заставляет сработать коммутатор 9 и выдать данные о периоде следования импульсов с частотомера 7 в запоминающее устройство 8. Коммутатор 9 управляет работой запоминающего устройства 8 и подключает на четных

771474

1. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах, содержащее излучатель акустической энергии, приемный преобразователь, отражатель, усилитель-формирователь им4э импульсах субблок 10 вычисления скорости погружения отражателя, а на нечетных— субблок 11 вычисления скорости звука.

При поступлении первого импульса в субблок 11 вычисления скорости звука с запоминающего устройства подаются данные о времени и глубине погружения и вычисляется соответствующая скорость звука в жидкости. Вычисленное значение скорости звука в жидкости передается в запоминающее устройство 8. На четных импульсах коммутатор 9 подключает субблок 10 вычисления so скорости погружения. В него из запоминающего устройства 8 поступают данные о времени и скорости звука и вычисляется глубина погружения отражателя. Полученные данные о глубине и скорости не рассылаются в запоминающее устройство 8. На нечетных импульсах коммутатор 9 подключает субблок 11 вычисления скорости звука в жидкости. В него из запоминающего устройства

8 поступают предыдущие данные о глубине, скорости и глубине погружения и вычисляются соответствующая глубина погружения отражателя и величина скорости звука в жидкости. Вычисленные данные о скорости звука в жидкости и глубине погружения отражателя подаютея на субблок 12, где фиксируется вертикальный профиль скорости звука, и в запоминающее устройство 8.

Описанное устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах по сравнению с ранее известными увеличивает производительность труда при исследовании больших объемов жидкости, так как можно использовать большое количество недорогих отражателей при многократных измерениях.

Это дает возможность отказаться от поис- И ка возвращаемого контейнера, что увеличивает объем исследуемой в единицу времени жидкости. Устройство относительно просто и дешево, так как в нем отсутствует дорогостоящий глубоководныч контейнер.

Формула изобретения пульсов, включенный между входом излучателя и выходом приемного преобразователя, блок вычисления и регистрации скорости звука, подключенный к выходу приемного преобразователя, и источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и надежности измерения, излучатель акустической энергии и приемный преобразователь предназначены для жесткой установки в донной части плавучего носителя, а отражатель установлен с возможностью вертикального перемещения и связан с измерительным преобразователем посредством гидроакустического канала жидкой среды.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения вычисления и регистрации скорости звука при произвольном законе погружения отражателя, блок. вычисления и регистрации скорости звука содержит частотомер, вход которого подключен к выходу приемного преобразователя, а выход — к информационному входу запоминающего устройства, коммутатор, вход которого также подключен к выходу приемного преобразователя, а один из его выходов подключен к управляющему входу запоминающего устройства, субблок вычисления скорости. погружения отражателя, управляющий вход которого подключен к второму выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к двум выходам и двум входам запоминающего устройства, субблок вычисления скорости звука в жидкости, управляющий вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, а два информационных входа и два выхода его подключены соответственно к другим двум выходам и двум входам запоминающего устройства, и субблок регистрации вертикального перемещения отражателя и скорости распространения звука в жидкости, два входа которого соединены с соответствующими выходами субблока вычисления скорости звука в жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3341808, кл. 340 вЂ, 1967.

2. Патент США № 3388372, кл. 340 — 3, 1967.

3. Патент ФРГ № 1244453, кл. 42 с,42, 1967 (прототип) .

Составитель А. Шман

Реда <тор Т. Нечаева Техред К.Шуфрич Корректор Е. Папп

Зака.-. 6681!52 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП кПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4