聲速計(jì)的工作原理
2023-10-31
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聲速計(jì)（soundvelocimeter）也叫聲速測(cè)量?jī)x或聲速儀，是用來測(cè)量介質(zhì)中聲波傳播速度的儀器。工作原理是基于測(cè)量聲波通過兩定點(diǎn)間的傳播時(shí)間。常采用的方法有相位法和環(huán)鳴法等。相位法一般使用連續(xù)波，測(cè)量固定兩點(diǎn)之間的相位差，再換算成為聲速；環(huán)鳴法一般由發(fā)射器發(fā)射短脈沖，脈沖到達(dá)接收器后觸發(fā)一次脈沖，利用脈沖重復(fù)頻率換算為發(fā)射器與接收器之間介質(zhì)的聲速。
脈沖相位型的工作原理：
脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一列50kc的電脈沖，加至發(fā)射換能器上，使其發(fā)射一列重復(fù)頻率為50kc的聲脈沖束，經(jīng)過固定聲程由接收換能器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)放大，整形得到一列接收脈沖，送至?xí)r間比較器。時(shí)間比較器輸出的電壓取決于聲在海水中的傳播速度和換能器之間的距離，如果換能器的距離固定不變，則只要測(cè)量接收脈沖與發(fā)射脈沖的相對(duì)時(shí)延，即可求得聲速。
環(huán)鳴型的工作原理：
環(huán)鳴工作時(shí)，由多諧振蕩器提供始鳴信號(hào)，使脈沖發(fā)射器經(jīng)收發(fā)換能器發(fā)射第一個(gè)短促聲脈沖。聲脈沖在傳播中經(jīng)由反射體一次反射后到達(dá)收發(fā)換能器，聲程長(zhǎng)為L(zhǎng)；回波一旦到達(dá)，脈沖發(fā)射器立即發(fā)射第二個(gè)短促聲脈沖；就這樣，每一次回波的到達(dá)都立即導(dǎo)致下一次脈沖的發(fā)射，環(huán)鳴電路因而處于周而復(fù)始的“環(huán)鳴”狀態(tài)。
環(huán)鳴電路輸出波形如圖3所示。圖3(a)為無環(huán)鳴時(shí)即振蕩器處于自激振蕩狀態(tài)時(shí)的輸出波形，輸出頻率約為9.1kHz；圖3(b)為環(huán)鳴時(shí)即振蕩器處于受迫狀態(tài)時(shí)的輸出波形，輸出頻率就是環(huán)鳴頻率f。
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