Способ измерения скорости распространения акустических колебаний и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения физикомеханических характеристик материалов при различных технологических процессах. Цель изобретения - повышение точности измерений и расшире

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Н) В.Е,О (..(ГИЕИл3 (,.-:. Л . i;4!

Е,: Б. 1!(3 ..ri

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 427554 1/25-28 (22) 27.05.87 (46) 30.11.88. Бюл. 1Ф 44 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства и Институт прикладной физики АН БССР (72) В.И.Крылович и А.С.Рубанов (53) 534.22:620.178. 16(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1270581, кл . С 01 Н 5/00, 1986. (5и 4 С 01 N 29/00, G 01 H 5/00 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения физикомеханических характеристик материалов при различных технологических процессах. Цель изобретения — повышение точности измерений и расшире144 ние функциональных возможностей за счет определения коэффициента поглощения акустических колебаний. Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения акустических колебаний содержит измерительную камеру 1, управляемые генераторы 2 и 3 соответственно высокой и низкой частоты, первый 4 и второй 7 фазовращатели первый 5 и второй 8 фазовые детекторы, первый б и второй 12 измерители девиации частоты, амплитудный детектор 9„ блок 10 регулировки уровня и частотомер 11. Путем ручной настройки фазовращателя 4 добиваются макси1294 мальных показаний первого измерителя 6 девиации частоты, При этом несущая частота генератора 2 высокой частоты будет соответствовать мини.мальной крутизне фазочастотной характеристики измерительной камеры 1.

Ручной настройкой второго фазовращателя 7 добиваются максимального по- . казания амплитудного детектора 9, что соответствует наиболее точной настройке измерительной камеры 1 на минимум крутизны ее Фазочастотной характеристики. Искомые параметры определяются по расчетным Формулам.

2 с.п. ф — лы, 1 ил.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения физико-механических характеристик материалов при различных технологических процессах.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение Функциональных возможностей за счет определения и коэффициента поглощения акусти- 10 ческих колебаний.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения акустических колебаний, Устройство содержит измерительную камеру 1 с излучающим и приемным преобразователями (не показаны), управляемый генератор 2 высокой частоты, управляемый генератор 3 низкой частоты, последовательно соединенные первый Фазовращатель 4 и первый фазовый детектор 5, второй вход которого соединен с выходом измерительной камеры 1, последовательно соединенные первый измеритель б девиации частоты, второй фазовращатель 7 и второй фазовый детектор 8, второй. вход которого подключен к первому выходу управляемого. генератора 3 низкой часто- ЗО ты, вход которого связан с выходом второго Фазового детектора 8, амплитудный детектор 9, соединенный с выходом первого измерителя 6 девиации частоты, блок 10 регулировки Уровня, вход которого подключен ко второму выходу генератора 3 низкой частоты, а выход — к первому входу генератора

2 высокой частоты, частотомер 11 и второй измеритель 12 девиации частоты, второй вход генератора 2 высокой частоты подключен к выходу первого фазового детектора 5, выходы генератора 2 высокой частоты связаны со входами первого Фазовращателя 4, измерительной камеры 1, частотомера

11 и второго измерителя 12 девиации частоты, вход первого измерителя 6 девиации частоты соединен с выходом измерительной камеры 1.

Устройство работает следующим образом, Напряжение высокой частоты, модулированное по частоте управляемым генератором 3 низкой частоты, с выхода управляемого генератора 2 подается на вход измерительной камеры 1 постоянной длины, возбуждая в исследуемой среде акустические колебания.

Акустические колебания на выходе измерительной камеры 1 преобразуются в напряжение, которое подается на входы первых измерителя 6 девиации частоты и фазового детектора 5, на другой вход которого поступает через первый фазовращатель 4 напряжение от управляемого генератора 2 высокой частоты. Путем ручной настройки Фазо1441294

Способ измерения скорости распространения акустических колебаний, . заключающийся в том, что излучают модулированные по частоте акустические сигналы в исследуемую среду, при15 нимают их после прохождения через среду, определяют два максимума девиации частоты принимаемых сигналов и с учетом их параметров определяют искомые характеристики, о т л и—

20 ч а ю шийся тем, что,. с целью повышения точности .измерений и расширения функциональных возможностей за счет определения коэффициента поглощения акустических колебаний, из25 меряют значения f u f „,„ несущей частоты излучаемых сигналов, соответствующие выделенным максимумам девиации частоты принимаемых сигналов, измеряют девиации Ьу, и Ьса частот

30 излучаемого и принимаемого сигналов на одной из измеренньи несущих частот, а скорость V распространения акустических колебаний и коэффициент о их поглощения определяют по Форму35 лам

40 вращателя 4 добиваются максимальных показаний первого измерителя 6 девиации частоты или амплитудного детектора 9, на вход которого поступает напряжение с низкочастотного выхода измерителя 6 девиации частоты. При этом за счет сигнала отрицательной обратной связи с выхода первого фазового детектора 5 на вход управляемого генератора 2 высокой частоты несущая частота вырабатываемого им напряжения поддерживается соответ-. ствующей минимальному значению крутизны фазочастотной характеристики измерительной камеры 1. Сигнал, поступающий с низкочастотного выхода первого измерителя 6 девиации частоты на вход второго фазового детектора 8 через второй фазовращатель

7, вместе с сигналом, приходящим с выхода управляемого генератора 3 низкой частоты на второй фазовый детектор 8, формирует на его выходе напряжение, которое управляет частотой напряжения на выходе управляемого генератора 3 низкой частоты и частотой модуляции напряжения, на выходе управляемого генератора 2 высокой частоты. Ручной настройкой второго фазовращателя 7 добиваются максимального показания амплитудного детектора 9. Показания f„ частотомера 11 будут соответствовать наиболее точной настройке измерительной камеры 1 на минимум крутизны ее

Фазочастотной характеристики. Ручной настройкой первого фазовращателя 4 можно перейти на измерение частоты

f „, и определить скорость распространения акустических волн из Формулы где г„и г — модули коэффициентов отражения акустических колебаний от излучающего и приемного преобразователей.

Формула изобретения

2L(f >+ -f ) 1+ ° к

6 (i) (— -+ 1)

1 о

1nr r

n-— --— --= --— -— - +

2 (hu ) 2L

de() 2L(f è+ê f g) и+к где L — длина измерительной камеры;

К. — целое число °

Блок 10 регулировки уровня позволяет изменять девиацию частоты 6 са сигнала, поступающего на вход измерительной камеры 1, а второй измеритель 12 девиации частоты позволяет измерить ьса . С учетом показания йЯ первого измерителя 6 девиации частоты определяется коэффициент поглощения М. по Формуле ью — — + 1

1 hQ, . 1nri r

21. hU

1 2L а

rpe L — акустическая база измерений, К вЂ” целое число;

45 r u r — модули коэффициентов отра1 1 жения акустических колебаний.

2. Устройство для-измерения скорости распространения акустических

50 колебаний, содержащее измерительную камеру с излучающим и- приемным преобразователями, управляемый генератор высокой частоты, управляемый генератор низкой частоты, последова5б тельно соединенные первый фаэовращательувход которого связан с выходом . управляемого генератора высокой час,тоты и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом

5 1441294 6 измерительной камеры, последова.тель- выходом измерительной камеры, о т— но соединенные первый измеритель де- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цевиации частоты, второй фазовращателй лью повышения точности измерений и и второй Фазовый детектор, второй

5 расширения функциональных возможвход которого подключен к выходу уп- ностей за счет определения и коэфравляемого генератора низкой частоты, Фициента поглощения колебаний, оно вход которого связан с выходом второ- снабжено блоком регулировки уровня го Фазового детектора, амплитудный де- и вторым измерителем девиации частотектор, соединенный с выходом перво- щ ты, подключенным к выходу управляемого измерителя девиации частоты, и ro генератора высокой частоты, вход частотомер, вход измерительной каме- блока регулировки уровня связан с ры подключен к выходу управляемого пе- выходом управляемого генератора низнератора высокой частоты, первый вход кой частоты, а выход — с вторым вхокоторого связан с выходом первого 16 дом управляемого генератора высокой

Фазового детектора, вход первого из- ча тоты, к выходу которого подклюмерителя девиации частоты соединен с чен частотомер.

Составитель Д.Широчин

Редактор Н.Горват Техред A.Êpàí÷óê Корректор В.Романенко

Заказ 6281/47 Тираж 847 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11,3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4