Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических волн

 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения свойств веществ, находящихся под воздействием гармонических возмущений. Цель изобретения - расширение диапазона измерений гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний. Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний заключается в том, что в исследуемое вещество излучают акустические колебания, принимают прошедшие через нее колебания в режиме стоячей волны, одновременно изменяют частоту излучаемого сигнала и акустическую базу измерений в соответствии с условием обеспечения максимальной крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры, измеряют девиацию частоты принимаемого сигнала и определяют амплитуду гармонической модуляции по приведенной формуле. Измерительная камера устройства для осуществления способа выполнена с возможностью изменения акустической базы измерений. Обратная связь с выхода фазового детектора на управляющий вход генератора колебаний обеспечивает настройку в режим максимальной крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

SU, 150451 (51)4 G 01 Н 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР (21) 4153598/?5-?8 (22) 01.12.86 (46) 30.08.89. Бюл. В 32 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) В.И.Крылович и А.С.Рубанов (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1357829, кл . G 01 Н 5/00, 1 987 . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ГАРМОНИЧЕСКОЙ МОДУЛЯЦИИ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения свойств веЩеств, находящихся под воздействием гармонических возмущений. Цель изобретения — расширение диапазона измерений гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний. Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения свойств веществ, находящихся под воздействием гармонических возмущений.

Цель. изобретения — расширение диапазона измерений гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний за счет одновременного изменения частоты излучаемых колебаний и акустической базы измерений.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения

2 колебаний заключается в том, что в исследуемое вещество излучают акустические колебания, принимают прошедшие через нее колебания в режиме стоячей волны, одновременно изменяют частоту излучаемого сигнала и акустическую базу измерений в соответствии с условием обеспечения максимальной крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры, измеряют девиацию частоты принимаемого сигнала и определяют амплитуду гармонической модуляции по приведенной формуле. Измерительная камера устройства для осуществления способа выполнена с воэможностью изменения акустической базы измерений. Обратная связь с выхода фазового детектора на управляющий вход генератора колебаний обеспечивает настройку в режим максимальной крутизны частотно-hasoвой характеристики измерительной камеры. 1 ил. амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний.

Устройство содержит последовательно соединенные диапазонный генератор 1, иэмерительнуИ камеру 2 с излучающим и приемным преобразователями и измеритель 3 девиации частоты, последовательно соединенные мультивибратор 4, фазонращатель 5, второй вход которого подключен к выходу диапазонного генератора 1, и фазовый детектор б, второй вход которого соединен с вы3 1504 ходом измерительной камеры 2, частотомер 7 подключенный к выходу диапаУ эонного генератора 1 выход фазового детектора 6 связан с управляющим входом диапазонного генератора 1.Измерительная камера 2 выполнена с воэможностью изменения расстояния между иэлучакнцим и приемным преобраэователями.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода диапаэонного генератора 1 подается на вход измерительной камеры 2, в результате чего излучающим электроакустическим преобразователем возбуждаются акустические колебания в исследуемой среде, заполняющей измерительную камеру 2. Акустические колебания на выходе измерительной камеры 2 преобразуются в напряжение, которое подается на входы измерителя 3 девиации частоты и фазового детектора 6, на один иэ входов которого поступает через фазовращатель 5 напряжение от генератора 1. Напряжение с выхода фазового детектора 6 управляет частотой генератора 1. Путем ручной настройки фаэовращателя 5 добиваются максимальных показаний измерителя девиации 3 частоты при некотором исходном значении длины акустической базы измерительной камеры 2. При этом за счет сигнала отрицательной обратной связи с выхода фазового детектора 6 частота диапаэонного генератора поддерживается соответствующей максимальному значению крутизны частотнофаэовой характеристики измерительной, камеры данной длины. После настройки фазовращателя 5 мультивибратора

4 отключается.

Изменяя длину акустической базы измерительной камеры 2 находят ее значение, при котором показания измерителя девиации частоты 3 будут максимальны, что соответствует появлению гармонической модуляции сигнала на выходе измерительной камеры 2.

За счет сигнала отрицательной обратной связи с выхода фазового детектора 6 частота сигнала на выходе диапазонного генератора будет изменяться с изменением длины акустической базы измерительной камеры 2, оставаясь при каждом значении длины акустической базы измерительной камеры 2 соответствующей максимальному значению

519 4 крутизны частотно-фазовой ее характеристики.

По показаниям частотомера 7 можно определить скорость распространения акустических волн в невоэмущенной среде, а по показаниям измерителя девиации 3 определяется амплитуда гармонической модуляции скорости распространения акустических волн.

Способ измерения амплитуды гарМонической модуляции скорости распространения акустических колебаний осуществляется следующим образом.

15 В исследуемую среду, скорость распространения Ч(т,) акустических волн в которой модулирована по времени t по гармоническому закону

Ч()Чд+ЛЧсоядСр (Ч вЂ” скорость распространения акусо тических волн в невоэмущенной среде, ДЧ и 8 — амплитуда и частота модуляции, соответственно),электроакустическим преобразователем излучается гармоническая волна частоты

Приемным электроакустическим преобразователем в режиме стоячей вол30 ны принимается прошедший через нее сигнал. Частота принимаемого сигнала оказывается модулированной по гармоническому закону, если только 8 ((ы и время двойного обхода акустической

35 волны резонатора (2 Ь /Чо ) больше половины периода модуляции скорости (0,5 2 i /8) на величину, кратную четному числу периодов модуляции (2 ff /6), т.е. при

2L 1 2 2Ф

2 и

V0 е и = О, 1, 2, ° ... а девиация 1у частоты принимаемо45 го сигнала будет максимальна (что обеспечивает высокую чувствительность измерений амплитуды гармонической модуляции dV скорости) при частоте излучаемого сигнала, соответствующей

50 одному иэ локальных максимумов крутизны частотно-фазовой характеристики резонатора у (2p + 1) и„.р-. 1 2

Одновременно изменяют длину L акустической базы измерительной камеры до ее значения, соответствующего появлению гармонической модуляции частоты принимаемого сигнала, 5 1Ю и ч;;стоту ы излучаемого сигнала так, чтобы ее значение соответствова— ло оДному иэ локальных максимумов ,крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры.

При этом, каково бы ни было значение частоты, модуляции 8, найдется такое значение длины L акустической базы, что частота принимаемого сигна- 10 ла будет модулирована по гармоническому закону.

Измеряют частоту принимаемого сигнала и определяют величину амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических волн по формуле

ДЧ чо (d

Ъ ранения акустических волн, заключающийся в том, что в исследуемую среду излуают акустические колебания, принимают прошедшие через нее колебания в режиме стоячей волны, изменяют частоту ь излучаемого сигнала и измеряют девиацию частоты Л ь| принимаемого сигнала, с учетом которой определяют амплитуду гармонической модуляции скорости распространения акустических волн, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, при изменении частоты ы акустического сигнала изменяют базу 7. измерений до значения в соответствии с условием

+ n) f P где R = r,r ехр (-ЪСЬ), г,exp(id,) и r exp(id ) комплексные коэффициенты отражения соответственно от приемного и излучающего преобразователей, Ы вЂ” коэффициент поглощения;

& L/V,.

Использование данного технического решения позволяет расширить диапазон гармонической модуляции скорости распространения акустических волн от дискретного ряда частот 8 m при фиксированной длине Ь акустической базы до непрерывного ряда частот за счет одновременного изменения длины акустической базы измерительной камеры и частоты излучаемого сигнала.

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды гармо- 40 нической модуляции скорости распрост1 а амплитуду гармонической модуляции скорости распространения акустических волн определяют по формуле

du) Ча дЧ (d д V — скорость распространения акустических волн частоты в невоэмущенной среде; — частота гармонической модуляции;

n = 0,1,2...;

R — г,г ехр(-2Л ), 0(— коэффициент поглощения; г,ехр(1д,) и г. p(id ) — комплексные коэффициенты отражения соответственно от излучающего и приемного преобразователей.