Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных газов за счет усиления реакции устройства на изменение измеряемой величины. Работа устройства основана на отражении ультразвуковых сигналов от границы раздела двух сред, одной из которых является исследуемая газообразная среда, а другой эталонная среда с известным акустическим сопротивлением. На выходе устройства формируется сигнал, уровень которого связан с измеряемым акустическим сопротивлением известной нелинейной зависимостью. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1597716

С 01 Ы 29/О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4431996/25-28 (22) 30.05.88 (46) 07.10.90. Бюл. М 37 (71) Ростовский государственный университет им. {1. А. Суслова (72) П. О. Липовко-Половинец (53) 620. 179. 16(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1504602, кл. G 01 N 29/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ

СРЕД (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов. Целью иэобреИзобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов и может быть использовано для измерения акустического сопротивления газообразных сред.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных газов за счет усиления реакции устройства на изменение измеряемой величины.

На чертеже приведена Слок-схема устройства для измерения акустического сопротивления газообразных сред.

Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред содержит первый 1 и второй 2 ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду 3 с исследуемым 4 и контрольным 5 газами соответственно. Устройство также содержит ультразвуковой генератор 6, выходы которого соответтения является повышение чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных газов за счет усиления реакции. устройства на изменение измеряемой величины. Работа устройства основана на отражении ультразвуко- вых сигналов от границы раздела .двух сред, одной из которых является исследуемая газообразная среда, а другой— эталонная среда с известным акустическим сопротивлением. На выходе устройства формируется сигнал, уровень которого связан с измеряемым акустическим сопротивлением известной нелинейной зависимостью. 1 ил. ственно подключены к первому 1 и второму 2 ультразвуковым преобразователям, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель 7, делитель 8, блок 9 вычисления обратной величины, аналоговый инвертор 10 и блок 11 экспоненциального преобразования. Первый вход дифференциального усилителя 7 подключен к первому ультразвуковому преобразователю 1, а второй вход вместе с вторым входом делителя 8 подключен к втором.. ультразвуковому преобразователю 2. Выход блока 11 экспоненциального преобразования является. выходом устройства.

Для обеспечения акустиче- ê.îãî контакта ультразвуковых преобразователей

1 и 2 с исследуемой 4 и контрольной 5 газообразными средами последними заполняют резервуары, с которыми герметично соединены идентичные твердые эталонные среды 3, например плавленый

1597716 кварц. В качестве контрольной среды может использоваться любая газообраз° 1 ная среда с известным акустическим сопротивлением либо вакуум. В процессе измерений необходимо обеспечить неизменную величину акустического сопротивления контрольной газообразной среды 5.

Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковой преобразователь 6 генерирует на своем первом и втором р выходах электрически развязанные, одинаковые по амплитуде и частоте уль" 5 тразвуковые сигналы, которые преобразуются первым 1 и вторым 2 ультразвуковыми преобразователями в акустические сигналы. Распространяясь в эталонной среде 3, акустические сигналы от- 20 ражаются от границ контакта эталонной среды с исследуемой 4 и контрольной

5 газоооразными средами, достигают первого 1 и второго 2 ультразвуковых преобразователейи преобразуются ими в электрические сигналы. При этом амплитуды А), и А о сигналов, отраженных от границы контакта эталонной среды

3 с исследуемой 4 и контрольной 5 газообразными средами, принятые соответственно первым 1 и вторым 2 ультразвуковыми преобразователями, опреде ляются различием в величинах акустического сопротивления указанных сред.

Электрические сигналы с выходов ульт- 3

35 развуковых преобразователей поступают

1на первый и второй входы дифференциаль ного усилителя г, а сигналы с второго ультразвукового преобразователя 2 также поступают на второй вход делителя 40

8, на выходе которого устанавливается напряжение, пропорциональное величине

A() Ax

Величина И связана с величинами

Z 4 K и Е, акустического сопротивления исследуемой 4, контрольной 5 газообразной среды и эталонной среды 3 зависимостью

2 Хх к + о где 4 Ех к °

Сигнал N с выхода делителя 8 посту55 пает на вход цепочки последовательно соединенных блока 9 вычисления обратной величины, аналогового инвертора

10 и блока 11 экспоненциального преобразования, и на выходе последнего формируется напряжение, пропорциональ« ное величине м=ехр (- — ), Ао

Aî

Величины М, Zx Z связаны эависимоI стью .4)(+ Zo и - рхр (- —., ).

2 4к

Величина дифференциальной чувствительности С устройства при измерении сигнала M определяется из соотношения где С—

Таким образом, при исследовании динамики разреженных газов, когда величины Х х и Z „ малы, устройство обеспечивает высокую дифференциальную чувствительность к изменениям величины акустического сопротивления исследуемой газообразной среды, что повьг шает чувствительность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред, содержащее первый и второй ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду с исследуемой и контрольной газообразной средой соответственно, генератор, выходы которого соответственно подключены к первому и второму уль тразвуковым преобразователям, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, делитель и блок функциойального преобразования, первый вход дифференциального усилителя подключен к первому ультразвуковому преобразователю, а второй вход — к второму ультразвуковому преобразователю и к второму входу делителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения .чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных

1597716

Составитель Е. Ильичев

Редактор А. Шандор Техред Л.Олийнык, Корректор С. 1екмар

Заказ 3048 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 газов, блок функционального преобразования выполнен в виде последователь = но соединенных блока вычисления обрат4 ной величины, аналогового инвертора и блока экспоненциального преобразования.