Импульсная установка для измерения поглощения ультразвука

 

F

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C0l03 Советских

Соцмалистических

Республик

» 47734О (61) Дополнительное к авт. свнд.ву (22) Заявлено 28.02.72 (21) 1752879/18-10

L присоединением заявки ¹-i 231 Г! риорнтеr

Опубликован,) 15.07.75, Бюллетень ¹ 26

Да га опубликования описания 29.07.76. (51) М. Кл. 6 Oln 29, 02

Государственный комитет

Совета й1иниотров СССР

AG делам изооретений и открытий (53) УДК 534,286 (088.8) (72) Лито.ры нзооретенни

Ю. И. Кузовков и О. В. Тарасенко

Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т. Г. Шевченко (71) За овнтель (54) ИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к области ультразвуковых измерений.

Известна импульсная установка для измерения потлощенгия ультразгвука в жидкостях, содержащая генератор прямоугольных импульсов, генератор высокой частоты, генератор промежуточной частоты, измерительную камеру с двумя элекгроакустическими преобразователями, переменный атгенюатор, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты и индикаторное устройство --- осциллограф нлн импульсный вольтметр.

Недостатком известной импульсной установки является ее ограниченная чувствительность, заключающаяся и невозможности проводить измерения при наличии сильного поглощения ультразвука в вещесгве, которое приводит к тому, что сигналы с приемного электроакустического преобразователя соизмеримы или меньше уровня входных шумов приемника.

Сильное поглощение происходит н в случае веществ с большим коэффициентом поглощения ультразвука, например вязких жидкостей, н в случае измерений на высоких частотах.

Для повышения чувствительности предлагаемая установка снабжена генератором стандартных сигналов, подключенным на вход генератора прямоугольных импульсов, и амплитудным детектором, узкополосным фильтром низкой частоты, фазовым детектором, последоватегп но включенными между усилителем Ilpoмежуточной частоты и индикаторным устройством, например пулы альванометром.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемой установки; на фиг. 2 — 4 — эпюры напряжений соответственно на входе усилителя промежуточной частоты, после амплитудного детектора, после узкополосного фильтра низкой частоты.

Установка содержит генератор 1 стандартных сигналов, выход которого соединен с гнезлом внешнего запуска генератора 2 прямоуго.II>Hblx импульсов, имеющего два выхода с регулируемой временной задержкой сигналов

15 от каждого из этих выходов, один из которых подключен к гнезду внешней импульсной модуляции генератора 3 высокой частоты, а другой — к такому же гнезду генератора 4 промежуточной частоты, измерительную камеру 5

20 с двумя электроакустическими преобразователями и переменный аттенюатор 6, подсоединенные соответственно к выходам генераторов 3 и 4, преобразователь частоты 7, подключенный к приемному электроакусгическому

25 преобразователю измерительной камеры 5, усилитель 8 промежуточной частоты, вход которого постоянно связан с выходами переменного аттенюатора 6 и преобразователя частоты 7, Hìïëèòóäíûé детектор 9, который подключен к выходу усилителя 8, узкополосный

47734(40

55 фильтр 10 низкой частоты, подключеннь и к выходу амплитудного детек Irpà К фазовый детектор 11, подключенный:,:. выход фильгра 10, и индикаторное устройство — нульгальвапометр 12, включенный после ф:i:,0r,îr о детектора 1!.

Сигналы с выхода генератора 1, когорый работает в режиме 100 /О-ной внутренней амплитудной модуляции меандром, запускают генератор 2, работающий в режиме внешнего запуска. При этом напряжение генератора 2 на каждом из его выходов представляет собой последовательность пачек импульсов, причем частота следования видоимпульсов внутри каждой пачки определяется частотой напряжения генератора 1, а длительность каждой пачки равна половине периода внутреннего модулирующего меандра. Напряжения с выходов генератора 2 используют для внешней импульсной модуляц|ии генераторов 3 и 4, вследствие чего их выходные напряжения представляют собой последовательности пачек радиоимпульсов. Сигналы от генератора 3 проходят измерительную камеру 5, затем ггонадают на преобразователь частоты 7 и после преобразования их несущей частоты в роме>куточную поступают «та вход усилителя 8.

Сигналы от генератора 4 проходят переменный аттенюатор 6 и также поступают на вход уc и ли тел я 8.

На фнг. 2 изображена эгпора результирующего напря>кения Ur(/) па входе усилителя 8 для случая, когда амплитуды радиоимпульсов, поступающих па вход усилителя 8 с переменного аттешоатора 6 и с преобразователя частоты 7, не равны между собой. Это напряжение после усиления в тракте усилителя 8 поступает далее на амплитудный детектор 9. Расположение пачек радиоимпульсов с меньшей амплитудой ii промежутках между пачками радиоимпульсов с большей амплитудой (или наоборот), как это изображено ня фиг. 2, достигнуто задерхкой во времени сигнялон одного из выходов генератора 2 относительно сигналов другого выхода.

На фиг. 3 сплошной линией изображена эпюря напряжения Р (/) па выходе амплитудного детектора 9. На этой же фигуре пунктирной линией показано среднее значение огибающей продетектированного напряжения. Постоянная времени нагрузки амплитудного детектора 9 подобрана такой величины, чтобы переменная соста вляющая продекти рова Hного па п ряжения была как можно ближе по форме и модулирующему меандру.

Зо

З5

С этой же целью генератор 2 работает в режиме с минимально возможной скважностью импульсов. После амплитудного детектора 9 сигнал поступает на узкополосный фиды р 10, который настроен на первую гармонику продетектированного напряжения.

На фиг. 4 изобра>кена эпюра напря>ке|п|я

U (/) на выходе узкополосного фильтра 10.

Эта эпюра, а также эпюры напряжений, изображенные на фиг. 2 и 3, приведены для случая, когда полезный сигнал во много раз превышает уровень входных шумов приемника.

Однако и в том случае, когда амплитуда сигналов с приемного электроакустического преобразователя лежит ниже уровня входных шумов приемника, все же будет происходить выделение пер вой гармоники продетектированного напряжения за счет фильтрации шума узкополосным фильтром 10. Именно фильтрация шума с помощью фильтра 10 обеспечивает высокую чувствительность предлагаемой импульсной устано|вкп.

Из эшоры напряжения, изображенной па фиг. 4, видно, что фаза этого напряжения остается постоянной до тех пор, пока рад иоимпульсы из разных пачек, изобра>кеппые на фиг. 2, пе сравняются на амплитуде. В этот момент, который соответствует равенству по амплитуде преобразованного по частоте c:.rãнала с приемного электроакустического преобразователя и кал|иброванного сигнала от генератора 4, фаза напряжения, изображенного па фиг. 4, скачком измен|ится на 180 . Регистрация изменения фазы на 180 производится с помощью фазового детектора 1! и нуль-гальвяпометра 12.

Предмет изобретения

Импульсная установка для измерения»оглощения ультразвука, содержащая генератор прямоугольных импульсов, генераторы высокой и проме>куточпой частоты, измерительную камеру с электроакустическнми преобразователями, переменный аттешоатор, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты и индикаторное устройство, отлича«ои(аяся тем, что, с целью повышения чувствительности, она снабжена генератором стандартных импульсов, подключенным на вход генератора прямоугольных импульсов, и амплитуд ным детектором, узкополосным фильтром частоты, фазовым детектором, последовательно включенными между усилителем промежуточной частоты и индикаторным устройством, например нуль-гальванометром.

477340

Фиг..у

U5(i)

Фиг. Ф

Составитель Н, Фомнчев

Техред Л, Казачкова Корректор M. Лейзерман

Редактор С. Хейфнц

Обл. т m. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли

Заказ 5827 Изд. № 1601 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытый

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