Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука

 

Оп И САН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 538286 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявленоl 1.05.75 (21) 2132171/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,12.76.Бюллетень № 45 (45} Дата опубликования описания 27.01.77 (51) М. Кл.е

5 0 1 N 2 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 534.286 (088.8) (72) Лвторы изобретения

В. А. Сукапкас и Э. П. Яронис

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОШЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к измерителям поглощения ультразвука в жидкостях и газах и может быть использовано при анализе состава и свойств веществ в химической нефтехимической, пищевой и других облао- 5 тях промышленности.

Известны устройства для измерения коэффициента поглощения ультразвука j2, 3) содержащие электроакустический тракт ин» терферометра, составленный из последова- ® тельно соединенных генератора электричео ких колебаний, камеры интерферометра переменной длины с двумя акустическими преобразователями и усилителя, и измерительный прибор.

Измерение поглощения ультразвука с помощью известных устройств требует боль шого количества ручных операций и вычислений, и, следовательно, имеет низкое быстродействие, Данные недостатки частично устранены в устройстве, которое содержит электроакус» тический тракт интерферометра и измерительный блок, с помощью которого производится автоматическое определение коэффициента поглощения ультразвука 111. При измерении с помощью этого устройства необходимо обеспечить плавное изменение длины акустического пути, B случае изменения скорости перемещения преобразователя появляется погрешность измерения, 11елью изобретения является повышение точности измерения, Указанная цель достигается тем, что ие мерительный блок выполнен в виде двух высокочастотных разнополярных детекторов, выходы которых подключены к входам измерителя отношения постоянных напряжений, цепь нагрузки одного из высокочастотных детекторов соединена с источником напряжения смещения, выход этого высокочастотного детектора подключен также к входному дискриминатору автокомпенсационного пикового детектора с нулевым уровнем дискриминации, выход автокомпенсационного пикс вого детектора включен между источником напряжения смещения и резистором, другой конец которого соединен со входами двух высокочастотных детекторов, связанными через конденсатор с выходом электроакуотического тракта, На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений, 5

Генератор 1 электрических колебаний подключен к пьезоизлучателю 2, вмонтированному в камеру интерферометра 3, Пьезо приемник 4 закреплен в держатель 5, а его обкладки подключены ко входу высокочас . тотного усилителя 6, Злементы 1-6 составляют электроакустический тракт интерферометра. К выходу усилителя 6 через конденсатор 7 подключен резистор 8 и два высокочастотных разнополярных детектора 9 и

10. Indene нагрузки детектора 9 подключена к источнику напряжения смещения 11, полярность которого противоположна выходному напряжению детектора 9, К выходу детектора 9 подключен входной дискрими« натор 12 автокомпенсационного пикового детектора, состоящего также из усилителя

13 и двухполярного детектора 14. Нагрузка детектора 14 подключена между резио- б тором 8 и источником напряжения смещения 11. Выходы обоих высокочастотных детекторов 9 и 10 подключены к измерителю отношения 15, имеющему заземленную общую цепь сравниваемых сигналов, 30

Измеритель работает следующим образом, После включения питания генератор 1 начинает вырабатывать высокочастотное напряжение, которое пьезоизлучателем 2 преобра 35 зуется в ультразвуковые волны. Ультразвук распространяется в исследуемой жидкости или газе, которыми заполнена камера интерферометра 3, С началом измерения начинают сближать пьезоизлучатель 2 и пьезопри- 40 емник 4 посредством подвижного держате» ля 5, Ультразвуковые волны распространяются к пьезоприемнику 4, частично отражаются, частично преобразуются им в электрические колебания, усиливаемые усилите- 4 лем 6, Выходное высокочастотное напряг ние усилителя 6 (фиг, 2а) выделяется в общей точке конденсатора 7 и резистора 8, накладываясь на напряжение источника 11, поскольку в начале измерения выходное напряжение детектора 14 равно нулю, Зпюра суммарного напряжения изображена на фиг. 2 б.

На выходе детектора 9 выделяется or èбающая выходное напряжение усилителя 6, также наложенная íà напряжение источни 5 ка 11. На выходе детектора 10 эта огибающая выделяется в противоположной (отрицательной относительно корпуса) полярнос ти. Дискриминатором 12 выделяется отрицательная относительно корпуса часть вы- 6О

86

4 ходного напряжения детектора 9 (фиг. 2в), которая, усиленная усилителем 13, детектируется детектором 14, Выходное напряжение детектора 14, вычитается из напряжения Uo источника 13» (Фиг. 2г). Следовательно, цепь компенсации автокомпенсационного детектора 12-14 замыкается через резистор 8 и детектор 9. В результате действия автокомпенсации устанавливается такой ..-отенциал резистора 8, что выходное минимальное напряжение детектора 9 оказывается равным нулю относительно корпуса, Таким образом, отрицательное смещение общей точки конденсатора 7 и резистора 8 в установившемся режиме равно минимален ному выходному напряжению 0 „„усилителя 6. Естественно, что в момент акустического резонанса, который характеризуется резким увеличением модуля выходного напряжения усилитель 6„ выходное напряжение детектора 9 относительно корпуса будет равно и „ — О „„„„, где 0 „„ дуль максимального выходного напряжения усилителя 6. Выходное напряжение детектора

10 равно U + О„„„, и имеет противопс ложную полярность„ Показания измерителя отношения 15 пропорциональны отношению: макС мин м аке мин

При сближении преобразователей 2 и 4 напряжение U „ несколько увеличивается, напряжение ц „ тоже увеличивается. Следоваилкс тельно, изменяются и показания измерителя отношения 15. Поглощение ультразвука определяют по зависимости логарифма показаний измерителя 15, соответствующих акустическим резонансам столбика среды между пьезопреобразователями 2 и

4-, от расстояния между пьезопреобразователями, В качестве блока 15 может быть применен логарифмирующий измеритель OT ношения, тогда поглощение определяют непосредственно по изменению его показаний, Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее электроакустический тракт интерферометра переменной длины и измерительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измерительный блок выполнен в виде двух высокочастотных

538286 разнополярных детекторов, выходы которых подключены ко входам измерителя отношения постоянных напряжений, цепь нагрузки одного из высокочастотных детекторов соединена с источником напряжения смещения, выход этого высокочастотного детектора подключен также к входному дискриминатору автокомпенсационного пикового детектора с нулевым уровнем дискриминации, выход автокомпенсационного пикового детектора включен между источником напряжения смещения и резистором, другой KoHeg которого соединен со входами двух высокочастотных,детекторов, связанных через конденсатор с выходом электроакустического тракта, Источники информации, принятые во smмание при экспертизе: б

1, Авт.свид. СССР № 371495, кл.

5 01 К 29/00, от 08,04,71 г., 2. Труды ВУЗов Литовской ССР, серия

"Ультразвук, 1969 г„№ 1, стр, 127р 133„

3. Колесников А. Е. Ультразвуковые измерения, изд, Стандартов, Ы., 1970 r., стр, 96, 97, 538286 Ъ ия

Составитель В. Антипов

Редактор В, Кожемякин Техред М, Ликович Корректор Б. вегас

Заказ 5714/26 Тираж 1010 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

) 13035 Москва, Ж35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4