Способ определения частотной зависимости затухания акустических колебаний и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01H1/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении физико-механически-х свойств сред.

Известен способ определения частот.ной зависимости затухания акустических колебаний, заключающийся в том, что возбуждают акустические колебания в контролируемой среде электрическ-им напряжением, принимают прешедшие среду колебания, выравнивают сигнал изменением амплитуды напряжения и по изменению сигнала судят о частотной зависимости затухания : акустически.х колебания Cll.

Известно устройство для определения частотной зависимости затухания акустических колебаний содержащее последовательно соединенные генератор фиксированной частоты, автоматический переключатель и виброизлучатель, подключенный к второму входу переключателя генератор переменной частоты, два приемных акустических преобразователя и соединенный с одним из них самописец l.

Недостатком известных способа и устройства является невысокая- точность измерений из-за наличия временной и температурной погрешностей. .

Цель изобретения - повышение точности измерений путем компенсации погрешности временной и температурной нестабильности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определени частотной зависимости затухания акустических колебаний, заключающемуся в том, что возбуждают акустические колебания в контролируемой среде электрическим напряжением, принимают прошедшие среду колебания, выравнивают сигнал изменением амплитуды на пряжения и по изменению сигнала судя о частотной зависимости затухания, акустических 1 ;олебаний, возбуждают одновременно зондирующие и опорные акустические колебания, поочередно электрическим напряжением фиксированной и переменной частот одинаковой амплитуды принимают колебания на фиксированной и переменной частотах, выделяют разностный сигнал на фиксированной частоте, пропор|циональный разности амплитуд, изменяют им амплитуду напряжения опорного сигнала до исчезновения разностного сигнала ивыравнивают разностный :Сигнал на переменной частоте, пропорциональный разности амплитуд.

Устройство для определения .частотной зависимости затухания акустических колебаний, содержащее последовательно соединенные генератор фиксированной частоты, автоматический переключатель и виброизлучатель, подключенный к второму входу переключателя генератор переменно частоты, два приемных акустических преобразователя и соединенный с одним из них самописец, снабжено- регулируемым д рлителем напряжения, один вход которого соединен с выходом генератора фиксированной частоты, выход - с третьим входом переключателя и двумя идентичными каналами, включающими каждый последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, усилитель частоты переключений и синхронный детектор, один из каналов включен между первым приемным преобразователем и делителем напряжения, другой - между вторым приемным преобразователем и.самописцем, а вторые входы синхронных детекторов подключены к выходу делителя часTOTfcj.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа определения частотной зависимости, затухания акустических колебаний.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 фиксированной част.оты, автоматический переключатель 2 и виброизлучатель 3, подключенный к второму входу переключателя 2, генератор 4 переменной частоты, два приемных акустических преобразователя 5 и 6 и соединенный с одним из них самописец 7, регулируемый делитель 8 напряжения, один вход которого соединен с выходом генератора 1 фиксированной частоты, выход - с третьим входом переключателя 2 и двумя идентичными каналами включающими каждый последовательно соединенные усилитель 9, амплитудный детектор 10 усилитель 1 частоты переключений и синхронный детектор 12, один из каналов включен между приемным преобразователем 5 и делителем 8 напряжения, второй между вторым приемным преобразователем 6 и самописцем 7, вторые входы синхронных детекторов 12 подключены к выходу делителя 13 частоты и переключателя 2, а вход делителя 13 частоть соединен с генератором 1 фиксированной частоты.

Сущность способ.а заключается в следующем.

Pis непрерывных электрических сигналов И фиксированной частоты ш. и переменной частоты и;2(,)И одинаковых амплитуд И И И формируют пакеты напряжений длительностью в полпериода коммутации С-1 /Й{й «и;.,). Фиксированная частота является опорной,.а переменная зондирующей, изменяющейся в полосе прозрачности контролируемой среды. Пакетами электрических напряжений поочередно возбуждают пакеты акусти ческих колебаний ( 0(2 И yjcos (ujgt + ЧзН- %I. тде А и А - амплитуда акустически колебаний; ; j- - относительная погрешность преобразования ;электрических колеба;Нйй. в акустические лЧ:, - дополйительный фазовый сдвиг, обуслов ленный .преобразовани ем электрических. кол баний в акустические Акустические колебания преобразуются в электрические ,( : . °(2 W M- fi}где -Гл - относительная погрешность преобразования акустическ колебаний в электрический сигнал, дополнительный фазовый сдвиг, обусловленный . преобразованием акустиче ких : колебаний в электриче кий сигнал. Выделяют напряжение, пропорциональ ное .их разности .3l и полученным разностным напряжением изменяют амплитуду пакета опорного сигнала до исчезновения разностного напряжения , Jj m2-Jn,:) И « т21Т-1 а)0, где а - относительное изменение амп литуды сигнала фиксированной частоты, которое при К . a.. Затем преобразуют прошедшие сред колебаний в сигналы исходных частот K() : ()M TzH T3) mi«JS« Kti-Txi+qs+aif -buif,, где К - коэффициент, .пропорциональнь1й затуханию акустических колебаний в среде , Уз относительное частотное отклонение коэффициента К по отношению к опорной частотеШ-,; , - время задержки акустических . колебаний в среде срответственно на опорной и зондирую1аа11 частотах. При малом изменении частоты в пределах одного пакета выделяют сигнал;, пропорциональный разнбо:ти амплитуд пакетов наПряже- НИИ. . . . V («ЬК{1 Т-,)()(%) V ) o-( (ГзТ откуда а .ЗГз«: Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом, . Напряжение генераторов 1 и 4 ,фик(Сированной и переменной частоты подается на входы автоматического переключателя 2, который управляется напряжением генератора 1 через делитель 13 частоты. Электрические напряжения преобразуются -в аку-стические . колебания виброизлучателем 3, кото-; , рый взаимодействует с контролируемой средой 14, акустически связан с приемным акустическим преобразователем 5 и образует с ним пьезоэлектрический трансформатор. Преобразованиые в электрические акустические колебания с выхода переменного преобразователи б, пройдя усилитель 9, де.тектируются амплитудным детектором 10, на выходе которого присутствует разностный .сигнал, пропорциональный разности амплитуд. Этот сигнал, пройдя усилитель 11 частоты переключе- ; НИИ, выпряШяется синхронным детектором 12, на выходе которого получа- -i ется постоянный cHrHajp, который воздействует на управляющий вход регулируемого усилителя 8 напряжения. Прошедшие контролируемую среду колебания принимаются преобразователем 6, сформируются во втором канале и поступают на самописец 7, кинематически связанный с генератором 4 переменной частоты. Использование изобретения позволяет с достаточной достоверностью и точностью определить зависимость затуха ния акустических колебаний в материале, которые не зависят от погрешностей преобразования и флуктуации параметров внешней среды.

СПОСОП ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЗАТУХАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ)ЩЕСТВЛЕНИЯ 1. Способ определения частотной зависимости затухания акустических, колебаний, заключающийся в том, что возбуждают акустические колебания в контролируемой среде электрическим напряжением, принимают прошедшие среду колебания, выравнивают сигнал изменением амплитуды напряже- , ния и по изменению сигнала судят о частотной завистшости затухания акустических колебйний, о т л ц ч а - ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности, возбуждают одновременно зондирующие и опорные акустические Колебания, поочередно электрическим напряжением фиксированной и переменной частот одинаковой амплитуды, принимают колебания на фиксированной и переменной частотах, выделяют разностный сигнал на фиксированной частоте, пропорциональный разности амплитуд, изменяют им амплитуду напряжения опорного сигнала до исчезновения разностного сигнала и выравнивают разностный сигиал на переменной частоте, пропорциональный разности амплитуд. 2. Устройство для определения частотной зависимости- затухания акустических колебаний, .содержащее последовательно соединенные генератор фиксированной частоты, автоматигеский переключатель и виброиэлучатель, подключенный к второму входу переключателя генератор переменной частоты, два приемных акустических преобразователя и соединенный с одним из них самописец, отличающееся тем, что, с целью повьвиения точности ( путем компенсации погрешности вре(Л менной и температурной нестабильности, оно снабжено регулируемым дес лителем напряжения, один вход которого соединен с выходом генератора фик :ированной частоты, вмход - с § третьим входом переключателя, и двумя идентичными каналами, вклю 1аюцими каждый последовательно сбединенные усилитель, амплитудный детектор, усилитель частоты переключений и л ф синхронный детектор, один из каналов включен между первым приемным (преобразователем иделителем напрясо жения, другой - между приемным преобразователем и самописцем, to а вторые входы синхронных детекторов подк 18очены к выходу делителя частоты .