Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для изме;рения поглощения ультразвуковых волн.

Известны устройства -для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащие последовательно соединенные генератор, акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, усилитель, аттенюатор и осциллограф ij ..

Недостатком известных устройств является низкая точность измерения коэффициента поглощения ультразвука в слабопоглоа1ающих средах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения коэффициент,а поглощения ультразвука, содержащее последовательно соединенные ПОЛОСОВОЙ усилитель, акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями и перестраиваемую линию задержки, частотомер, соединенный с выходомполосового усилителя 2j .

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения коэффициента, поглощения ультразвука в слабопоглощающих средах, обусловленная .колебаниями передаточной характеристики перестраиваемой линии задержки и полосового усилителя.

Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента поглощения ультразвука в слабопоглощающих средах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее последовательно соединенные полосовой усилитель, акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями и перестраиваемую линию задержки, частотомер, соединенный с выходом полосового усилителя, снабжено последовательно соединенным пиковым детектором, компаратором, одновибратором и измерителем интервалов времени, детектором действу- ющего значения напряжения и аналоговым ключом, включенным между выхоом перестраиваемой линии задержки и входом полосового усилителя, вхоы пикового детектора и детектЪра ействующего значения напряжения соединены с приемным электроакустиеским преобразователем, выход деектора действующего значения нап-. яжения соединен с вторым входом комаратора, а выход одновибратора оединен d вторыми входами аналогоого ключа и пикового детектора.

На чертеже представлена структур-ая схема устройства для измерения оэффициента поглощения ультразвука.

Устройство содержит последовательно соединенные акустическую камеру 1 с излучающим 2 и приёмным 3 электроакустическими преобразователями, перестраиваемую линию 4 задержки, аналоговый ключ 5 и полосовой усилитель 6, а также частотомер 7, подключенный к выходу полосового усилителя б. К приемному электроакустическому преобразователю 3 подключены- входы детектора 8 действующего значения напряжения и пикового детектора 9, а их выходы соединены с выходами компаратора 10. Компаратор 10 подключен к одНовибратору 11, выход которого соединен с входом измерителя 12 интервалов времени и с вторыми входами аналогового ключа 5 и пикового детектора 9

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука работает следующим образом.

При включении устройства одновибратор 11 вырабатывает импульс напря жения, который передним фронтом замыкает аналоговый ключ 5. В замкнутой цепи,.содержащей акустическую камеру 1 с излучающим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразователями, перестраиваеглую линию 3 задержки, аналоговый ключ 5 иполосовой усилитель б, возникают автоколебания. Условия возникндвен йя а-токолебаний на выбранной частоте резонанса акустической камеры 1 I подбираются при помощи перестраиваемой линии 4 задержки. Одновремен|но передний фронт импульса напряже|ния одновибратора 11 устанавливает Ыа выходе пикового детектора 9 напржение равное нулю. Длительность и мпульса, вырабатываемого одновибратором 11; пpeвыIJJaeт время установления стационарных колебаний в замкнутой цепи и соответственно в акустической камере 1. Электрический сигнал, снимаемый с приемного электроакустического преобразователя 3, детектируется детектором 8действующего значения напряжения « пиковым детектором 9 и поступает на входы компаратора 10. Причем сигнал, поступающий с пикового детектора является опорным и ослаблен делителем напряжения в ел/ раз. В этом случае на выходе компаратора 10 напряжение равно нулю.

В момент окончания импульса одновибратора размыкается аналоговый ключ 5 и спадом прямоугольного импульса запускается измеритель 12 интервалов времени. Размыкание аналогового ключа 5 приводит к срыву автоколебательного процесса и в акустической камере происходит спад акустических колебаний, причем скорость спада определяется коэффициентом поглощения ультразвука в ереде. Соответственно уменьшается напряжение на выходе детектора 8 действующего значения напряжения и в момент, когда оно станет равним опорному, которое подается с пикового детектора 9, т.е. когда амплитуда колебаний в акустической камере уменьшится в е раз компаратор 10 вырабатывает перепад напряжения, который запускает одновибратор 11. Сработав, одновибратор передним фронтом останавливает измеритель 12 интервалов времени, устанавливает на выходе пикового детектора напряжение равное нулю и замыкает аналоговый ключ. Процесс возбухсдения колебаний в замкнутой цепи повторяется.

По времени спада акустических колебаний в камере 1 jqo зсшанного уровня,фиксируемому измерителем 12 интервалов времени, определяется коэффициент поглощения ультразвука в исследуемой среде по формуле

г:7

- время спада колебаний;

где с - скбрость распространения ультразвука в исследуемой среде.

Частотомер 7 предназначен для контроля частоты автоколебаний.

В данном устройстве колебания

0 передаточной функции перестраиваемой линии задержки и полосового усилителя не влияют на характер спада акустических колебаний в катере после срыва автоколебательно5го процесса, что обеспечивает повышение точности измерений КОЭФ7 фициента поглощения ультразвука в . слабопоглощакяиих средах- Устрой.ство обеспечивает автоматическую стабилизацию частоты акустических колеба0ний , определяемую геометрическими характеристиками акустической камеры, что также повышает точность из-, мерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее последовательно соединенные полосовой усилитель, акустическую камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями и перестраиваемую линию задержки, частотомер, соединенный с выходом полосового усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента поглощения ультразвука в слабопоглощающих средах, о.но снабжено последовательно соединенными пиковым детекторогл, компаратором одновибратором и измерителем интервалов времени, детектором действующего значения напряжения и аналоговым ключом, включенным ежду выходом перестраиваемой задержки и входом полосового усилителя, входы пикового детектора и детектора действующего значения напряжения соединены с прием- д ным электроакустическим преобразова- S телем, выход детектора действующе(Л го значения напряжения соединен с вторым входом компаратора, а выход одновибратора соединен с вторыми входами аналогового ключа и ПИКОВОГО детектора. У 4 1