Способ измерения коэффициентов отражения и прохождения звука материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустич ким измерениям и может быть исполь зовано для измерения коэффициентов отражения и прохождения звука чере образцы материалов в форме перегор док и пластин конечных размеров. Известен интерферометрический метод измерения коэффициента отражения звука, в котором измерения коэффициента отражения звука выполняются в поле стоячей волны, возникающей при отражении звуковых колебаний от поверхности образца 1 . Наиболее близким к изобретению является способ измерения коэффициентов отражения и прохождения звука материалов, заключающийся в том, что в гидроакустической измерительной камере устанавливают на . одной линии излучатель звука, приемник отраженных от образца колебаний, образец материала и приемник колебаний, прошедших образец, излучают звуковые колебания, прини мают с помощью приемников звуковы колебания и по отноилению уровней звукового давления на соответствующем приемнике при наличии образца и при его отсутствии определяют коэффициент отражения звука и коэффициент прохождения звука 2 . Недостатком этих способов является наличие реверберационных помех и сзвязанное с этим ограничение нижнего диапазона частот измерения, что обусловлено требованием временного разделения падающего, отраженного, прошедшего образец сигналов и мешающих сигналов, отраженных от границ измерительной камеры. Выполнение этого требования на низких частотах недос тижимо ввиду того, что пространственная длина измерительного импульс соизмерима с размерами камеры. Цель изобретения - повышение точ ности измерений за счет уменьшения влияния реверберационных помех. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэффициентов отражения и про хождения звука материалов, заключаю щемуся в том, что в гидроакустичес кой измерительной камере устанавли вают на одной линии излучатель звука, приемник отраженных от образца колебаний, образец материала и приемник прошедших образец колебани излучают звуковые колебания, прини мают с помощью соответствующих приемников звуковые колебания и по отношению уровней звукового давления на соответствующем приемнике при наличии образца и при его отсутствии определяют коэффициенты отраже ния и прохождения звука, фиксируют систему излучатель - образец - прие НИКИ и вращают ее вокруг оси, перпендикулярной линии излучатель приемники, -со скоростью, исключающей появление помех гидродинамического происхождения. На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ измерения коэффициентов отражения jH прохождения звука материалов. Устройство, реализующее предлагаемыл способ, сострит из механизма 1 механического вращения, генератора 2, излучателя 3 звука, звукоприемника 4, расположенного впереди испытуемого образца 5, звукоприемника 6, расположенного в зоне акустической тени образца, измерительной камеры 7, усилителей 8 и 9, делителя 10 частоты, стробоскопического блока 11 и регистратора 12. Генератор 2 подключен к излучателю 3 звука, звукоприемники (4 и 6 и излучатель 3 звука жестко закреплены на испытуемом образце, соединенном с механизмом 1 механического вращения. Звукоприемник 4 подключен к усилителю 8, а звукоприемник 6 - к усилителю 9, выходы усилителей 8 и 9 подключаются последовательно к сигнальному входу стробоскопического блока 11, запускающий вход стробоскопического блока 11 через делитель 10 частоты подключен к генератору 2, выход стробоскопического блока подключен к регистратору 12. Способ измерения коэффициентов отражения и прохождения звука материалов реализуется следующим образом. С помощью механизма 1 механического вращения систему излучатель 3 образец 5 - звукоприемники 4 и 6, помещенную в измерительную камеру 7, вращают вокруг оси, перпендикулярной линии излучатель 3 - звукоприемники 4 и 6. Генератор 2 возбуждает излучатель 3 звука. На звукоприемник 4 воздействует сигнал, соответствующий сумме падающих звуковых колебаний, колебаний, отраженных от образца 5, и нерегулярных во времени колебаний, отраженных от границ измерительной камеры 7, а на звукоприемник 6 поступает сигнал, соответствующий сумме прошедших образец 5 колебаний и нерегулярных колебаний, отраженных от границ измерительной.камеры 7. Стробоскопический блок 11, соединенный через делитель 10 частоты с генератором 2, формирует стробирующий импульс, позволяющий при подключении стробоскопического блока к выходу усилителя 9 выделить полезный сигнал, прошедший через образец, а при подключении стробоскопического блока

к выходу усилителя Ь - полезный сигнал, соответствующий сумме падающих и отраженных от образца колебаний. Выделенный полезный сигнал подается на регистратор 12.

На втором этапе измерений выполняется запись сигналов без образца, соответствующих значению падающих звуковых колебаний. Регистрирование сигналов выполняется, как и с образцом, с выхода усилителей 8 и 9 при вращении системы.излучатель - звукоприемники. Запись цадающих звуковых колебаний двумя звукоприемниками требуется для компенсации уменьшения .амплитуды, обусловленной сферичностью излученной звуковой волны. Для определения коэффициента отражения звука образца выполняют выделение отраженного сигнала, как разность между суммой падающих и отраженных колебаний и падающих колебаний, записанных регистратором 12 с выхода усилителя 8 при наличии и отсутствии образца. Коэффициент отражения определяется отношением амплитуды отраженного от образца сигнала к амплитуде падающего звукового сигнала, полученног о при записи без образца с выхода усилителя 8.

Коэффициент прохождения звука через образец определяется отноше- нием амплитуды прошедших образец колебаний к амплитуде падающих колебаний, записанных с выхода усили-х теля 9 при наличии образца и при его отсутствии.

При вращении образца совместно с излучателем .и звукоприемниками в

гидроакустической измерительной Кс. мере полезные сигналы, обуслозленные отражением и прохождением звука в образце, остаются когерентными излучаемому сигналу, а сигналы,

0 обусловленные отражениями от границ измерительной камеры, становятся нерегулярными во времени, что при когерентном накоплении полезных сигналов уменьшает влияние ревербераци5 онных помех.

Скорость вращения системы излучатель - образец - приемники не должна превышать скоростей, при ко-Q торых на измерения начинают влиять помехи гидродинамического происхождения, особенно помехи, связанные с возникновением кавитации.

5 Изобретение позволяет повысить точность акустических измерений коэффициентов отражения и прохождения звука в гидроакустических измерительных камерах за счет уменьше- ния влияния реверберационных помех, а также снизить рабочие частоты акустических измерений без увеличения размеров измерительных камер.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОХОЖДЕНИЯ ЗВУКА МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что в гидроакустической измерительной KaMejge устанавливают на одной линии излучатель звука, приемник отраженных от образца колебаний, образец материала и приемник прошедших образец колебаний, излучают звуковые колебания, принимают с помощью соответствукндих приемников звуковые колебания и по отношению уровней звукового давления на соответствующем .приемнике при наличии образца и при его отсутствии определяют коэффициенты отражения и прохождения звука, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния реверберационных помех, фиксируют систему излучатель образец - приемники и вращают ее вокруг оси, перпендикулярной линии (Л излучатель - приемники, со скоростью, исключающей появление помех гидродинамического происхождения. о: to СП ) О)