Ультразвуковой интерферометр Советский патент 1984 года по МПК G01H5/00 G01N29/00 

Изобретение относится к измеритепьяой технике и может найти применение для измерения физических параметров Ясидких и газообразных веществ в частности для измерения скорости ультразвука, по которой ведется контроль технологических процессов в химической, нефтедобывающей и других областях промьшшенности .

Известен ультразвуковой интерферометр, содержащий камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьезоизлучателем и пьезоприемником, подключенный к пьезоизлучателю генератор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резонансных импульсов t1.

Однако интерферометры с фиксированным расстоянием, в которых скорость ультразвука определяется по разности частот генератора (f,-f) и количеству п резонансных точек, имеют большую погрешность измерения, так как пьезоэлектрический излуча

тель из-за узкой частотной характеристики не позволяет выбрать

достаточное количество п резонансных точек. Помимо этого резонансные частоты, по которым ведутся измерения скорости ультразвука, как правил могут изменяться под действием температуры и давления контролируемой среды.

Кроме того, в ряде практических задач нет возможности использовать интерферометры с перемещаемым пьезоэлементом в сложных технологических условиях: высокое или низкое давление, агрессивная среда и т.д.

Цель изобретения - обеспечение измерений при высоких и сверхнизких давлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом интерферометре, содержащем камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьезоизлу1ателем и пьезоприемником, подключенный к пьезоизл ателю генератор и соединенные последовательн с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резонансных импульсов, камера выполнена в виде трубчатого волновода из немагнитного материала, а интерферометр снабжен диафрагмой из ферромагнитного материала с отверстием и магнитно-связанным с ней приводом ее перемещения.

0SJ

Кроме того, он снабжен блоком разрешения, включенным между генератором и счетчиком резонансных импульсов .

На чертеже представлена структурная схема интерферометра.

Ультразвуковой интерферометр содержит камеру 1, выполненную в виде труб-гатого волновода из немагни могс

материала рагзмещенные на ее противоположных торцах пьезоизлучатель 2 и пьезоприемник 3, генератор д импульсов ультразвуковой частоты, подключенный к пьезоизл г ателю 2 ,

соединенные последовательно с п :зоприемником 3 усилитель 5, детккт-ф 6, формирователь 7 и счетчик рез(1нансных импульсов, вьтолнениый в виде счетчика 8 числа резонансных ;-апряжений, блока 9 разрешения и с-1.етчика 10 числа N излучений. В ка-.ере 1 размещена диафрагма 11 из ферромагнитного материала с отверстием, много меньшим длины волны изл чения, а на ее внешней поверхности

размещен привод перемещения диафрагмы, состояьпкй из электродвигателя 12, кинематически связанного с нтМ винта 13, на котором установлена с

возможностью возвратно-поступательного перемещения с постоянной скоростью гайка-каретка 14, в которой установлена втулка 15 являющаяся кольцевым магнитом. Генератор ч через блок 9 разрешения подключен

к счетчику 10 числа излучений.

Интерферометр работает следующим образом.

В одном состоянии интерферометра его счетчики 8 и 10 находятся в нулевом положении. При движении магнитной гайки-каретки 14 с постоянной скоростью на пьезоприемнике 3 появляются резонансные напряжения, соответствующие условиям наилучшего (или наихудшего) прохождения ультразвуковых колебаний через отверстие диафрагм, 1 1 . Эти резонансные напряжения (, или Uirpl) появляются при условии, когда между пьезоизлучателем 2 и диафрагмой 1 укладывается целое число полуволн, т.е. /т . Чередующиеся через каждые Я/2 перемещения диафрагмы 11 злектрические сигналы усиливаются усилителем 5, детектируются де-тектором 6 и после формирования и fflyльcoв поступают на счетчик 8, ко3торый первым импульсом через блок 9 разрешает прохождение электрических сигналов ультразвуковой частоты f с генератора U на счетчик 10. Как только на счетчике 8 появится сигнал с заданным номером п, блок 9 разрешения запирается,и в счетчик 10 прекращается поступление сигналов ультразвуковой частоты f. Таким образом, за время t перемещения диафрагмы с постоянной скоростью V на расстояние дС ц-.-г) ф счетчик 10 отсчитьшает количество импульсов, равное N. N t-f. Учитывая, что и. И v-t, нетрудно получить вьфажение, определяющее искомую скорость ультразвука Из формулы (1) следует, что при движении диафрагмы с постоянной скоростью и постоянстве числа резонансных точек скорость ультразвука в исследуемой дреде, заполняющей труб(1) 054 чатый волновод, пропорциональна показаниям счетчика 10. При больших затуханиях ультразвука следует учитьшать то, что скорость ультразвука в трубчатых волноводах отличается от скорости ультразвука в неограниченной среде. Поправку на измеренную скорость можно вводить, используя соотношение С. где М - вязкость среды, заполняющей камеру интерферометра; J- - плотность этой среды г Zj, - внутренний радиус трубчатого волновода. Использование предлагаемого ин-, терферометра позволит осуществить измерение скорости ультразвука в средах, находящихся при высоких или сверхнизких давлениях, при несложном его усовершенствовании.

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР, содержащий камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьезоизлучателем и пьезоприемником, подключенный к пьезоизлучателю генею ™/г ратор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резонансных импульсов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений при высоких и сверхнизких давлениях, камера вьшолнена в виде трубчатого волновода из немагнитного материала, а интерферометр снабжен диаграммой из ферромагнитного материала с отверстием и магнитносвязанным с ней приводом ее перемещения . 2. Интерферометр по п.1, о т л ичающийся тем, что он снабжен i блоком разрешения, включенным между генератором и счетчиком резонансных (Л импульсов.