Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука Советский патент 1984 года по МПК G01N29/02 

О 4iik Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в химической про мьгашенности, в научно-исследовател ских и заводских лабораториях для анализа свойств и состава растворо по его акустическим параметрам, а также для непрерывной регистрации этих параметров. Известно устройство для измереНИН коэффициента поглощения и скор ти распространения ультразвука, содержащее измерительную камеру с приемным и излучакядим пьезопреобразователями, перестраиваемый гене ратор, частотомер, усилитель, лине ный детектор и измерительный блок настройки, частоты 11Недостатком данного устройства является отсутствие достаточного в временного разрешения при регистра ции быстропротекающих процессов, что обусловлено необходимостью накапливать большое число периодов качания частоты для достаточного усреднения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука, содержащее соединенны последовательно генератор управляю щего напряжения, перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные для установки в измерительную камеру, усилитель и линейный детектор, усилитель постоянного тока, пиковый детектор, осциллограф и по ключенный к йыходу перестраиваемог генератора частотомер 23. Недостатком известного устройст ва является низкое временное разрешение при регистрации быстропротекающих процессов при быстрых изменениях поглощения, что связано с осуществлением настройки для определенной величины максимзгма резонансного пика, т.е. при фиксированном коэ М ициенте поглощения. Пр изменении коэффициента поглощения необходима новая настройка. Целью изобретения является увеличение временного разрешения при регистрации быстропротекакщих процессоз, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука, содержащее соединенные последовательно генератор управляющего напряжения, перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные для установки в измерительную камеру, усилитель и линейный детектор, усилитель постоянного тока, пиковый детектор, осциллограф и подключенный к выходу пе рестраиваемого генератора частотомер, снабжено соединенными последовательно с усипителем постоянного тока компаратором и формирователем стоЦ-метки, подключенным к входу генератора управляющего напряжения, и подключенным к частотомеру цифропечатающим устройством, пиковый детектор включен между вторым выходом усилителя постоянного тока и вторым входом компаратора, а ли- . нейный детектор подключен к усилителю постоянного тока и к осциллог$)афу. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения уль.тразвука содержит соединенные последовательно генератор 1 управляющего напряжения, перестраиваемый генератор 2, излучающий и приемньй преобразователи 3 и 4, предназначенные ДЛя установки в измерительную камеру 5, усилитель 6, линейньш детектор 7, усилитель 8 постоянного тока, компаратор 9 и формирователь 10 стоп-метки, подключенный к входу генератора 1 управляющего напряжения включенный между BTopbiM выходом усилителя 8 постоянного тока и вторым входом компаратора 9, пиковый детектор 11, соединенн зш последова-1 тельно с перестраиваемым генератором 2 частотомер 12 и цифропечатающее устройство 13 и подключенный к выходу Линейного детектора 7 осциллограф 14. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 управля.-ощего напряжения воздействует на вход перестраиваемого генератора 2, на выходе которого фсрмкруатся периодический линейно изменяющийся по частоте сигнал. Этот сигнал поступает на излучаклций преобразователь 3,

который формирует в измерительной киберферометрической камере 5 акус-. тические колебания. Ультразвуковые колебания преобразуются приемным преобразователем 4 в электрические колебания, амплитудно модулированные в соответствии с амплитудночастотной характеристикой измерительной камеры 5. Электрический сигнал усиливается усилителем 6, детектируется линейным детектором

7и подается на вход усилителя 8 постоянного тока. С первого выхода усилителя 8 постоянного тока сигнал поступает на первый вход компарато ра 9, а с второго выхода - на пиковый детектор 11, который запоминает максимальное значение сигнала.

8пиковом детекторе 11 имеется делитель напряжения, за счет которого коэффициент передачи пикового детектора равен 0,7071. В моменты сравнения напряжений на выходе усилителя 8 постоянного тока и на выходе пикового детектора 11 компаратор 9 вырабатывает сигнал, запускающий формирователь 10 стоп-метки. Последний формирует горизонтальный участок необходимой длительности на нарастакидем участке пилообразного напряжения генератора 1 управляющего напряжения, останавливая тем самым изменение частоты в заданном участке резонансной кривой (0,7071 от резонансного пика) измерительной камеры 5. В момент остановки изменения частоты запускается частотомер 12, по окончании измерения цифропечатающее устройство 13 фиксирует результат.

Б течение цикла изменения частоты измеряются две частоты f и 2 с обоих склонов резонансной кривой, а в пиковом детекторе 11 запоминается текущее значение максимума резонансной кривой.

Полусумма частот f и f дает частоту резонансного пика и определяется скоростью ультразвука в исследуемой среде

1

С

И)

2пх

где п - номер резонансного пика

X - длина измерительной камеры. Разность частот f и „ Дает ширину резонансного пика, однозначно связанную с энергопотерями в измерительной камере 5. При условии высокой добротности измерительной камеры 5 коэффициент поглощения ультразвука .определяется по формуле

()

oL-(2)

Использование изобретения позволяет повысить быстродействие при регистрации быстропротекакщих процессов при изменении как отдельно скорости и поглощения, так и одновременно этих двух параметров во всем доступном интерферометру диапазоне характерных времен.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ И СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее соединенные последовательно генератор управляющего напряжения, перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные для установки в измерительную камеру, усилитель и линейный детектор, усилитель постоянного тока, пиковый детектор, осциллограф и подклшченньй к выходу перестраиваемого генератора частотомер, отличающееся тем, что, с целью повьппения быстродействия, оно снабжено соединенными последовательно с усилителем постоянного тока компаратором и формирователем стоп-метки, подключенным к йходу генератора управляющего напряжения , и подключенным к частотомеру цифропечатающим устройством, 9 пиковый детектор включен между вторым выходом усилителя постоянного тока и вторым входом компаратора, а линейный детектор подключен к усилителю постоянного тока и к осцилло% графу.