Устройство для измерения коэффициента отражения образцов Советский патент 1985 года по МПК G01N29/02 

« Изобретение относится к способам и устройствам исследования акустических характеристик материалов и предназначено для определения комплексных коэффициентов отражения акустических сигналов от поверхности материалов, помещенных в различные среды (газы, жидкости и т.д.). Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение точности измерения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 эпюры напряжений в различных точках устройства; на фиг. 3 - график изменения частот гармоник сигнала. Устройство содержит генератор 1 радиоимпульсов с изменяемой частотой, соединенный с акустическим излучателем 2j. находящимся в акустическом контакте со ср дой 3, заключенной в гидроакустическую трубу А, на другом конце ко торой перпендикулярно оси трубы расположена плоская поверхность исследуемого образца 5. Между преобразователем 2 и образцом 5 на оси трубы 4 расположе« акустический приемник 6, соединенный через п фильтров 7-10 с измерителями 11-14 амплитуд. Кроме того, самый высоко частотный фильтр 10 соединен с входом фазометра 15, выход самого низкочастотного фильтра 7 соединен через умножитель 16 частоты с входом фазометра 17, а каждый из выходов остальных фильтров 8 и 9 соединен с вторыми входами фазомет ров 17 и 18 той же частоты и через умножители 19 и 20 частоты- с входами последующих гармоник фазометров 18 и 15.. Выходы фазометров 17, 18 и 15 соединены с индикаторами 21-23. Генератор 1 вьфабатывает радиоимпульс и , поступающий на акустический преобразователь 2, излучающий в среду 3 акустический сигнал Uj. При распространении этого сигна ла в среде 3, обладающей нелинейностью, происходит искажение формы сигнала и его постепенное превращение в пилообразный, т.е. образовани высших гармоник сигнала. При этом, если уровень излучаемого сигнала Uj (первая гармоника) принять за единицу, то амплитуды второй, треть ей и т.д. гармоник могут достигать значений 1/2, 1/3 и т.д. 4 Прямая акустическая волна Uj, пройдя расстояние L,-принимается акустическим приемником 6, достигает поверхности исследуемого образца 5, отражается от него, и отраженная волна и также принимается акустическим приемником 6. Длительность радиоимпульса U выбирают такой, чтобы в нем помещалось не менее шести-десяти полных высокочастотных колебаний наинизшей частоты, частоту радиоимпульса изменяют от наинизшей f..., на котоПрой необходимо производить измерения до частоты 2f j , Период повторения радиоимпульсов выбирают таким, чтобы за время паузы полностью успевали затухнуть все реверберационные процессы в акустической fpy6e. Расстояние Y выбирают таким, чтобы не перекрывались сигналы U и U, и для расстояния L должно выполняться условие , чтобы основной процесс образования гармоник- сигнала U-., происходил на участке L. Для этого также в качестве среды на участке может быть установлено вещество с большим коэффициентом нелинейности (вода, насьпценная газовыми . пузырьками, и т.д.)-, на участке Y - с меньшим. Отношение L/Y берут не менее 5-6. I Сигналы V, и U, снимаемые с акустического приемника 6, поступают на п фильтров 7-10, настроенных на первую, вторую и т.д. гармоники сигнала U. На вьжодах фильтров выделаются сигналы Uj, U, U , U, соответствующие n гармоникам сигна- . лов Uj и Ui. Амплитуды этих гармоник определяют с помощью измерителей 11-14 амплитуд, в качестве которых могут использоваться осциллографические индикаторы, импульсные милливольтметры, в которых предусмотрена временная селекция сигналов, и т.д. Кроме того, сигналы 1)5 , Uj , U-, поступают на умножители 16, .19 и 20 частоты с коэффициентами умножения К.,, К, K.j, выбираемыми такими, чтобы после умножения частота сигнала Ug была равна частоте сигнала Ug, сигнал - частоте сигнала U.,, ( Сигналы с одинаковыми частотами поступают на входы (pi-1) фазомет3ров 17, 18 и 15, с выходов которых напряжения Ц,, пропорционал ные разности фаз измеряемых сигналов, подаются на индикаторы 21-23, измеряющие отдельно амплитуды сигналов Цг и и,,, характеризующих разность фаз между сигналами U.. , и. , соответствующими прямой акустической волне, и Uj.5 i- соответствующими отраженной акустичес кой волне. 54 В предлагаемом устройстве излучающий тракт может иметь полосу пропускания не более декады (т.е. отношение 2), а измерение можно проводить в более пгарокой , например при использовании дополнительно трех гармоник излучаемого сигнала - второй, четвертой и восьмой, полоса измерения охватывает четьфе октавы (т.е. или расширяется в 8 раз).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА -ОТРАЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ, содержащее генератор радиоимпульсов с изменяемой частотой, подключенный к нему акустический излучатель, гидроакустическую трубу, один торец которой сопряжен с акустическим излучателем, а другой предназначен для контактирования с образцом, установленный в гидроакустической трубе акустический приемник и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повьш1ения точности измерения, блок регистрации вьтолнен в виде п фильтров гармоник, входы которых подключены к акустическому приемнику, п измерителей амплитуды и (п-1) электрических цепей, состоящих из последовательно соединенных умножителя частоты, фазометра и индикатора, входы умножителей частоты подключены соответственно к выходам первых (п-1) фильтров гар3 моник и измерителей амплитуды, а вторые входы фазометров подключены соответственно к выходам фильтров последукнцих гармоник. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидроакустическая труба заполнена средой с большим коэффициентом нелинейноссо ти в зоне акустического излучателя. О5 сл 4;

(Pt/t.f

1 г 3 5 6 7 8 9 74 75 /5 Частота г армоник, отн. eff

Фиг5