Способ измерения параметра нелинейности среды Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметра нели

о неиности средЫо

Целью изобретения является повы шение точности и упрощения процесса измерений путем исключения измерепия плотности скорости звука и абсолютного значения давления низкочастотного сигнала.

На чертеже изображено устройствоs реализующее способ измерения параметра нелинейности средые

Устройство, реализующее способ измерения параметра нелинейности среды, содержит первый 1 н второй 2 высокочастотные преобразователи, низкочастотный преобразователь 3, и генератор 4 высокочастотных волн, первый 5 и второй 6 синхронные ключи, входы которых соединены с выходом генератора 4 высокочастотны : волн, последовательно соединенные усилитель 7, Фазовый детектор 8, низкочастотный усилитель 9 и индикатор 10,

Устройство, реализующее способ измерения параметра нелинейности среды, работает следующим образом.

Первый 1 и второй 2 высокочастотные преобразователи располагают меж- 1У собой на расстоянии мен ее двух длин волн (2 f) , Излучают низкочастотным преобразователем 3 низкочастотный сигнал. Возбуждают генератор 4 высокочастотных волн, который подает сигнал на первый высокочастотный преобразователь 1, Высокочастотная волна, излученная в среду, нелк- нейяо взаимодействует с низкочастотной волно11, излученной низкочастотны преобразователем 3, в результате происходит фазовая модулядня высокочастотной волны низкочастотной. Принимают вторым высокочастотным преобразователем 2 этот модулированный по фазе сигнал. Измеряют величину максимального переменного во времени фазового сдвига между излученным н принятым высокочастотными сигналами первым и соответственно вторым высокочастотными преобразователями 1 и 2, для чего принятый сигнал после усиления детектируется фазовым детектором 8, Вьщеленньй в детекторе 8 максимальный фазовый сдвиг ДЧ после низкочастотного усилителя 9 поступает на индикатор 10.

Излучают в исследуемую среду высокочастотный сигнал (вторьм) преобра9

зователем /, для чего переключают вход преобразователя 2 к выходу генератора 4 высокочастотньк волн при помоши ключа 5,.

Принимая первым преобразователем 1 высокочастотный сигнал, модулированный по фазе низкочастотным сигналом, для чего одновременно с пред- шестзуюш.ей операцией переключают выход первого высокочастотного преобразователя 1 к выходу усилителя 7 при ПОМОП1Д ключа 5,

Измеряют величину максимащ.ного переменкого во времени фазового сдвига мелоду сигналами на втором 2 и первом 1 врлсокочастотных преобразователях, для чего выделенный в фазовом детекторе 8 фазовый сдвиг подают на индикатор 10,

Вычисляют параметр нелин-ейности среды на основании следую 19-1х матема- тических сообралсений,, Приращение скорости точек профиля высокочастотной волны, обусловленные взаимодействиЕМ высокочастотной с низкочастотной, волнами, определяется выражением:

АС (f - 1 + С08в„)р (t)P С„,

где - параментр нелийности среды 0 угол меуЕсду направлениями

распространения низкочастот- його сигнала и высокочастотного сигнала, излученного первым высокочастотнььм преобразователем 1 р -- абсолютное значение давления

низкочастотного сигнала; P,Cj, - плотность и скоро сть звука

в кевозм ти.енной среде. Зная приращение скорости, можно определить фазозьй сдвиг

(f + cosQg)

P r ,/ о 0

,. Р.

1, с

20S

(t иЪ

ffL

Sin IjTi

.n.L. (-1 -. cose)

(1)

где L

расстояние между первьп 1 и вторым 2 высокочастотньЕми пр еобразователями; А длина волны низкочастотного

сигнала.

При проведении излучения и приема высокочастотных колебарп-1й первым 1 и вторым 2 преобразователями геомет 3

рические усповия распространения и взаимодействия волн идентичны, изменяется только на 180 направление распространения высокочастотной волны.

Поэтому соотношение измеренных i максимальных фазовых сдвигов дЧ и US на основании вьфажения (1) определяется формулой:

( - 1 + cosQJ ( - 1 - cosQJ

TTL

К,

sin(1 - соз9(Нсозф

где К

(1 + cos 9) d-cosQjl

, (2)

Из выражения (2) путем прос-.тых математических преобразований получа ется выражение для параметра f нелинейности среды

С :

д -(1 + cos6)J - K(1-cos0,)

л ч

- к

Формула изо&ретения

Способ измерения параметра нелинейности среды, заключающийся в том, что под углом друг к другу излу чают низкочастотньй и высокочастотJ

/ НЧ-8ална

АёУ

Редактор Р.Цицика

Составитель Г.Рыжакова

Техред О.Гортвай Корректор Г.Решетник

Заказ 2762/45 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

330324

сигналы соответственно низкочастотным и высокочастотным преобразователями, принимают высокочастотный сигнал вторым высокочастотным преоб- 5 разователем и измеряют переменный во времени фазовьп сдвиг между излученным и принятьпч высокочастотными сигналами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, устанавливают высокочастотные преобразователи между собой на расстоянии менее двух длин волн низкочастотного -сигнала, фиксируют максимальное значение фазового сдвига между излученным и принятым сигналами первым и вторым соответственно высокочастотными преобразователями, дополнительно излучают высокочастотный снгнгш вторым высокочастотным преобразователем и фиксируют максимальное значение фазового сдвига между излученным и принятым сигналами вторым и первым соответственно высокочастотными преобразователями и по фиксированным максимальным значениям фазовых сдвигов с учетом угла между излученными низкочастотными и высокочастотными сигналами и расстояния между высокочастотными преобразователями определяют искомый параметр.

15

0

5

0

-Н 8

-Ц 3

W

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметра нелинейности среды. Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса измерений. В способе устанавливают первый и второй высокочастотные преобразователи на расстоянии, равном между собой не менее двух длин волн, излучаемых низкочастотным преобразователем, установленным под углом к направлению излучения высокочастотного сигнала. Излучают высокочастотный сигнал первым преобразователем и измеряют макси- мальньш фазовый сдвиг между излученным и принятым сигналами первым и соответственно вторым преобразователями. Излучают высокочастотный сигнал вторым преобразователем и измеряют максимальный фазовый сдвиг между излученным и принятым сигналами вторым и первым высокочастотным преобразователями, И по измеренным значениям максимальных фазовых сдвигов, с учетом угла между излученным низкочастотным и высокочастотньм сигналами и расстояния между высокочастотными преобразователями определяют искомый параметр. 1 ил с S (Л оэ оо со ю