Способ измерения звукового давления Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим измерениям в жидких и газообраз- ньпс средах и может быть использовано для измерения давления, создаваемого низкочастотным акустическим источником

Целью изобретения является расширение технологических возможностей измерения за счет обеспечения воз- , можности измерения абсолютного звукового давления.

На чертеже представлена структурная схема установки для реализации способа измерения звукового давления

Установка содержит обратимые акустические преобразователи 1 и 2 для излучейия-приема высокочастотной вол йы накачки, акустический источник 3 низкочастотного сигнала, генератор 4 высокочастотных волн, синхронный ключ 5 и последовательно соединенные усилитель 6, фазовьй детектор 7, низ кочастотный усилитель 8 и индикатор 9.

Способ измерения звукового давления осуществляется следующим образом

В области распространения звуковых волн, создаваемых акустическим ,источником 3, устанавливают обратимые акустические преобразователи 1 и 2. При подаче сигнала с генератора 4 высокочастотных волн акустический преобразрватель 1 излучает высокочастотные упругие волны, частоты которых не менее чем в 10 раз превосходит частоту звуковых волн. При нелинейном взаимодействии звуковых волн с высокочастотными упругими волнами происходит модулядия по фазе второго колебания первым. Фазовая модуляция высокочастотной волны обусловлена изменением скорости распространения точек ее профиля в поле низкочастотной волны, которая зависит от величины переменного давления плотности и скорости смещения частиц среды. Высокочастотные акустические преобразователи 1 и. 2 устанавливают на расстоянии, не большем двух длин волн низкочастотного сигнала, а направление распространения высокочастотных упругих волн выбирают под углом 0 к направлению распространения низкочастотных упругих волн. Принимают акустическим преобразователем 2 высокочастотньй фазомодулированный сигнал. Измеряют величину максимального значения переменного во времени фаяового сдвига ДЧ между сигна

лами на акустических преобразователях 1 и 2, для чего выделенный в фазовом детекторе 7 фазовый сдвиг усиливается и регистрируется на индикаторе 9. Затем подключают вход акустического преобразователя 2 при помощи ключа 5 к выходу высокочастотного генератора и подают на него электрический сигнал. При этом возбуждаются: высокочастотные упругие волны в обратном направлении, которые вновь модулируются низкочастотными упругими волнами. При этом геометрические условия распространения и взаимодействия волн идентичны, изменяется только на 180 угол, под которым пересекаются упругие волны. Принимают акустическим преобразователем 1 высокочастотньй сигнал, модулированный по фазе измеряемым низкочастотным давлением, для чего переключают выход преобразователя 1 к входу усилителя 6 при помощи ключа 5. Измеряют величину максимального значения фазового сдвига л Ц) между сигналами на акустических преобразователях 2 и 1. Измеряемое низкочастотное давление определяют по формуле

,3

Опдч, - m )j,

p.

.

2L jcos9

где р , с - плотность и скорость звука в невозмущенной среде;

L - расстояние между точками возбуждения и приема; - частота высокочастотных

упругих волн; п, m - коэффициенты;

- длина низкочастотной

упругой волны; п m 1 при L О,2.

45

п 4(1 - cosQ)

sin (Г Ч 1 - со89);

50

m

(1 + COS0)

- при L - 2 А .

+ созЫ)

55

Способ измерения низкочастотного давления позволяет обеспечить непосредственное измерение значений абсолютного давления, создаваемого акустическим источником, так как устраня- . ется необходимость предварительного

измерения параметра нелинейности среды или сравнения с эталонными приемниками.

Формула изобретения

J

Способ измерения звукового давления, заключающийся в том, что в области распространения звуковых волн в заданной точке возбуждают высокочастотные упругие волны, которые распространяются под углом 9 к направлению распространения звуковых волн, принимают в другой точке высокочастотные упругие волны, измеряют переменньм во времени фазовый сдвиг меж;1,у высокочастотными упругими волнами в точках их возбуждения и приема и по фазовому сдвигу определяют давление, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей измерений за счет измерения абсолютного давления, фиксируют максимальное значение фазового сдвига л V,затем возбуждают высокочастотные упругие волны в обратном направлении, измеряют максимальное значение фазового сдвига дм ,,

Редактор Р.Цицика

Составитель Г.Федоров

Техред О.ГортвайКорректор Г.Решетник

27Ь2/45

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

I 2330:334 .

а звуковое дарле)П1е 1.- определяют по формуле

Р

2L.uu cosQ

- (lh&, )

где р , Сд - плотность и скорость звука в невозмущенной среде соответственно; L - расстояние между точками возбуждения и приема высокочастотных упругих волн;

jj - частота высокочастотных упругих волн; k - длина звуковой волны; n,nn - коэффициенты V-,---го 1 при L 0,2 и

20

1TL

1 cos 9)

h

TTL

Г Ь,1

( l-cos9)j

HL ,,

( cos Q 1

rr Sih

TIL

при L Q л

.(1 cos 91

Изобретение относится к акустическим измерениям в жидких и газообразных средах и может быть использовано для измерения давления, создаваемого низкочастотным акустическим источником Целью изобретения является расширение технологических возможностей измерения за счет измерения абсолютного давления. Согласно способу измерения звукового давления в области распространения низкочастотных упругих волн, давление которых измеряется, устанавливаются акустические преобразователи. Сначала возбуждается высокочастотная упругая волна под углом 0 к направлению распространения звуоковой волны. Преобразователем принимается модулированная по фазе высокочастотная волна вследствие нелинейного взаимодействия с низкочастотной волной. Измеряется максимальный фазовый сдвиг лЧ , между сигналами на преобразователях. Затем возбуждается высокочастотная волна в противоположном направлении и измеряется максимальный фазовый сдвиг л f между сигналами на преобразователях. Приводится формула для расчета низкочастотного давления. 1 ил. с € ел N3 со со о со со