Устройство для измерения акустических колебаний Советский патент 1986 года по МПК G01H9/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения акустических волн в объектах контроля в машиностроении, дефектометрии, прикладной акустике.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет получения полно информации о векторе акустических ко лебаний.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения акустических колебаний на фиг.2 - акустический преобразователь и схема расположения акустических осей лазер ных интерферометров.

Устройство состоит из акустического преобразователя 1, трех измерительных цепей из последовательно соединенных лазерных интерферометров 2-4, оптически связанных с акустическим преобразователем 1, фотоприемников 5-7, широкополосных усилителей и фильтров 11-13, фазометров 14 и 15 и вычислителя 16, причем выходы фильтров 11-13 и фазометров 14 и 15 связаны с входами вычислителя 16, а входы фазометров 14 и 15 связаны соответственно с выходами фильтров 11, 13 и 11, 12.

Акустический преобразователь 1 состоит из приемной мембраны 17 и трехгранной пирамиды 18, зеркально отражающие грани которой нормальны оптическим осям X, Y, Z интерферометров 2-4, причем оптические оси X, Y, Z расположены нормально по отношению друг другу и в точке их пересечения на приемной мембране 17 установлена трехгранная пирамида 18 (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

При падении на поверхность приемной мембранЬ 17 акустической вол- ны колеблются мембрана 17 и трехгранная пирамида 18. Для улучшения согласования со средой мембрана выполнена в виде тонкой коллоидной пленки. При перемещении пирамиды по какой-либо из осей происходит изменение интерференционной картины, которое регистрируется фотоприемниками 5-7. Сигнал с фотоприемников усиливается широкополосными усилителями 8-10 и поступает на входы

фильтров 11-13, настроенных на частоту акустической волны.

Электрический сигнал с каждого фильтра пропорционален амплитуде колебаний в направлении, .соответствующем оптической оси данного лазерного интерферометра. Информацию о разности фаз колебаний, например q , - Cfj . и Ср -Ч,-tfs между каналами получают с помощью фазометров 14 и 15, установленных между выходами трех фильтров. Информация о фазе и амплитуде проекции вектора акустической волны используется в вычислителе 16 для вычисления модулей I о j, I , /QZ/ амплитуды акустической волны вдоль осей X, Y, Z, по которым строятся векторы

15

о х ,/) ау бу/оу/cosqiij, о г .j/az/co5Cf,,j,

где , . g

X ,

-у

- единичные векторы в направлении осей X, Y, Z;

Затем в вычислителе строится вектор акустической волны. Например, если оптические оси лазерных интерферометров взаимно ортогональны, то модуль этого вектора равен

30

/а/ л

,

а направляющие косинусы углов к осям X, Y, Z соответственно равны

С05 8х

а.

coe Q.

а-.

cos Вц

ai

Та

fQ + a

,toy+a

Формула изобретения

Устройство для измерения акустических колебаний, содержащее приемную мембрану и измерительную цепь,

включающую лазерный интерферометр, оптически связанный с мембраной, и последовательно соединенн 1е фотоприемник, установленный на выходе интерферометра, широкополюсный усилитель и фильтр, отличающее- с я тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено двумя дополнительными идентичными измерительными цепями, двумя фазометрами, вычислителем и трехгранной пирамидой, зеркально отражающие грани которой нормальны оптическим осям интерферометров, причем выходы фильтров измерительных цепей связаны с входами фазометров и вычислителя, выходы фазометров связаны с входами вычислителя, оптические оси интерферометров расположены нормально по отношению

друг к другу, а трехгранная пирамида установлена в точке их пересечения на приемной мембране и образует с приемной мембраной акустический преобразователь.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности и расширение диапазона измерений за счет получения полной информации о векторе акустических колебаний. Устройство содержит приемную мембрану акустической волны и трехгранную пирамиду, зеркальные грани которой нормальны оптическим осям интерферометров 2-4, оптически связанных с акустическим преобразователем 1. Интерференционные картины изменяются при колебании мембраны, изменения регистрируются фотоприемниками 5-7. Электрический сигнал на выходе каждой измерительной цепи пропорционален амплитуде колебаний в направлении, соответствующем оптической оси данного лазерного интерферометра. Информацию о разности фаз колебаний между измерительными цепями получают с помощью фазометров 14 и 15. По полученным данным в вычислителе 16 строится вектор акустической волны. 2 ил. (Л tc 00 о 00 со ел

Направление HOpfiQ u н пл. /iefiffpa tji г

Акустачесмая Фиг.2

Редактор Т.Парфенова

Составитель С.Конюхов

Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Заказ 7048/40Тираж 507Подписное

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