Способ измерения скорости звука и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01H5/00 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука;

Целью изобретения является повышение точности разрешающей способности путем формирования сходяядахся волновых фронтов.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ измерения скорости звука; на фиг. 2 - функция концентрации устройства.

Устройство, реализующее способ измерения скорости звука, содержит последовательно соединенные блок 1 измерений и обратимый электроакустический преобразователь 2 и отражатель 3 звука. Поверхности электро- акустическог о преобразователя 2 и отражателя 3 звука выполнены в виде частей сферы с R и Rg

кривизны с одинаковыми уг лами О 0 раскрытия ,оси которых расположены на одной прямой, и обращены друг к другу вог нутыми поверхностями.

Предусмотрено расположение преобразователя 2 и отражателя 3 в контролируемой среде 4.

Устройство, реализурощее способ измерения скорости звука, работает следующим образом.

Блок 1 измерений вырабатывает электрический импульс, который возбуждает обратимый электроакустический преобразователь 2. Последний преобразует электрические колебания в механические, которые, распространяясь в контролируемой среде 4 от излучающей сферической поверхности обратимого преобразователя 2, образуют сходящуюся в фокусе акустическую волну. После прохождения фокуса звуковая волна расходится и достиг а ет вог нутой поверхности отражателя 3 звука,от которой звуковая волна отражается обратно, сходясь снова к- фокусу, пройдя который в обратном направлении, попадает па обратимый электроакустический преобразователь 2, 1 де преобразуется в электрически сиг нал и рег истрируется в блоке 1 измерений, в котором определяется скорость распространения звука.

Функция F(x) концентрации устройства (фиг . 2) равна отношению начальной площади фронта звуковой волны к площади фронта звуковой воJO

42352

ны на расстоянии х. При удалении от излучающей поверхности обратимого преобразователя 2 фун кция F(x) концентрации возрастает, достигая свое- 5 го максимального значения в фокальной плоскости, что позволяет измерять скорость з вука в малых неодно- родностях.

Пример. Использовали электронную схему импульсно-циклическо- го измерителя скорости и акустическую фокусирующую систему с параметрами R R 2+ R 1 см; L R/ + 2см;В 1см. При- этом обратимый электроакустический преобразователь . 2 выполнен из пьезо- керамики типа ЦТС-19, поляризованной по толщине.Электроды нанесены, например, металлизацией на выпуклую и вог нутую поверхности пьезокерами- ки. Внутренний электрод заземлен. Внешний электрод акустически и электрически изолирован от окружающей среды. Если электронная схема запус20

кается первым отраженным импульсом (п 1), то частота следования импульсов на выходе электронной схемы f C/2L C/4R, г де с - скорости звука, откуда с 4Rf. При R 1 см

и с 1,5 км/с, f 37,5 кГц. Если длительность излучаемого звукового импульса 10 с, то ег О пространственная протяженность /I в жидкости Л с 7 О, 15 мм, диаметр

35 d фокальног о пятна будет d 1,22 X А L/D 0,4 мм.

Коэффициент концентрации для указанных параметров в фокальной плоскости F (0) (D/d) 600, Что воляет исследовать неоднородности поля скорости звука вплоть до г 0,4 мм.

В предлаг аемом устройстве вместо отражателя звука можно использовать

5 второй электроакустический преобразователь, аналог ичный первому, соединенный с блоком 1 измерений.

Формула изобретения 50 1. Способ измерения скорости звука, заключающийся в том, что в контролируемую среду излучают импульс акустических колебаний, принимают отраженный сигнал, измеряют время его

55

прихода, по которому с учетом величины базы измерений определяют искомый параметр, отличающийся тем, что, с целью повышения точноети и разрешающей способности,при излучении и отражении формируют сходящиеся волновые фронты, центры кривизны которых расположены на базе измерения, а база измерения не пре- вьппает суыиы радиусов кривизны волновых фронтов.

2. Устройство измерения скорости звука, содержащее последовательно соединенные блок измерений и обратимый электроакустический преобразователь и отражатель звука, отличающееся тем, что, с целью повышения точности разрешающей способности, поверхности электроакустического преобразователя и отражателя звука выполнены в виде частей сферы с одинаковыми углами раскрытия, оси которых расположены на одной прямой, и обращены друг к другу вогнутыми поверхностями.

(Риг. 2

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности и разрешающей способности. В устройстве, реализующем способ измерения скорости, блок 1 измерений вырабатывает электрический импульс, который возбуждает обратимый электроакустический преобразователь 2. Акустические колебания, распространяясь от обратимого преобразователя 2, образуют сходящуюся волну. После прохождения фокуса звуковая волна расходится и достигает вог нутой поверхности отражателя 3, от которог о она отражается обратно, сходясь снова в фокусе, пройдя который в обратном направлении, попадает на обратимый электроакустический преобразователь 2, где преобразуется в электрический сиг нал и регистрируется в блоке 1 измерений, в котором определяется скорость распространения звука. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л Ф(/в./

Составитель Г.Рыжакова Редактор А.Лежнина Техред В.Кадар Корректор А.Тяско

Заказ 2206/44 Тираж 500Подписное

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