Камера для измерения акустического импеданса материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение O l носится к области акустики, в члстностн к испытанию материалов виброиэолирующих и вибро- пог лощающих устройств.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения за счет исключения систематических и случайных погрешностей и обеспечения возможности проведения измсфений при различных давлениях и расширение области применения.

H;i чертеже представлено устройство, общий вид.

Камера для 1гзмерен11я акустического импеданса материалов содержит полый корпус 1, крышку 2 с гладкой виутре}шей кy юJrooбpлзнoй поверхностью с отверстием в верхней части, поршень 3, разделяющий камеру на две герметичные полости - лшдкостную с размеи(ент;1 1и в HP.U приемником 4 звука (гидрофоном) и испытуемым образцом материала и воздушную с установ- пенным в ней на амортизаторах излучателем (вибратором электродинамического типа) 5 с датчиками 6 положения поршня и датчиками 7 вибрации поршня, источник 8 переменного давления, выполненный в видп сосуда, частично за- пол.енног о жидкостью, соединенного соогзетстиеннс с- жидкостной и воздушной полостями К(и-1еры, ох раничители 9 переме це 11 Й гюршня, настроечный элемент (дозатор) iO, запорные вентили ll-16j баллон Г/ воздуха высокого давления (БЬД) и манометр 18.

Камера работает следующем образом.

Посл(Е 3ano.THeHv;H через вентиль 1 3 камеры жидкостью, наггример водой, пузырьки воздуха, содержащиеся в ней, свободно исш1ЫВс1к. Т и удаляются из объема жидкостной полости, в том числе из всех вертикальных соединительных зазоров, пе)х, мешаются по внутренней гладкой сферической поверхности крышки 2 и уда- гяются через от верстие, расположенное в верхней части крышки, после 4ei o отверстие закрывается с помощью вентиля 14.

Путем открывания вентиля 16 к баллону 7 ВВД в камере по манометру 18 устанавливается требуемое статическое давление при помощи источника 8 нере-- менного давления, выЛолненного н виде сосуда,. частично заполненного жидкостью. При повышении гидростатического давления в жидкостной полости

камеры частично оставшиеся после воз- духоудаления пузырьки воздуха сжимаются и растворяются в жидкости. После установки Tpe6yef)Oio давления вентиль 16 закрывается. Для устранения влияния на эксперимент воздуха, находящегося в полости источника 8 переменного давления, закрьгваются вентили 12

и

Поршень 3 под действием собственного веса и силы давления столба жидкости опускается на нижний ограничитель 9; о чем свидетельствует заг-шкание нижмих контактов датчика 6 положения поршня 3. Для приведения подвижной системы вибратора в нейтральное рабочее положение производится отбор жидкости из камеры дозаторсм

10 позволяющим варьировать гидростатическое давление в ж идкостной камере в малых пределах и с большой точностью. Вследствие возникающей при этом разности давлений в полостях

камеры происходит необходимое смещение поршня 3, О нахождении поршня 3 в нейтр;1льном рабочем положении, необходимом для обеегтечения работоспособности вибратора, свидетельствует

разг- Ь1канне нижних и верхних контяк- топ датчика 6 нолс1 кения.

Электродинамич.5ский вибратор 5, установленный в воздушной полости камеры передает /.олебания связанному

с- ним поршню 3, которо1Й, взаимодействуя с жидкостью, генерирует в ней звуковые колебания. Измеряют отноше- нпе напряжений (по амплитуде и фазе) с датчика 7 вибрации U и с гидрофона 4 UQ камеры при напичии образца и при ei o отсутствии.

Комплексная сжимаемость образца материала определяется по формуле

I. ( - (- ) U V Р - с; UaV v °Г

где Ср - калибровочная постоянная камеры;

,и,,

(jj-Ур- комплексное отношение входного напряжения на излучателе к выходному при наличии образца в камере;

(г.-),, -отношение входного напряжеи о

ния на излучателе к выходному камеры без образца:

V - объем образца;

- сжимаемость жидкости в камере .

Акустический импеданс z образца материала рассчитывается по формуле

а j ы Кр где U, круговая частота.

Использование камеры для измерения импрданса практически полностью устра няет систематические и случайные п- грешности. Точность измерений становится практически равной точности измерения звукового давления и вибрации и составляет + 5-10%.

Нижняя граничная частота рабочего

диапазона предлагаемой камеры обуслов- 5 ДУшную, в которой на амортизаторах

лена конкретным типом вибратора. Для

электродинамического вибратора ESE201 фирмы RFT она составляет 5 Гц.

Нижняя граничнг- л частота предлагаемой

камеры снижена, таким образом, по 20

сравнению с известным устройством

в 20 раз.

Одновременно камера обеспечивает измерение импеданса при различных гидростатических давлениях. Необходимость 5 таких измерений возникает в ряде практических задач, так как импеданс образцов материалов, как правило, существенно зависит от гидростатического давления.30

установлен связанный с поршнем излу чатель, датчиками положения и вибра ции поршня и источником переменного давления, выполненным в виде сосуда частично заполненного жидкостью, и соединенным соответственно с жидкос ной и воздушной полостями, а в качестве излучателя звука использован вибра тор электродинамического типа.

2,Камера поп.1, отличающаяся тем, что крьш1ка выполнен с гладкой внутренней поверхностью к полообразной формы с отверстием в верхней части.

343342

Формула

изобретения

1.Камера для измерения акустического импеданса материалов, содержащая жесткий полый корпус с крышкой, излучатель и приемник звука, о т - личаю-щаяся тем, что, с целью повьпиения точности измерений и расширения области применения, она снабжена поршнем, разделяющим ее на две герметичные полости, жидкостную, предназначенную для установки образца материала и приемника звуки, и возустановлен связанный с поршнем излучатель, датчиками положения и вибрации поршня и источником переменного давления, выполненным в виде сосуда, частично заполненного жидкостью, и соединенным соответственно с жидкостной и воздушной полостями, а в качестве излучателя звука использован вибратор электродинамического типа.

2,Камера поп.1, отличающаяся тем, что крьш1ка выполнена с гладкой внутренней поверхностью куполообразной формы с отверстием в верхней части.

iZ

Изобретение относится к области акустики, в частности к испытанию материалов виброизолирующих и вибропо- глощающих устройств. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения sa счет исключения систематических и случайных погрешностей и обеспечения возможности проведения измерений при различных давлениях. Крьш1ка камеры выполнена с гладкой внутренней куполообразной поверхностью с отверстием в верхней части, пузырьки воздуха из жидкости свободно всплывают и удаляются из жидкости через отверстие в крьшке. Пузырьки 1зоздуха, оставшиеся в жидкости, при изменении давления сжимаются и растворяются в ней. Таким образом исключается влияние на результапз измерения пузырьков. Наличие источника переменного давления с системой регулирующих элементов позволяет производить измерение при различных давлениях. 1 ил., 1 з.п. ф-лы. с s (Л со 4; 00 со 4

Редактор Н.Егорова

Составите.пь И.Ардышева

Техред И,Дидьж Корректор Л.Патай

Заказ 4818/46 Тираж 776Подписное

ВПНИПИ Государственного комитета СССР

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

Производ(;тненно-полиграфическ ;е предприятие, г. Ужгород, ул. Пр(ектная, А.