Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

N

О

4 со го

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения физико-химических свойств жидких сред.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона измерения в слабопоглощающих средах за счет использования малоинерционной схемы и создания стоячих волн в контролируемой среде.

На чертеже представлена структурная схема устройства;

Устройство содержит синтезатор 1 частот, частотомер 2, аналоговый ключ 3, акустическую камеру 4, излучающий электроакустический преобразователь 5, приемный электроакустический преобразователь 6, фазовый детектор 7, щирокополосный усилитель 8, осциллограф 9, компараторы 10 и 11, реверсивный счетчик 12, индикатор 13, пусковой блок 14 и блок 15 опорных напряжений.

Последовательно включены синтезатор 1 частот, аналоговый ключ 3, акустичкская камера 4 с излучающим 5 и приемным 6 электроакустическими преобразователями и широкополосный усилитель 8, выход которо- .., го соединен с осциллографом 9 и первыми входами компараторов 10 и 11; вторые входы компараторов 10 и 11 соединены с блоком 15 опорных напряжений, а их выходы соединены с входами реверсивного

графа 9, включенного к выходу широкополосного усилителя 8.

При нажатии кнопки в пусковом блоке 14 управляющий сигнал с этого бло- 2 ка размыкает аналоговый ключ 3, открывает компараторы 10 и 11 и разрешает счет реверсивному счетчику 12. В момент размыкания аналогового ключа 3 в акустической камере 4 происходит спад акустических колебаний, причем скорость спада 0 определяется коэффициентом поглощения ультразвука в среде.

Амплитуда сигнала затухающих колебаний, поступающая с широкополосного усили- теля 8 на первые входы компараторов 10 и 11, сравнивается с напряжением на других входах компараторов 10 и 11, поступающим с блока 15 опорных напряжений.

В период превышения амплитуды сигнала на первых входах по сравнению с 20 опорным напряжением на вторых входах компараторов 10 и 11 на выходе их вырабатываются импульсы.

В момент, когда амплитуда сигнала затухающих колебаний на первых входах компараторов 10 и 11 будет меньше опорного напряжения на вторых их входах, импульсы на выходе компараторов 10 и 11 прекратятся. Причем, поскольку опорное напряжение на входе компаратора Шве раз отличается от опорного напряжения

счетчика 12, управляющие входы последую- on на входе компаратора 11, количество им-щего аналогового ключа 3 и компараторов 10 и 11 соединены с пусковым блоком 14.

пульсов на выходе компараторов будет разное.

Раз-ницу количества импульсов на выходе компараторов 10 и 11 подсчитывает реверсивный счетчик 12, а индикатор 13 отКроме того, вход и выход акустической камеры 4 с излучающим 5 и прием- 35 Рожает ее ным 6 электроакустическими преобразова-

телями соединены с входами фазового детектора 7, выход которого соединен с входом синтезатора 1 частот, а к выходу синтезатора 1 частот подключен частотомер 2.

Раз-ницу количества импульсов на выходе компараторов 10 и 11 подсчитывает реверсивный счетчик 12, а индикатор 13 отПо разнице импульсов определяется коэффициент поглощения ультразвука в исследуемой среде по формуле

а

Rnr

Устройство работает следующим образом. 40 где f - частота ультразвука;

При включении устройства пусковой блок 14 вырабатывает сигнал, который замыкает аналоговый ключ 3, стирает информацию в реверсивном счетчике 12, закрывает компараторы 10 и 11. В замкнутой цепи, содержащей синтезатор 1 частот, аналоговый ключ 3, акустическую камеру 4 с излучающим 5 и приемным 6 электроакустическими преобразователями и фазовый детектор 7, колебания на выбранной

45

С -скорость распространения ультразвука в исследуемой среде; N - разница импульсов на выходе компараторов 10 и 11.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее измерительную камеру с акустическими изчастоте резонанса удерживаются при по- 50 лучающим и приемным преобразователями.

мощи фазового детектора 7, управляющего частотой синтезатора 1 частот. Частота резонанса контролируется частотомером 2. Электрический сигнал, снимаемый с приемного электроакустического преобразоватечастотомер, аналоговый ключ и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона измерения в слабопоглощающих средах, оно снабжено последовательно соеля 6, усиливается щирокополосным усили- 55 диненными фазовым детектором, первый

телем 8 и поступает на входы компараторов 10 и 11. Резонанс можно контролировать визуально с помощью осцилловход которого подключен к выходу электронного ключа, соединенного с излучающим преобразователем, а второй вход - к прием

графа 9, включенного к выходу широкополосного усилителя 8.

При нажатии кнопки в пусковом блоке 14 управляющий сигнал с этого бло- ка размыкает аналоговый ключ 3, открывает компараторы 10 и 11 и разрешает счет реверсивному счетчику 12. В момент размыкания аналогового ключа 3 в акустической камере 4 происходит спад акустических колебаний, причем скорость спада определяется коэффициентом поглощения ультразвука в среде.

Амплитуда сигнала затухающих колебаний, поступающая с широкополосного усили- теля 8 на первые входы компараторов 10 и 11, сравнивается с напряжением на других входах компараторов 10 и 11, поступающим с блока 15 опорных напряжений.

В период превышения амплитуды сигнала на первых входах по сравнению с опорным напряжением на вторых входах компараторов 10 и 11 на выходе их вырабатываются импульсы.

В момент, когда амплитуда сигнала затухающих колебаний на первых входах компараторов 10 и 11 будет меньше опорного напряжения на вторых их входах, импульсы на выходе компараторов 10 и 11 прекратятся. Причем, поскольку опорное напряжение на входе компаратора Шве раз отличается от опорного напряжения

на входе компаратора 11, количество им-Рожает ее

пульсов на выходе компараторов будет разное.

Раз-ницу количества импульсов на выходе компараторов 10 и 11 подсчитывает реверсивный счетчик 12, а индикатор 13 отРожает ее

По разнице импульсов определяется коэффициент поглощения ультразвука в исследуемой среде по формуле

а

Rnr

ультразвук

где f - частота ультразвука;

С -скорость распространения ультразвука в исследуемой среде; N - разница импульсов на выходе компараторов 10 и 11.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее измерительную камеру с акустическими излучающим и приемным преобразователями.

частотомер, аналоговый ключ и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона измерения в слабопоглощающих средах, оно снабжено последовательно соевход которого подключен к выходу электронного ключа, соединенного с излучающим преобразователем, а второй вход - к прием1404927

34

ному преобразователю, и синтезатором час-связан с выходом основного компаратора,

тот, выход которого связан с частото-соединенного с входом широкополосного

мером и первым входом электронногоусилителя, и индикатором, блоком опорных

ключа, последовательно соединенными широ-напряжений, выходы которого подключены к

кополосным усилителем, вход которого под- опорным входам компараторов, и пускоключен к выходу приемного преобразова-вым блоком, связанным с вторым входом

теля, дополнительным компаратором, ревер-электронного ключа и установочными входасивным счетчиком, второй вход которогоми реверсивного счетчика н компараторов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физико-химических свойств жидких сред. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона измерения в слабопоглош.аю1дих средах за счет использования малоинерционной схемы и создания стоячих волн в контролируемой среде. В синхрокольце, состояш,ем из синтезатора 1 частот, электронного ключа 3, измерительной камеры 4 с приемным и излучаюш,им преобразователями 6 и 5 и фазового детектора 7, устанавливается частота, соответствуюш.ая стоячим волнам исследуемой среды. Сигнал с приемного преобразователя 6 усиливается и сравнивается с двумя опорными уровнями, отличаюш,имися один от другого в е раз. Поэтому на выходе реверсивного счетчика 12, входы которого подключены к выходам компараторов 10 и II, получают сигнал, определяющий значение коэффициента поглошения ультразвука в среде. 1 ил. i (Л