Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических волн Советский патент 1989 года по МПК G01H5/00 

ходом измерительной камеры 2, частотомер If подключенный к выходу диапазонного генератора 1, выход фазового детектора 6 связан с управляющим входом диапазонного генератора 1.Измерительная камера 2 выполнена с возможностью изменения расстояния между излучающим и приемным преобразователями.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода диапазонного генератора 1 подается на вход измерительной камеры 2, в результате че го излучающим злектроакустическим преобразователем возбуткдаются акустические колебания в исследуемой среде, заполняющей измерительную камеру 2. Акустические колебания на вы- ходе измерительной камеры 2 преобразуются в напряжение, которое подается на входы измерителя 3 девиации частоты и фазового детектора 6, на один из входов которого поступает через фазовращатель 5 напряжение от генератора 1. Напряжение с выхода фазового детектора 6 управляет частотой генератора 1. Путем ручной настройки фазовращателя 5 добиваются мак симальных показаний измерителя девиации 3 частоты при некотором исходном значении длины акустической базы измерительной камеры 2. При зтом за счет сигнала отрицательной обратной связи с выхода фазового детектора 6 частота диапазонного генератора поддерживается соответствующей максимальному значению крутизны частотно- фазовой характеристики измерительной камеры данной длиныо После настройки фазовращателя 5 мультивибратора 4 отключается

Изменяя длину акустической базы измерительной камеры 2 находят ее значение, при котором показания измерителя девиации частоты 3 будут максимальны, что соответствует появлению гармонической модуляции сигнала на выходе измерительной камеры 2„ За счет сигнала отрицательной обратной связи с выхода фазового детектора 6 частота сигнала на выходе диапазонного генератора будет изменяться с изменением длины акустической ga- зы измерительной камеры 2, оставаясь при каждом значении длины акустической базы измерительной камеры 2 соответствующей максимальному значению

крутизны частотио-Лазовой ее характеристики

По показаниям частотомера 7 можно определить скорость распространения акустических волн в невЪзмущенной среде, а по показаниям измерителя девиации 3 определяется амплитуда гармонической модуляции скорости распространения акустических волн

Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний осуществляется следующим образом,

В исследуемую среду, скорость распространения V(t) акустических волн в которой модулирована по времени t по гармоническому закону

V(t) У„ + 4 V cos6to

(V - скорость распространения акустических волн в невозмущенной среде, к 6 - амплитуда и частота модуляции, соответственно),электроакустическим преобразователем излучается гармоническая волна частоты jJ .

Приемным злектроакустическим преобразователем в режиме стоячей волны принимается прощедший через нее сигнал. Частота принимаемого сигнала оказывается модулированной по гармоническому закону, если только б « UJ и время двойного обхода акустической волны резонатора (2 L/VQ) больше половины периода модуляции скорости (0,5 2 ff /б) на величину, кратную четному числу периодов модуляции (2 f /б), т.е. при

9 п 21

2 п ---,

О, 1, 2,

а девиация (j частоты принимаемого сигнала будет максимальна (что обеспечивает высокую чувствительность измерений амплитуды гармонической модуляции dV скорости) при частоте излучаемого сигнала, соответствующей одному из локальных максимумов крутизны частотно-фазовой характеристики резонатора

0) (25 + 1) ff , -р- - 1,2,0.. Одновременно изменяют длину L акустической базы измерительной камеры до ее значения, соответствующего появлению гармонической модуляции частоты принимаемого сигнала.

1

и ч,1стоту oj иялучаемого сигнала тал,чтобы ее значение соответствои ло одному из локальных максимумов .крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры.

При этом, каково бы ни было значение частоты.модуляции Q , найдется такое значение длины L акустической базы, что частота принимаемого сигна па будет модулирована по гармоническому закону.

Измеряют частоту принимаемого сигнала и определяют величину амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических волн

по формуле

о

JV

4Сх)

Г, + ()(l-2 cosZ)

Т+5н соз 27.+R где R г,Г2 ехр (),

r expdcTJ и r expCic/ ) - комплексные коэффициенты отражения соответственно от приемного и излучающего преобразователей,

d - коэффициент поглощения; Z вЬ/У.

Использование данного технического решения позволяет расширить диапазон гармонической модуляции скорости распространения акустических волн от дискретного ряда частот 0 m при фиксированной длине L акустической базы до непрерывного ряда частот за счет одновременного изменения длины акустической базы измерительной камеры и частоты излучаемого сигнала.

Ф о мула изобретения

Способ измерения амплитуды гармо- 40 нической модуляции скорости распрост

Q

5

0

5

IQ

ранения акустических волн, заключающийся в том, что в исследуемую среду излучают акустические колебания, принимают прошедшие через нее колебания в режиме стоячей волны, изменяют частоту U} излучаемого сигнала и измеряют девиацию частоты А Сл. принимаемого сигнала, с учетом которой определяют амплитуду гармонической модуляции скорости распространения акустических волн, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, при изменении частоты w акустического сигнала изменяют базу L измерений до значения в соответствии с условием

(е L. (- ,n)ff ,

а амплитуду гармонической модуляции скорости распространения акустических волн определяют по формуле

/50) YO

-

ЛУ

I

1 +

IllRl.)

где V,

е

-скорость распространения акустических волн частоты в невозмущенной среде;

-частота гармонической модуляции;

п 0,1,2..„; R r,(); d - коэффициент поглощения;

г,ехр(1сГ, ) и (icO) - комплексные коэффициенты отражения соответственно от излучающего и приемного преобразователей.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения свойств веществ, находящихся под воздействием гармонических возмущений. Цель изобретения - расширение диапазона измерений гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний. Способ измерения амплитуды гармонической модуляции скорости распространения акустических колебаний заключается в том, что в исследуемое вещество излучают акустические колебания, принимают прошедшие через нее колебания в режиме стоячей волны, одновременно изменяют частоту излучаемого сигнала и акустическую базу измерений в соответствии с условием обеспечения максимальной крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры, измеряют девиацию частоты принимаемого сигнала и определяют амплитуду гармонической модуляции по приведенной формуле. Измерительная камера устройства для осуществления способа выполнена с возможностью изменения акустической базы измерений. Обратная связь с выхода фазового детектора на управляющий вход генератора колебаний обеспечивает настройку в режим максимальной крутизны частотно-фазовой характеристики измерительной камеры. 1 ил.