Способ измерения нелинейного акустического параметра среды Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по нелинейному акустическому параметру среды.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

Исследуемая среда 1, представляющая собой плоскопараллельный слой, помещена в дополнительную жидкую среду 2. Дополнительная среда 2 помещена в изйерительиую ванну 3. Для облучения исследуемой среды 1 предназначен излучатель 4, который электрически связан с последовательно соединенными генератором 5 и модулятором 6, предназначенным для формирования ультразвуковых радиоимпульсов. В конкретном варианте исполнения в качестве генератора 5 использован генератор Г4-65А, а в качестве модулятора 6 - транзисторный ключ. Длительность ультразвуковых радиоимпульсов выбирают так, чтобы обеспечивалось временное разделение сигнала на частоте 2f, генерируемого слоем исследуемой среды 1, и паразитного сигнала второй гармоники, излучаемого излучателем 4. В примере конкретной реализации способа длительность t импульса выбрана равной 20 мкс.

О1

о

.4

31504

Между средой 1 и излучателем 4 в дополнительной среде 2 установлен приемник 7 генерируемой слоем волны На частоте 2f. В качестве приемни- ка 7 в конкретном варианте использован предварительно проградуировакный пьезокерамический гидрофон. Для обес- печения минимума искажений, вносимых приемником 7 в поле излучаемой плос- кой волны, диаметр а гидрофона выбирают в соответствии с соотношением а (О,1-0,2)D. В конкретном варианте исполнения I-IM. Расстояние 1 между исследуемой средой 1 и приемни- ком 7 выбирают в соответствии с условием 1 а2/ Д. Это необходимо для устранения влияния акустической тени, отбрасываемой приемником и арматурой его крепления на слой исследуемой среды 1, В конкретном варианте исполнения расстояние между гидрофоном и стеклянной пластиной мм. Приемник 7 подключен к измерительному прибору 8, имеющем возможность селек- ции принятых сигналов по .частоте и времени. В конкретном варианте исполнения использован спектр-анализатор СК4-59 в режиме селективного приема.

Способ измерения линейного акусти- ческого параметра среды осуществляется следующим образом.

Исследуемую среду 1 в виде плоскопараллельной стеклянной пластинки помещают в измерительную ванну 3, заполненную водой, являющейся дополнительной средой 2, Через нее с помощью излучателя 4 в импульсном режиме облучают исследуемую пластинку плоской волной, направленной нормально к пластинке. Измеряют давление Р, в возбуждаемой плоской акустической волне с частотой f. Прием акустической волны, генерируемой исследуемой средой под действием возбуждаемой волны, с частотой 2f производят приемником 7, установленным в среде 2 в области, расположенной между излучателем 4 и исследуемой средой. Амплитуда давления Р. второй гармоники измеряется с помоДью измерительного прибора 8. Нелинейный параметр среды определяется по формуле

F(.EliI

Цс,-сЬ|1,.

где pojCgjOsC - плотность и скорость звука для ис следуе- мой и дополнительной сред.

Формула изобретения

Способ измерения нелинейного акустического параметра среды, заключающийся в томJчто в исследуемой среде возбуждают плоскую акустическую волну с частотой f, измеряют акустическое давление Р, в этой волне, принимают акустическую волну с частотой 2f, генерируемую исследуемой средой под действием возбуждаемой волны, измеряют акустическое давление Р. в генерируемой волне и определяют нелинейный параметр среды с учетом измеренных давлений Р, и Р , отличающийся тем, что , с целью повышения точности измерения, формируют исследуемую среду в виде плоскопараллельного слоя толщиной ( Txa - длина волны частоты f; (,2, 3. . .) , помещают ее в дополнительную жидкую среду, возбуждение плоской акустической волны в исследуемой сре де осуществляют через дополнительную среду перпендикулярно к слою исследуемой среды, осуществляют прием генрируемой волны, распространяющейся в направлении, противоположном направлению возбужд,ения, а нелинейный параметр соеды определяют по

с .

- 1 г п -I

2

J М

I . П р, с

.(%CO)2lp2

PC

где pojCg5p,c - плотность и скорость звука соответственно в исследуемой и дополнительной средах.

-J

/ /

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по нелинейному акустическому параметру среды. Целью изобретения является повышение точности измерения. Исследуемую среду в виде плоскопараллельного слоя толщиной D=Nλ₀/2, где λ₀ - длина волны частоты F

N=1,2,3..., помещают в жидкую дополнительную среду. Возбуждают плоскую акустическую волну с частотой F в исследуемой среде через дополнительную среду перпендикулярно слою, измеряют давление P_F в этой волне, принимают акустическую волну, генерируемую исследуемой средой под действием возбуждаемой волны, с частотой 2F в направлении, противоположном направлению возбуждения, а нелинейный параметр среды определяют по предлагаемой формуле с учетом измеренных давлений. 1 ил.