Способ измерения удельного акустического сопротивления среды Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к -средствам .акустических измерений, в частности К средствам измерения параметров сред.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых параметров среды aaj счет учета интерференционных изменений выходного сигнала.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ. ;

Устройство состоит из генератора 1, подключенного одним выходом к пьезоизлучателю 2 и вычислителю 3, а вторым выходом - к индикатору 4, .пьезопреобразователь 2 закреплен на стенке измерительной камеры 5, с противоположной стороны которой размещен пьезоприемник 6, подсоединенный к усилителю-формирователю 7, выход которого подключен к входам вычислителя 3 и индикатора 4.

Способ осуществляют следующим об- , разом.

Включают генератор 1 и подают его напряжение на пьезоизлучатель 2. Ультразвуковые волны, возбуждаемые им,достигают пьезоприемника 6, распространяясь в исследуемой среде, которой заполнена измерительная камера 5. Выходное напряжение пьезоприемника 6 усиливается и детектируется в усилителе-преобразователе 7 и поступает на вход Y индикатора 4. На вход JC его подключен сигнал, пропорциональный частоте ,с генератора 1 . В процессе измерения изменяют напряжение генератора 1. Если поглощение в среде большое, отражения отсутствуют, то в области резонансной частоты преобразователей огибающая напряжения имеет вид гладкой колоколообразной кривой, не имеющей локальных изменений, которую можно выразить формулой

СП

Од О

а

и

и.

15

(1 +

где Un - константа;

X - относительное .отклонение

частоты от резонансной частоты преобразователя; р - число преобразователей, резонансные частоты которых находятся в рабочем диапазоне частот.

При этом, если частота одного из преобразователей, а другой - широкополосный или резонансная частота его находится далеко за пределами рабочего диапазона частот, р 1. Если оба преобразователя Идентичны и .резонансные частоты их находятся в рабочем диапазоне частот, р 2. Форма кривой объясняется тем, что резонансная характеристика простой колебательной системы, какой является преобразователь, выражается формулой

Uo

и

-Jl + Х2

а если преобразователей два - их характеристики перемножаются.

Далее снимают ряд значений выходного напряжения пьезоприемника б и усилителя-формирователя 7 по показаниям индикатора 4 на заданных частотах, значения напряжения и частот заносят в вычислитель 3, в котором заложен алгоритм аппроксимации по формуле, напри мер по минимуму сред- нег вадратического отклонения. Из аппроксимированной кривой определяют ширину ее, а из ширины - удельное гзкустическое сопротивление р, среды

В том случае, когда интерференционные изменения меньше заданного предела, но заметны, влияние их исключается тем, что частоты максимумов и частоты, на которых определяется напряжение, не связаны, а аппроксимирование обязательно включает и усреднение..

Если поглощение в среде невелико то отраженная от пьезоприемника 6 волна имеет значительную величину.

16664

Теперь камера 5 со средой работает как камера интерферометра постоянной длины: на определенных частотах

камера резонирует, тогда выходное напряжение локальные максиму- Mbf, между ними имеют место локальные минимумы.

Если относительные изменения от

10 локального минимума до максимума, т.е. изменения, вызванные интерференцией, превышают заданный предел, то генератор 1 настраивают на локальные максимумы, величину напряжения и частоты

15 передают на вычислитель 3 и определяют Р(, среды согласно описанному.

Положительный эффект способа вытекает из того, что он работоспособен как в случае малого поглощения, так и

20 большого, при этом оггерации сохраняются в обоих случаях одни и те же. Интерференция в этом случае не является вредной.

25 формула изобретения

Способ измерения удельного акустического сопротивления среды, заключающийся в том, уто определяют на

30 заданном уровне щирину и амплитуду резонансной характеристики сигнала, излучаемого пьезопреобразователем и прошедшего через исследуемую среду, и по измеренным параметрам судят о

35 свойствах среды, отличающий- с я тем-, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров среды, определяют величину ближайшего от частоты настройки пьезоизлучателя ло40 кального максимума амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала, сравнивают измеренное значение с заранее заданным пороговым значением, если измеренное значение мень., ше порогового, то резонансную характеристику снимают дискретно на заданных частотах, если больше, то - на частотах локальных максимумов, аппроксимируют измеренные значения кривой, по ширине которой

50

определяют удельное акустическое со|противление.

н:

-

Изобретение относится к средствам акустических измерений, в частности к средствам измерения параметров сред. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров сред за счет учета интерференционных изменений выходного сигнала. Положительный эффект в способе достигается за счет того, что он работоспособен как в случае малого, так и большого поглощения сред без увеличения количества операций измерений. В этом случае обычно вредные интерференционные изменения используются как информативный параметр. 1 ил.