Устройство для измерения коэффициента отражения звука от пластин Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относился к технической акустика и может быть использовано при контроле качества панелей и перегородок.

Цель изобретения - повышение точности контроля при наклонном падении звука на пластину за счет расширения области интерференции падающей и отраженной волн.

На фиг.1 представлено устройство для измерения коэффициента отражения звука от пластин в среде в поле плоской волны излучателя; на фиг.2 - частный случай выполнения блока устройства, в котором в качестве приемных прозрачных антенн используются антенны бегущей волны; на фиг. 3 и 4 - случаи выполнения блока устройства, в котором в качестве прием- Цых прозрачных антенн используются г лоские антенные решетки электроакустических преобразователей.

Устройство содержит электрический Генератор 1, например, генератор синусоидальных колебаний (непрерывных или импульсных). Выход электрического генератора 1 подключен к излуча- 2, который излучает акустичес- сий сигнал в среду 3 (воду). Акустический сигнал регистрируется двумя Приемными идентичными прозрачными антеннами 4, например, плоскими йнтенными решетками из приемников давления или колебательной скорости, Либо антеннами бегущей волны. Приемные прозрачные антенны 4 размещены На расстоянии от излучателя 2, равном

L - 2 5±й ,

L TV ;

где L - расстояние между излучателем

2 и приемными антеннами 4; а - расстояние между приемными

антеннами 4;

Ь - геометрический размер приемной антенны 4 в вертикальной плоскости;

Я - длина волны в среде„ Выходы приемных антенн 4 подключены соответственно на входы блоков 5 формирования характеристик антенны. Выходы блоков 5 подключены к входам блока 6 вычитания. Вычитание сигналов1 на выходе сумматора можно достигнуть, если один из сигналов со знаком ку 6 подсоединен блок 9 регистрации. Две идентичные антенны 4 размещены в одной плоскости вдоль одной оси механизма 7 вращения на расстоянии одна от другой более половины наибольшего геометрического размера антенны 4 и не менее длины волны в среде от нижнего края пластины 8 до верхнего края второй приемной антенны 4.

Устройство работает следующим образом.

иепрерывный или импульсный электрический сигнал от электрического генератора 1 поступает на излучатель 2, который излучает сигнал в среду 3 Акустический сигнал регистрируется двумя приемными прозрачными антеннами. Первая приемная антенна 4 размещается перед исследуемой пластиной

складывать

-. К бл0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

8, а вторая - в свободном поле излучателя 2 под первой антенной. Акустическое поле в месте размещения первой приемной антенны 4 складывается из падающей плоской волны от излучателя 2, зеркально отраженной плоской волны от пластины 8 и поля рассеянного краями исследуемой пластины 8. Акустическое поле в месте расположения второй приемной антенны 4 равно только падающей плоской волне от излучателя 2. При повороте пластины 8 на угол oi главные лепестки характеристик направленности приемных антенн 4 синхронно поворачиваются на угол 2 оЈ. Синхронный поворот главных лепестков характеристик направленности антенн 4 можно выполнить несколькими вариантами конструкций, которые показаны на фиг.2-4.

Поворот главных лепестков характеристик направленности антенн 4 на угол 2 оЈ можно выполнить механизмом 7 вращения нескомпенсированных антенн 4 на угол 2 об , который выполнен в виде редуктора, вращающего пластину на угол ot , а антенны 4 - на угол 2oi; блоками 5, которые при повороте пластины на угол oi механизмом 7 вращения поворачивают главные лепестки характеристик направленности антенн 4 на угол 2оЈ; механизмом 7 вращения, поворачивающим пластину 8 и антенны 4 на уголоЈ; блоками 5, поворачивающими дополнительно главные лепестки характеристик направленности антенны 4 на угол of. .

При механическом повороте пластины 8 на угол оЈ и антенн 4 на угол 2oi , синхронный поворот пластины 8 и антенн 4 осуществляется через механический редуктор. При электронно-механическом повороте главных лепестков антенны 4 и пластина 8 могут поворачиваться одним механизмом 7 вращения. При электронном повороте главных лепестков антенн 4, последние жестко закреплены вдоль оси механизма 7 вращения и не поворачиваются в пространстве. Прр механическом повороте главных лепестков характеристик направленности антенн 4, например, антенн бегущей волны, ось вращения приемных антенн 4 может бьп ь максимально приближена к исследуемой пластине 8. При механическом повороте главных лепестков приемных антенн 4, расстояние между осью механизма 7 вра51

щения, приемных антенн 4 и пластиной 8 выбирается таким, чтобы приемная антенна 4 могла вращаться, не задева пластины 8.

При электронном сканировании главными лепестками характеристик направленности антенн 4, пластина 8 размещается от приемных антенн 4 на расстоянии, обеспечивающем отсут- ствие касания с антенной 4. При электронно-механическом повороте главных лепестков характеристик направленности антенн 4, плоскость размещения антенн 4 может быть совме- щена с поверхностью исследуемой пластины 8, что позволяет использовать большую часть отражающей поверхности для определения коэффициента отражения звука от пластины 8 (фиг.З).

Выходы приемных антенн 4 подключены соответственно параллельно на входы приемных блоков 5, на выходе которых формируются характеристики направленности антенн 4 в заданном направлении. Электронные блоки 5 настраиваются таким образом, чтобы сигналы на их выходах были равны по амплитуде и фазе при отсутствии от- ражающей пластины 8. При этом выравнивание фаз и амплитуд производится настроечными элементами, входящими в состав блоков 5. Вычитание сигналов на выходе вычитающего устройства 6 можно выполнить, если сигналы на выходе блоков 5 сдвинуть друг относительно цруга с помощью настроечных элементов на 180 и суммировать их на сумматоре.

Если регистратор на выходе схемы вычитания откалибровать так, что при отсутствии пластины 8 его показания при подключении только одной

146

приемной антенны 4, максимум характеристики которой направлен на излучатель 2, принять за единицу, то показания его при введении пластины 8 и включении обеих антенн 4 дадут в долях от этой принятой единицы значение модуля коэффициента отражения звука от пластины, умноженного на некоторый фазовый множитель. При этом дифракционные составляющие акустической помехи от краев пластины 8 будут существенно уменьшены за счет пространственной избирательности антенн 4.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента отражения звука от пластин, содержащее звуковой излучатель, генератор электрических сигналов, подсоединенный к звуковому излучателю, звуковой приемник в виде звукопрозрач- ной антенны, блок формирования характеристик антенны, соединенный с выходом антенны, и механизм вращения, на оси которого закреплена антенна, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля при наклонном падении звука на пластину падающей и отраженной волн, оно снабжено вторым звуковым приемником в виде звукопро- зрачной антенны, идентичной первой и закрепленной на оси механизма вращения, и установленным в плоскости первого приемника, вторым блоком формирования характеристик антенны, подключенным к второй антенне, вычитающим блоком, к входам которого подключены выходы блоков формирования характеристик антенны, и блоком регистрации.

-fefl

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано при контроле качества панелей и перегородок. Целью изобретения является повышение точности контроля при наклонном падении звука на пластину за счет расширения области интерференции падающей и отраженной волн. Устройство содержит два звуковых приемника в виде плоских антенн, установленных в одной плоскости и жестко закрепленных на оси механизма врашения. При этом одна из антенн установлена перед исследуемой пластиной, а вторая - вне этой пластины. К антеннам подсоединены электронные блоки, выходы которых подключены к входам вычитающего блока. Непрерывный или импульсный электрический сигнал поступает на излучатель, который облучает исследуемую пластину. Акустический сигнал регистрируется двумя антеннами. Поскольку первая антенна размещена перед пластиной, то акустическое поле в месте ее расположения складывается из падающей и отраженной волн. Вторая антенна расположена в свободном поле и поэтому она измеряет только падающую звуковую волну. Путем вычитания сигналов с обеих антенн получают значение отраженной волны, по которой и рассчитывают коэффициент отражения. В устройстве дифракционные составляющие акустической помехи от краев пластины будут существенно уменьшены за счет пространственной избирательности двух приемных прозрачных антенн. 4 ил.

фиг. 2

фиг.З

фиг 4