Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред Советский патент 1990 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов и может быть использовано для измерения акустического сопротивления газообразных сред.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных газов за счет усиления реакции устройства на изменение измеряемой величины.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения акустического сопротивления газообразных сред.

Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред содержит первый 1 и второй 2 ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду 3 с исследуемым 4 и контрольным 5 газами соответственно. Устройство также содержит ультразвуковой генератор 6, выходы которого соответ-

ственно подключены к первому 1 и второму 2 ультразвуковым преобразователям, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель 7, делитель 8, блок 9 вычисления обратной величины, ан.алоговый инвертор 10 и блок 11 экспоненциального преобразования. Первый вход дифференциального усилителя 7 подключен к первому ультразвуковому преобразователю 1, а второй вход вместе с вторым входом делителя 8 подключен к второму ультра- звуковому преобразователю 2. Выход блока 11 экспоненциального преобразования является, выходом устройства.

Для обеспечения акустического контакта ультразвуковых преобразователей 1 и 2 с исследуемой 4 и контрольной 5 газообразными средами последними заполняют резервуары, с которыми герме тично соединены идентичные твердые эталонные среды 3, например плавленый

СП СО -VI

Oi

кварц. В качестве контрольной среды может использоваться любая газообраз- мая среда с известным акустическим сопротивлением либо вакуум. В процес- се измерений необходимо обеспечить неизменную величину акустического сопротивления контрольной газообразной

среды 5.

Устройство работает следующим об- д

разом.

Ультразвуковой преобразователь 6 генерирует на своем первом и втором выходах электрически развязанные, одинаковые по амплитуде и частоте упъ- тразвуковые сигналы, которые преобразуются первым 1 и вторым .2 ультразвуковыми преобразователями в акустические сигналы. Распространяясь в эталонной среде 3, акустические сигналы от- 20 ражаются от границ контакта эталонной среды с исследуемой 4 и контрольной 5 газообразными средами, достигают первого 1 и второго 2 ультразвуковых преобразователей и преобразуются ими 25 в электрические сигналы. При этом амплитуды АХ и АО сигналов, отраженных от границы контакта эталонной среды 3 с исследуемой 4 и контрольной 5 газообразными средами, принятые соот- JQ ветственно первым 1 и вторым 2 ультразвуковыми преобразователями, опреде- ляются различием в величинах акустического сопротивления указанных сред. Электрические сигналы с выходов ульт- ,развуковых преобразователей поступают |на первый и второй входы дифференциаль-: ного усилителя /, а сигналы с второго ультразвукового преобразователя 2 также поступают на второй вход делителя дд 8, на выходе которого устанавливается напряжение, пропорциональное величине

N

АО - АХ А.

Величина N связана с величинами Z X, Z и Z акустического сопротивления исследуемой 4, контрольной 5 газообразной среды и эталонной среды 3 зависимостью .

9 V

ы - х N - , , . 2 jt

где .

Сигнал N с выхода делителя 8 поступает на вход цепочки последовательно соединенных блока 9 вычисления обратной величины, аналогового инвертора

10 и блока 11 экспоненциального преобразования, и на выходе последнего формируется напряжение, пропорциональное величине

М ехр (Ас

АО А;,

).

Величины М, ZJf, Zp связаны зависимостью

-. f + Zc М ехр (.- I 2 ij

Величина дифференциальной чувствительности С устройства при измерении сигнала М определяется из соотношения

М М

С

где С

ZoZ,

2 (Z - ZK)

I

Таким образом, при исследовании

динамики разреженных газов, когда величины Z и Z малы, устройство обеспечивает высокунэ дифференциальную чувствительность к изменениям величины акустического сопротивления исследуемой газообразной среды, что повышает чувствительность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения акустического сопротивления газообразных сред, содержащее первый и второй ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду с исследуемой и контрольной газообразной средой соответственно, генератор, выходы которого соответственно подключены к первому и второму уль. тразвуковым преобразователям, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, делитель и блок функ- циойального преобразования, первый вход дифференциального усилителя подключен к первому ультразвуковому преобразователю, а второй вход - к второму ультразвуковому преобразователю и к второму входу делителя, отличающееся тем, что, с целью по- вьпиения.чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных

газов, блок функционального преобразования выполнен в виде последователь но соединенных блока вычисления обратной величины, аналогового инвертора и блока экспоненциального преобразования.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при исследовании динамики разреженных газов за счет усиления реакции устройства на изменение измеряемой величины. Работа устройства основана на отражении ультразвуковых сигналов от границы раздела двух сред, одной из которых является исследуемая газообразная среда, а другой эталонная среда с известным акустическим сопротивлением. На выходе устройства формируется сигнал, уровень которого связан с измеряемым акустическим сопротивлением известной нелинейной зависимостью. 1 ил.

11

10