Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн Советский патент 1991 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследований и контроля акустических параметров веществ.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн реализуется следующим образом.

Первым электроакустическим преобразователем излучают в исследуемую среду гармонические акустические волны, принимают прошедшие через исследуемую среду акустические волны вторым электроакустическим преобразователем при расстоянии L между преобразователями и величине RZ коэффициента отражения акустических волн

от второго преобразователя, удовлетворяющих условиям

(2л + 1),(1)

,

где ш - частота излучаемых акустических волн;

V - начальная скорость их распространения в исследуемой среде;

п 0,1,2...

Вторым электроакустическим преобразователем синфазно первому излучают акустические волны той же частоты и амплитуды измеряют величину изменения разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях и определяют величину А V приращения скорости распространения акустических волн по формуле

4 х| hO

00 О

ДУ

(1-Ri)fexp(-aL)-(1+Ri)}2

.--..-,.

(l4Ri)exp(-2«L). + Ri}

(2)

где Ri - модуль коэффициента отражения акустических волн от первого преобразователя:

а- коэффициент поглощения акустических волн в исследуемой среде.

Амплитуда волны, излучаемой первым преобразователем, может быть представлена следующим выражением:

A (t) Ао1 exp I (ft) t + ры),(3)

где Ао1 и уы - соответственно амплитуда и начальная фаза излучаемых колебаний; t - текущее время.

В результате многократных отражений излученной волны между преобразователями, а также отражений излученной вторым преобразователем акустической волны той

же начальной амплитуды, фазы и частоты при выполнении условия 1) между преобразователями образуется стоячая акустическая волнап амплитуда которой в плоскости второго преобразователя, описывается выражением

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений. Первым и вторым электроакустическими преобразователями синфазно излучают в исследуемую среду между ними акустические волны, принимают вторым преобразователем сигнал квазистоячей волны при расстоянии между преобразователями, кратном целому числу полуволн, и значении коэффициента отражения от второго преобразователя, равном единице. Измеряют разность фаз между-сигналами на первом преобразователе и принятом вторым преобразователем, с учетом которой определяют величину приращения скорости распространения акустических золн,

Аг

U ехр (- 2 a L) - 4 (1 + Ri) exp (- a L) cos (К L) Ч- 1 + 2 Ro cos (К L) + RJ

1 - 2 Ro cos (2 К L) + Ri

а фаза

tg(p2 -foi -уы)

, (1 + Ri) exp (- a L) sin (K L) + Ri sin (2 К L)

(1 - Ri) exp (- a L) cos (K L) + (1 - ft) 20 где К ш/М. (5)

При выполнении условия (1) cos(K L) - 1 и из выражения (4) следует, что на втором преобразователе наблюдается минимум принятого сигнала, а из выражения (5)25

,ia-5i)+Rl}

(1 + R,){exp (- 2 я I.) - №+1fЈ (1 -Ri){cxp(-«L)-J(1+Ri)}2

30

ft L A ,, ,

(6)

откуда следует расчетная формула (2).

Выражение(6) показывает, как повышается чувствительность при измерениях в случае излучения акустических волн вторым преобразователем при выполнении условия (1). Изменение разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях оказывается в К раз чувствительнее к при- ращению скорости Д V, где К определяется выражением

exp(-aL)-(1+Ri)2

к )4RrЈf+R1

Выражение (7) при подстановке реальных значений показывает повышение чувствительности на несколько порядков. За счет повышения чувствительности возрастает и точность измерений.

Формула изобретения Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн,

1/2

(4)

0

5

0

35 40

45

включающий излучение первым электроакустическим преобразователем гармонических акустических волн в исследуемую среду, прием вторым электроакустическим преобразователем прошедших через исследуемую среду акустических волн при расстоянии между первым и вторым преобразователями, удовлетворяющем условию образования квазистоячих акустических волн между преобразователями, измерение величины Д изменения разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях и определение с учетом последней искомого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, излучают вторым электроакустическим преобразователем синфаз - но первому преобразователю акустические волны той же амплитуды и частоты при расстоянии L между преобразователями и величине R2 коэффициента отражения акустических волн от второго преобразователя, выбранными из условий

2(2п + 1),

,

а величину Д V приращения скорости распространения акустических волн определяют по формуле

AV

50

(1-Ri)(exp(-al)-i(1+Ri)2

(1+ R,)fexp (- 2 a L) - + R1

-У1 ft)L

Ду,

где со - частота излучаемых акустических волн, п 0,1,2,..;

516472806

V - начальная скорость акустическихRI - модуль коэффициента отражения

волн в исследуемой среде;акустических волн от первого преобразоваа - коэффициент их поглощения;теля.