Устройство для автоматической регистрации параметров жидких сред Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

Изобретение относится к ультразвуковой технике, предназначенной для автоматического измерения скорости распространения и коэффициента поглощения продольных волн в жидких средах одно- временно на нескольких частотах в диапазоне частот 10-150 МГц и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лабораториях для экспериментального исследования быстропротекающих неравновесных релаксационных процессов, а также для контроля и определения физико-химических параметров жидких сред при воздействии различных внешних факторов в технологических процессах.

Известно устройство для автоматической записи изменений скорости ультразвука, содержащее генератор высокой частоты, управляющий вход которого подключен к синхронизатору, а выход - к измерительной камере с образцом и электромеханическими преобразователями, два канала формирования импульсов запуска и сброса.

VI

О

J о о

преобразователя время-амплитуда, выход которого через пиковый вольтметр подключен к регистрирующему прибору (см. авт. св. №526811. кл. G 01 N 29/00, 1967).

Известно также устройство для одновременного измерения скорости и коэффициента поглощения ультразвука, содержащее генератор высокой частоты, измерительную камеру переменной длины с исследуемой жидкостью, снабженную двумя пьезопреобразователями, укрепленными на буферных стержнях и отражателем ультразвука, два усилителя, сумматор и регистрирующее устройство (см. авт. св. tsk 1392498, кл. G 01 N 29/04, 1988).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для автоматической регистрации ультразвуковых параметров конденсированных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор логарифмический модулятор, измерительную камеру с исследуемой жидкостью, снабженную пьезоэлектрическим излучателем и приемником ультразвука, усилитель, к выходу которого подключен первый вход сумматора и детектор с задержкой, выходом подключенный через усилитель постоянного тока к управляющему входу логарифмического модулятора и первому регистрирующему прибору, второй вход сумматора подключен к выходу генератора, а выход через детектор - к второму регистрирующему прибору (см. заявку Nk 4473342/28, решение о выдаче авт. ев от 27.02.89). i

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является невысокая точность и большая продолжительность измерений частотной зависимости акустических параметров. Перечисленные недостатки обусловлены тем. что устройство содержит только один акусто-электрон- ный тракт, который позволяет проводить измерения в данный момент времени только на одной частоте. Измерения на других частотах осуществляются путем перестройки электронного таракта на соответсть;- LLV.е - астоты. Этот процесс занимает достаточно продолжительный промежуток времени, затрачиваемый на перестройку ге- ераторэ и усилителя на требуемую частоту i- проведение измерений на каждой частоте Б отдельности. При этом возникает дополнительная погрешность, обусловпенная. во- первых, невозможностью обеспечения абсолютно одинаковых амплитудно-частотных характеристик электронного тракта на разных частотах, во-вторых, абсолютной по

0

5

0

5

0

5

0

грешностью установления акустической Ьа- зы для каждой частоты и, в-третьих, изменением температурного поля в обьекте при продолжительной процедуре измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

В соответствии с изобретением указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор синусоидальных колебаний, логарифмический модулятор, размещаемые в измерительной камере излучающий и приемный преобразователи ультразвука, снабжено первым и вторым формирователями строб-импульсов, коммутатором напряжения, электромеханической системой автоматического перемещения и синхронизирующим измерителем перемещения, генератор синусоидальных колебаний выполнен в виде N-канального блока из поочередно включаемых импульс- но-модулированных генераторов с частотами, соответствующими частотам гармоник пьезопреобразователей, усилитель выполнен в виде N частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора, пиковый детектор выполнен в виде М-ка- нального блока детекторов с задержкой, регистратор выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и электронно-вычислительного блока,приемный преобразователь ультразвука установлен с возможностью перемещения и механически соединен с электромеханической системой автоматического перемещения и с СИНХРОНИЗИОУЮШИМ измерителем перемещения, выход которого подключен куправляющим входам второго формирователя строб-импульсов и первого формирователя строб-импульсов, подсоединенного выходами к управляющим входам генератора -. лдальных колебаний, коммутатор напряжения подключен первыми входами к выходам пикового детектора, вторыми входами к выходам второго формирователя строб-импульсов, а выходом к входу регистратора и управляющему входу логарифмического модулятора.

В предпочтительном варианте выполнения устройства синхронизирующий измеритель перемещения выполнен в виде растрового фотоэлектрического блока, состоящего из последовательно соединенных источника света, растрового преобразователя и фотоприемника.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит электромеханическую систему 1 автоматического перемещения приемного пъезопреобразователя 2 ультразвука, механически связанную с синхронизирующим измерителем 3 перемещения, второй 4 и первый 5 формирователи строб-импульсов, входы которых подключены к выходу синхронизирующего измерителя 3 перемещений. Выходы первого формирователя 5 строб-импульсов подключены к управляющим входам генератора 6 синусоидальных колебаний, выполненного в виде N-канального блока поочередно включаемых импульсно-модулируемых генераторов с частотами, соответствующими частотам нечетных гармоник пьезопреобра- зователей. Выходы генератора 6 синусоидальных колебаний включены параллельно к входу логарифмического модулятора 7, подключенного своим выходом к излучающему пьезопреобразователю 8 измерительной камеры 9.

Приемный пьезопреобразоеатель 2 подключен к входу усилителя 10, выполненного в виде N частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора 6, и своими .выходами соединенного с соответствующими входами пикового детектора 11, выполненного в виде N-канального блока детекторов с задержкой. Выходы пикового детектора 11 подключены к первым входам коммутатора 12 напряжения, вторые входы которого соединены с выходами второго формирователя 4 строб-импульсов. Общий выход коммутатора 12 напряжения подключен к управляющему входу логарифмического модулятора 7 и входу последовательно связанных аналого-цифрового преобразователя 13 и электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 14.

В предпочтительной форме выполнения устройства синхронизирующий измеритель 3 перемещения выполнен в виде растрового фотоэлектрического блока, состоящего из последовательно соединенных источника света, растрового преобразователя и фото- приемника и выполняет две функции - измерителя акустической базы и общего синхронизатора импульсов.

Используемая в данном устройстве электромеханическая система автоматического перемещения приемного пъезопреобразователя 1 выполнена по типовой схеме и образована раверсивным электродвигате- 1ем, ось которого через червячный редуктор л соединение винт-гайка (на чертеже не унарна) связана с подвижным держателем триемного пъезопреобразователя. Последний совершает возвратно-поступательные теремещения, при этом компланарность и :оосность приемного 2 и излучающего 8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пъезопреобразоеателей ультразь а мс па- рушается.

Используемая в данном устройстве измерительная камера 9 снабжена юстировоч- но-микрометричёским механизмом (на чертеже не указана), необходимым для установления пъезопреобразователей соосно во взаимно-параллельных плоскостях.

Используемый в устройстве логарифмический модулятор 7 представляет собой управляемый амплитудный модулятор синусоидальных : колебаний с экспоненциальной зависимостью коэффициента усиления от амплитуды управляющего напряжения. рбраЗова н ный широкополосным нелинейный усилителем, работающим в ждущем режиме (см. 2). Роль нелинейных элементов выполняют высокочастотные транзисторы. рабочая точка которых выбрана так, чтобы обеспечить экспоненциальную зависимость коэффициента усиления на базе транзистора.

В качестве синхронизирующего измерителя 3 перемещения используется стандартный растрЬ в ый фотоэлектрический блок 3, образованный источником света, растровым преобразующим звеном и фото- приемником1. Синхронизирующий измеритель перемещения смонтирован на неподвижной лчасти акустической камеры и механически связан с подвижным приемным пъезопреобразрвателем 2 ультразвука.

ИсполЈз5ём$е нНон стр ой твё

„ - -V- .

электронные рлокиУ первый и второй формирователи строб-импульсов,, генератор

синусоидальных колебаний, усилитель, детектор и коммутатор напряжения выполнены по типовым схемам на стандартных полупроводниковых транзисторах и интегральных аналоговых микросхемах.

Используемый в данном устройстве первый формирователь 5 строб-импульсов формирует пять равноотстоящих друг от друга прямоугольных импульсов длительностью мкс,каждый из которых подается на вход соответствующего канала генератора б синусоидальных колебаний для автономной импульсной модуляции.

Используемый в данном устройстве второй формирователь 4 строб-импульсов формирует пять равноотстоящих друг от друга прямоугольных импульсов длительностью мкс. которые подаются на вторые входы коммутатора напряжения. Коммутатор вырабатывает в течение действия каждого широкого строб-импульса соответствующее управляющее напряжение, подаваемое на управляющий вход логариф- мического модулятора 7 и аналого-цифро- вой преобразователь 13. Введение второго

формирователя 4 строб-импульсов обусловлено необходимостью обеспечения нор- мальной работы аналого-цифрового преобразователя 13, так как известно, что время счета аналогового сигнала составляет приблизительно мкс.

Таким образом длительность управляющих импульсов с выхода коммутатора 12, а следовательно, и длительность широких строб-импульсов должна удовлетворять условию Тш to. Кроме того широкие управляющие импульсы с выхода коммутатора 12 обеспечивают устойчивую с минимальными фазочастотными искажениями радиоимпульсов работу логарифмического модулятора 7.

Число каналов генератора 6 синусоидальных колебаний и соответствующих ему электронных блоков (4, 5, 10, 11,12) определяется числом используемых нечетных гармоник пъезопреобразователей 2 и 8 ультразвука. Ввиду того, что ультразвуковые параметры удобно анализировать в логарифмическом масштабе от частоты, удобно выбрать те нечетные гармоники пъезопреобразователей, которые в первом приближении равно отстоят друг от друга на логарифмической шкале частот. Для пъезоп- реобразователя с основной резонансной частотой МГц такими гармониками будут , 50, 90 и 150 МГц. Набора этих частот вполне достаточно для анализа частотной зависимости ультразвуковых параметров жидких сред. Ультразвуковые волны, соответствующие нечетным гармоникам, лежащим выше частоты 150 МГц, сильно поглощаются, и, следовательно, использование нечетных гармоник выше 150 МГц будет ограничиваться в предлагаемом устройстве динамическим диапазоном электронных блоков (7, 10, 11). Таким образом оптимальное число частот, необходимое для акустической спектроскопии исследуемых кидких сред и построения графиков зависимости ультразвуковых параметров, равно пяти.

Устройство работает слелующим образом.

С помощью запускающего сигнала с ЭВМ 14 или ручным способом замыкается цепь электропривода электромеханической системы 1 автоматического перемещения приемного пъезопреобразователя 2.

Акустическая база-расстояние между приемным 2 и излучающим 8 пъезопреобра- зователями равномерно увеличивается от нулевого значения. Величина изменения акустической базы регистрируется синхронизирующим измерителем 3 перемещения. который вырабатывает одиночные синхро0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

импульсы через равные интервалы изменения акустической базы м. Линейная скорость линейного перемещения приемного пъезопреобразователя устанавливается так, чтобы синхроимпульсы следовали с периодом порядка 2 с. при

скважности (TQ- длительность син- 1 о

хроимпульсов). Сформированные таким образом синхроимпульсы подаются на входы первого и второго формирователей 4 и 5 строб-импульсов. Формирователь 4 строб- импульсов вырабатывает последовательность равноотстоящих прямоугольных импульсов длительностью мкс, делящих период на пять равных временных интервалов величиной мкс. Формирователь 5 строб-импульсов вырабатывает последовательность равноотстоящих прямоугольных импульсов длительностью мкс, также делящих период на пять равных временных интервалов. Каждый из таких строб-импульсов формирователя 5 со своего конкретного выхода подается на соответствующий управляющий вход генератора 6 синусоидальных колебаний 6, который вырабатывает пять равноотстоящих на мкс радиосигналов длительностью мкс, имеющих различное частотное заполнение, соответствующее частотам нечетных гармоник приемного 2 и излучающего 8 пъезопреобразователей.

Полученная последовательность равных по амплитуде и различного частотного заполнения радиосигналов с общего выхода генератора 6 синусоидальных колебаний -поступает на вход логарифмического модулятора 7. С выхода логарифмического модулятора 7 последовательность усиленных по определенному закону радиосигналов различной амплитуды подается на излучающий пъезопрегбразователь 8 измерительной камеры 9. Амплитуда этих зондирующих радиосигналов на входе пъезопреобразователя 8 определяется величиной управляющего напряжения Uynp подаваемого на управляющий вход логарифмического модулятора 7 с общего выхода коммутатора 12 напряжения. Излучающий пъезопреобразоеатель 8 преобразует последовательность пяти электрических радиосигналов в последовательность пяти акустических импульсов соответствующих частот. Распространяясь в исследуемой жидкости, акустичел -.ие цм- пульсы испытывают многократные отражения от излучающего 8 и приемного 2 , пъезопреобразователей. Многократно отра- женные акустические импульсы преобразу- ются приемным пъезопреобрззователем 2 в

пять серий электрических э с-сигналов с различным частотным заполнением, соответствующим нечетным гармоникам пъезоп- реобразователей 2 и 8. Последовательность серий электрических эхо-сигналов поступает на вход усилителя 10. Усилитель 10 своими соответствующими частотно-избирательными блоками селектирует и поочередно усиливает по напряжению каждую из серий эхо-сигналов, которые затем с раздельных выходов усилителя 10 поступают на соответствующие входы пикового детектора 11. Пиковый детектор 11, выполненный в виде N-канального блока детекторов с задержкой, детектирует поступающие на него серии эхо-сигналов таким образом, чтобы на выходе каждого канала выделялось постоянное напряжение, амплитуда которого определяется величиной превышения уровня входного сигнала над некоторым пороговым значением А0. С выходов пикового детектора 11 сформированные постоянные напряжения, пропорциональные амплитудам эхо-сигналов соответствующих частот, подаются на первые входы коммутатора 12 напряжений, на вторые входы которого поступают широкие строб-импульсы с соответствующих выходов второго формирователя 4 строб-импульсов. На общем выходе коммутатора 12 напряжения выделяется последовательность пяти управляющих импульсов длительностью мкс с амплитудами, пропорциональными величинам постоянных напряжений на выходах пикового детектора 11.Эта последовательность подается на управляющий вход логарифмического модулятора 7, а также на вход аналого-цифрового преобразователя 13, работающего в ждущем режиме. На выходе логарифмического модулятора 7 выделяется последовательность радиоимпульсов разного частотного заполнения с амплитудами, обратно пропорциональными амплитудам управляющих импульсов. При увеличении акустической базы амплитуда акустических импульсов на приемном пъезопреоб- разователе 2 будет экспоненциально падать вследствие поглощения ультразвуковых волн в жидкой среде. Это приводит к уменьшению амплитуды управляющих импульсов на выходе коммутатора 12 напряжения и, следовательно, к увеличению амплитуд зондирующих импульсов на выходе логарифмического модулятора 7, и соответственно на излучающем пъезопре- образователе 8. Устройство работает таким образом, что при изменении акустической базы амплитуда акустических импульсов на приемном пъезопреобразователе 2 остается практически постоянной с точностью до малой величины . где А0 - амплитуда акустического импульса на приемном пъезопреобразователе 2 при нулевой базе. При этом динамика изменения амплитуды управляющих импульсов на выходе коммутатора 12 напряжения несет полную информацию как о скорости С. так и о коэффициенте поглощения а ультразвука на различных частотах. Аналого-цифровой преобразователь 13 преобразует последовательность управляющих импульсов в последовательность цифрового кода, которая поступает на электронно-вычислительную машину 14 и обрабатывается по заданной программе. Результатом обработки управляющих импульсов при линейном автоматическом перемещении приемного пъезопреобразователя : 2 является выдача

0 данных с ЭВМ 14 по скорости С и коэффициенту поглощения а ультразвука, соответствующих частотам нечетных грамоник пьезойреобразователей 2 и 8.

Измеряемые ультразвуковые парамет5 ры: коэффициент поглощения а и скорость ультразвука С в исследуемой жидкости легко рассчитать из анализа динамики изменения амплитуды управляющих импульсов с выхода коммутатора 12 напряжения при

0 увеличении акустической базы. Коэффициент усиления / логарифмического модулятора 7 экспоненциально зависит от амплитуды управляющих импульсов Uynp в некоторой области его изменения

-aNUynp

5

-Д N.

(1)

где /Зо коэффициент усиления на линей- ном участке усилительного элемента (транзистора); а - некоторый параметр транзистора; N - число усилительных каскадов. Если на вход логарифмического моду- лятора 7 с выхода генератора 6 синусоидальных колебаний подать сигнал .sin (ш I + $, то напряжение на выходе модулятора 7 выразится уравнением:

,. -aNUynp

ивых-ивхро е АВЫХ эп (ш1 + р).

(2)

-aNUynp

АВЫХ и0

- ()

где АВЫХ - амплитуда зондирующего сигна- ла. После преобразования сигнала из электрического в акустический преобразователем 8, прохождения акустического импульса через исследуемую жидкость, обратного преобразования акустического

импульса в электрический преобразоватечем 2 и усиления частотно-избирательным усилителем 10 напряжение на выходе примет вид:

-Си

, -sin() Араб- Sin( + )

(3)

.. - aNUynp

Авых-Uo- е. (3) где k - некоторый коэффициент, равный произведению коэффициентов преобразования преобразователей 2, 8 и коэффициента усиления частотно-избирательного усилителя 10; I - длина акустической базы исследуемой жидкости; у)раб - фаза сигнала после усилителя 10.

Логарифмический модулятор обеспечивает постоянство амплитуды акустического импульса на выходе пъезоприемника 2 (см. заявка № 4473342/28, решение о выдаче авторсокого свидетельства от 27,02.89 г.). Следовательно, для амплитуды рабочего сигнала справедливо соотношение

AA const,(4) где ДА« АО, А (Г3Ао.

В пиковом детекторе 11 высокочастотный рабочий сигнал детектируется и на каждом выходе детектора выделяется постоянная составляющая тока, соответствующая изменению амплитуды акустиче- .- ого импульса относительно уровня А0, при этом постояная составляющая А0 компенси- руется. С эыхода пикового детектора 11 по- эянная составляющая Л А подается на . ответствующий первый вход коммутатора 12 напряжения, на вторые входы которого поступают широкие строб-импульсы с выходов формирователя 4. На общем выходе коммутатора 12 напряжения выделяются

управляющие импульсы Uynp с амплитудами, прямо пропорциональными величинам изменений акустических импульсов ДА каждого канала. При увеличении акустической базы I величина Араб уменьшается вследствие поглощения ультразвуковых волн жидкостью. Это приводит к уменьшению напряжения Uvnp. подаваемого на управляющий вход логарифмического модулятора 7, и тем самым, к увеличению амплитуды зондирующего радиоимпульса Л-гГЖ. чем обеспечиваются постоянство амп:ы импульса на выходе акустического , -га Араб и выполнение соотношения (4). Логарифмируя левую и правую части соотношения (3), получают:

crl A-BUyr,p(5)

где AHn(U0 k /Apaf,). .

0

5

0

5

0

5

А, В - некоторые постоянные.

Из уравнения (5) следует, что произведение ей является линейной функцией управляющего напряжения Uynp. Кроме того, закон изменения I задан, следовательно, величину коэффициента а можно определять с помощью ЭВМ 14 по динамике изменения управляющих импульсов Uynp.

Таким образом обработка управляющих сигналов Uynp no N каналам с помощью ЭВМ 14 позволяет определить коэффициент поглощения а ультразвука сразу на N частотах. Численное значение постоянной величины А, входящей в уравнение (5), определяется величинами Uo, k. которые в зависимости от настройки устройства и внешних условий могут меняться. Поэтому величину А необходимо измерять для каждого объекта и на каждой частоте в отдельности. Величина В определяется только числом усилительных каскадов логарифмического модулятора 7 и постоянным параметром транзисторов, который не зависит от внешних условий, объекта измерения и настройки устройства. Следовательно, для расчета а достаточно провести калибровку только величины А. Для этого производятся контрольные измерения при различных значениях I.

Из уравнения (5) имеем а , . А

Uynp- -g- I Т -g-. iO

(6)

При имеем U . При Нз и Ц имеем систему:

и(3)

(7)

ynp

и

(«)

ynp

a . , A + B

- a i i A

-|4 + в

(8)

40

Из системы уравнений (8) находим:

5

а

U W и (3)

U ynp U

Ј .

В

(9)

Постоянную величину В находим посредством измерения Ukynp B зависимости от величины I в калибровочной жидкости с известным коэффициентом поглощения 0 #k . Действительно, согласно (6) и (7):

и - ak . i j- цО иулр- 5 k + U упр

В

Отсюда В

«k Ik

,о

Т

(10)

I iu, .k

U ynp - U ynp

5Подставляя полученное значение в уравнение (9), легко рассчитать величину исследуемого объекта на любой частоте fi:

«.,...

4 - 3

«k Ik

11° - I lk

U ynp - U упр

(и)

Величина скорости распространения ультразвука также рассчитывается по изменению амплитуды управляющих импульсов на общем выходе коммутатора 12 напряжения при изменении длины акустической базы I. Процесс измерения сводится к измерению длины ультразвуковой волны А, при этом анализируется зависимость (l) (f - функция) только на начальном участке кривой.

В этой зоне наблюдается характерное чередование максимумов и минимумов управляющего сигнала Uynp, вызванных интерференционными эффектами при наложении когерентных акустических волн, однократно и многократно проходящих объем жидкости между излучающим и приемным преобразователями 8 и 2. Это явление широко используется для определения скорости распространения волн в ультразвуковых интерферометрах. Действительно, при малых значениях акустической базы

(, 2. 3) в объеме жидкости между

пьезопреобразователями 2 и 8 возникают стоячие волны. Максимумы стоячей волны наблюдаются при величине акустической

базы 1Макс д 2п, а минимумы 1мин(2п+1) з ПРИ увеличении акустической базы от нулевого значения на выходе приемного пъезопреобразователя 2 через

расстояния, кратные -п , должны появляться чередующие интерференционные макси- мумы и минимумы. Вместе с тем логарифмический модуллтор 7 должен обеспечивать постоянный уровень сигнала на выходе пъезопреобразователя 2 (4). Это достигается формированием на выходе коммутатора 12 напряжения таких управляющих импульсов Uynp, периодические изменения амплитуды которых происходят синхронно и в противофазе с изменением амплитуды акустического сигнала.

Тогда процесс измерения скорости ультразвука будет сводиться к измерению расстояния I между соседними максимумами.

Действительно, I0 n . Отсюда С А fj

, где fi -к-- частота синусоидальных колебаний соответствующего канала.

0

5

Для увеличения точности измерения скорости ультразвука ЭВМ 14 анализирует расстояние не 1о, а расстояние U между первым и наиболее удаленным n-ым максимумом. В этом случае скорость ультразвука исследуемой жидкости определяется по формуле:,

Сг Д- - .02)

1 Формул ы (1)ч.и (12) закладываются в специальную, программу ЭВМ, позволяющую по анализу динамики измерения амплитуды управляющих импульсов Uynp при изменении времени (т. е. при изменении акустической базы I) производить расчеты значений скорости и коэффициента поглощения ультразвука в жидких средах. Значения акустической базы, входящей в формулы (11). (12) (Ц. Ь. U....). прямо пропорциональны количеству N выработанных измерителем 3 перемещения синхроимпульсов или количеству сформированных управляющих импульсов каждого канала на входе аналого-цифрового преобразователя 13.

IrN- Л Г.

(13)

.

где

Предлагаемое устройство позволяет автоматически измерять скорость и коэффициент поглощения ультразвука в жидких средах одновременно на пяти частотах при различных температурах и давлениях.

1

Оценивают точность измерения акустических параметров для прототипа и предлагаемого устройства и сравнивают их между собой. Сравнение проводят для случая сильновязкой жидкости. Как видно из формул (10)-(12). точность измерения скорости распространения С и коэффициента поглощения а ультразвука в жидких средах в основном .определяется точность измере- ния длины акустической базы I и величины управляющего напряжения Uynp. Систематическая относительная погрешность измедС да рения и -дг для прототипа и

предлагаемого устройства находится по известным формулам:

, df.

А - If . +.

аи

2(т+т&

+f

где dl.dU, df , 8В - абсолютные погрешности измерения соответственно длины акустической базы ( м), управляющего напряжения ( Э1)10 В), частоты генератора синусоидальных колебаний (ctf/f 10 6 и калибровочного коэффициента ( (,). Тогда для предлагаемого устройства при измерениях в глицерине на частоте МГц при К, из формул (14), (15) с учетом того, что ,6 В: 1 3

дВ tok . ah, , au

В Ok lk Uynp

-6-3

10

+

10

2 10

TiT6

получают

-6

ас юЛ-« -s и --го + ю з-ю

з-ю

() +

U{ -2 -1 ; 10 5 10

-з-з + 12 2 10 - 15,2 10

Точность определения скорости и коэффициента поглощения на предлагаемом устройстве значительно выше, чем в прототипе.

Таким образом использование предлагаемого устройства в сравнении с известным позволяет в автоматическом режиме оперативно проводить измерения скорости и поглощения ультразвуковых волн в жидких средах одновременно на нескольких частотах, значительно улучшить точность измерений Это существенно расширяет сферу применения изобретения и позволяет экспрессно осуществлять спектроскопию всевозможных жидкос ей при воздействии на них изменяющихся внешних параметров, таких как, например, температура, давление, электромагнитное поле, изменение состава. Устройство может быть использо- вано в стекловарении для оперативного наблюдения за составом и качеством расплава, в технологии получения полимерных ма5ю

15

20

25

30

35

40

д J териалов при наблюдении и управлении степенью полимеризации конечного продукта, для высокочувствительного контроля за эксплуатационными характеристиками гидравлических, а также смазочных жидкостей, при робототехническом проведении спектроскопических исследований жидких сред.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической регистрации параметров жидких сред, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор синусоидальных колебаний, логарифмический модулятор, размещенные в измерительной камере излучающий преобразователь и приемный преобразователь ультразвука, усилитель и пиковый детектор и регистратор, отличающееся тем. что. с целью повышения точности, оно снабжено первым и вторым формирователями строб-импульсов, коммутатором напряжения, электромеханической системой автоматического перемещения и синхронизирующим измерителем дереме-., щения, генератор синусоидальных кояеба-0 ний выполнен в виде N-канального блока из поочередно включаемых импульсно-моду- лированных генераторов с частотами, соот- ветствующими частотам гармоник пъезопреобразователей, усилитель выпод-- нен в виде N-частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора. пиковый детектор выполнен в виде N-канального блока детекторов с задержкой.регистратор выполнен в виде последовательно соединенных аналого- цифрового преобразователя и электронно- вычислительного блока, приемный преобразователь ультразвука установлен с возможностью перемещения и механически соединен с электромеханической системой автоматического перемещения и с синхронизирующим измерителем перемещения, выход которого подключен к управляющие входам второго формирователя строб-импульсов и первого формирователя строб-импульсов, подсоединенного выходами управляющим в/одам генератора синусои дальных колебаний, коммутатор напряже ния подключен первыми входами к. выхсдаг пикового детектора, вторыми входами - i выходам второго формирователя широки: строб-импульсов, а выходом - к входу реги стратора и к управляющему входу логариф мического модулятора.

2. Устройство поп. 1,отличающее с я тем, что синхронизирующий измерител перемещения выполнен в виде растровог

фотоэлектрического блока, состоящего из света, растрового преобразователя и фото последовательно соединенных источника приемника.

Изобретение относится к ультразвуковой технике, предназначенной для автоматического измерения скорости распространения и коэффициента поглощения .продольных волн в жидких средах, и может быть использовано при экспериментальном исследовании быстропротекающих нерэв- новесных релаксационных процессов, а также для контроля и определения физико-химических параметров жидких сред при воздействии различных внешних факторов в технологических процессах. Цель изобретения - повышение точности и экспрессности за счёт использования вычислительной техники. Измерение скорости распространения и коэффициента поглощения продольных волн в жидких средах осуществляется одновременно на нескольких частотах зондирующих, колебаний при непрерывном изменении величины Јкустиче- ской базы в едином акустическом тракте с помощью электронно-вычислительного блока по специально разработанной программе. Относительная ошибка измерения скорости распространения и коэффициента поглощения составляет, соответственно, и 1,, 1 з.п. ф-лы. 1 ил. Ё