Устройство для измерения коэффициента затухания акустического сигнала Советский патент 1992 года по МПК G01N29/20 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения коэффициента затухания в контролируемом веществе и может быть использовано в текстильной и дру| их отраслях промышленности.

Известно устройства для измерения коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в нитях, содержащее излучатели и приемники ультразвуковых колебаний, приемные усилители, блок логарифмирования и сравнения сигналов и измерительный блок амплитуды ультразвуковых колебаний.

Наиболее близким является известное устройство для измерения коэффициента затухания акустического сигнала, содержащее акустически связанные излучатель, два генератора коротких прямоугольных импульсов, излучатель, приемник, сбединен- ные с ними усилители, подключенную к их выходам схему сравнения и соединенный с ней индикатор.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность из-за сложности устройств, реализующих линеаризацию выходного сигнала.

Цель, изобретения - повышение чувствительности путем линеаризации выходного сигнала.

Поставленнаяацель достигается тем, что устройство для измерения коэффициента затухания акустического сигнала, содержащее акустически связанные излучатель, два установленных на разных расстояниях от него приемника, соединенные с ними усилители, подключенную к их выходам схему

Я

СО 4

8

сравнения и соединенный с ней индикатор, снабжено последовательно соединенными источником опорного сигнала, второй схемой сравнения и третьим усилителем, подключенным к излучателю.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения коэффициента затухания акустического сигнала.

Устройство для измерения коэффициента затухания акустического сигнала содержит излучатель 1, установленные на разных расстояниях от него приемники 2 и 3, соединенные с ними усилители 4 и 5, усилитель 6 возбуждающего сигнала излучателя 1, схему 7 сравнения и соединенный с ней источник 8 опорного напряжения, вторую схему 9 сравнения, вторым выходом соединенную с выходом усилителя 5, индикатор 10, который соединен с выходом схемы 9 сравнения Позицией 11 обозначена контролируемая среда

Устройство работает следующим обра зом.

Ультразвуковые колебания от излучателя 1 проходят в контролируемой среде 11 до приемников 2 и 3 различные пути d и d+ A d. Электрические сигналы с приемников 2 и 3 поступают на усилители 4 и 5. Для выходных сигналов усилителей 4 и 5 можно соответственно записать

U4-K4 и Us-K5-Uoeoi(d+Ad), (1)

где К4 и Ks - соответственно коэффициент усиления усилителей 4 и 5;

Uo - выходной сигнал приемника при отсутствии поглощения в среде;

а - коэффициент затухания.

Выходной сигнал одного из приемных усилителей, например 4, стабилизируют путем регулирования сигнала на излучателе 1. Для этого сигнал с выхода усилителя 5 подают на один из входов схемы 7 сравнения, второй выход которой подключен к источнику 8 опорного напряжения. Разностный сигнал с выхода схемы 7 сравнения подается на выход усилителя б, выход которого связан с излучателем 1 Таким образом, изменение величины затухания в исследуемой среде 11 вызывает появление сигнала рассогласования на выходе схемы 7 сравнения и, соответственно, изменение амплитуды ультразвуковых колебаний излучателя 1 и выходной сигнал усилителя 4 остается практически постоянным:

U0e .

(2)

Выходы усилителей 4 и 5 подключены к входам схемы 9 сравнения, выходной сигнал которой равен:

UBb,x K4U0e d-K5Uoe oi(d+ud). (3)

Устанавливая величины коэффициентов усиления равными Ю| после преобразования (3) получим

UBb,x-KUoe-B(1-e° ad).

(4)

15

Величину е- можно представить в виде степенного ряда

e- i-Ad-a + -(Ad-«)3 +

J I

(5)

Разность расстояний A d от излучателя 1 до приемников 2 и 3 выбирается из усло- вия, что A d«d, поэтому членами ряда со степенью, выше первой можно пренебречь. Тогда для выходного сигнала схемы 9 сравнения можно записать

U

вых

KU0e

OCd

Ad а .

(6)

Так как , то в соответствии с (2) KUoe d const.

Величина A d также постоянная. Обозначив d С получим окончательно для выходного сигнала схемы 9

сравнения а .

Таким образом, устройство обеспечивает получение линейной зависимости выходного сигнала от величины затухания ультразвуковых колебаний. Шкала индикатора 10 равномерна Величина С определяется параметрами схемы.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента затухания акустического сигнала, содержащее акустически связанные излучатель, два установленных на разных расстояниях от него приемника, соединенные с ними

усилители, подключенную к их выходам схему сравнения и соединенный с ней индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено последовательно соединенными источником опорного сигнала, второй схемой

сравнения, вторым входом соединенной им усилителем, подключенным к излучате- с выходом одного из усилителей, и треть- лю.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильной промышленности для контроля качества пряжи по коэффициенту затухания акустического сигнала. Цель изобретения - повышение чувствительности контроля за счет линеаризации выходного сигнала. При измерении коэффициента затухания акустического сигнала принимают излучение, прошедшее различные пути в исследуемой среде, и усиливают сигналы приемников. При этом стабилизируют выходной сигнал одного из приемных усилителей регулированием уровня возбуждающего сигнала на излучателе. Искомый параметр определяют по разности сигналов: стабилизированного и нестабилизированного. Для этого в устройство введены последовательно соединенные источник опорного сигнала, вторая схема сравнения, вторым входом соединенная с выходом одного из усилителей, и третий усилитель, подключенный к излучателю. 1 ил. Ё