Способ определения приращения скорости распространения акустических волн Советский патент 1992 года по МПК G01H5/00 G01N29/00 

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

Известны технические решения, основанные на прямых фазовых измерениях приращения скорости распространения акустических волн.

Недостатками известных технических решений являются недостаточно высокие чувствительность и точность определения приращения скорости распространения акустических волн из-за формирования зондирующего сигнала, проходящего через исследуемую среду, только одним из двух преобразователей, образующих акустическую базу измерительной системы.

Наиболее близким по техническому решению является способ измерения приращения скорости распространения

акустических волн с формированием зондирующего сигнала двумя электроакустическими преобразователями.

Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая чувствительность и точность измерения скорости распространения акустических волн из-за неоптимального выбора соотношения амплитуд акустических гармонических колебаний,излучаемых первым и вторым электроакустическими преобразователями, формирующими зондирующий сигнал,

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн реализуется следующим образом.

В исследуемую среду с помощью первого и второго электроакустических пресл С

2 о о о о

3 17590004

образователей, расположенных на расстоя-гдеЈся соответственно амплитуда и нании друг от друга,симфазно излучают аку-чальная фаза излучаемых колебаний, t-текустические волны, удовлетворяющиещее время.

условиямВ результате многократных от5ражений излучаемой волны, а также

5, - & 2 Tin г 1 (11отражений излучаемой вторым преобраv зователем волны той же фазы и частоты с амплитудой;подобранной

где п 1 -t- 1, р 0, 1, 2...согласно формулы (2), при выпслнеш - частота излучаемых акустических 10нии условия (1) между преобразователяволн;ми образуется стоячая акустическая

v - начальная скорость их распростра-волна, амплитуда которой в плоскости

нения в исследуемой среде;второго преобразователя описывается

Г2 - модуль комплексного коэффици-выражением ента отражения акустических волн от 15

второго электроакустического преобразо-Ј 4|01 2 ехр ( - 2 «L ) + 4|01 |о2 X вателя;

5i, Й2 - соответственно фазы коми-X ехр (-aL) X{ cos (kL) + лексных коэффициентов отражения акустических волн от первого и второго 202 электроакустических преобразователей,° cos (.KL - 01 J/ +502 { 1 +

Выбирают величину отношения ампли-.

туд гармонических колебаний Јсл..излучае-° cos ( 0i ) + R0 X м ы х первым электроакустическим

преобразователемхиЈо2,излучаемых вторым -Ь R0 - 2 R0 cos ( 2kL - и;) , (5) электроакустическим преобразователем,по

формулеа фаза

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследований и контроля качества вещества. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет подбора амплитуды излучаемых волн. Цель достигается за счет того, что соотношение амплитуд |oi и Јо2 колебаний, излучаемых первым и вторым электро- магнито-акустическими преобразователями (ЭАП),выбирают из определенного условия, приведенного в тексте описания, величину Av приращения определяют по формуле, также приведенной в тексте описания.

«ч. iil iliHl lT Jli Lillil t l Jli-iL- ltg ( - ш т - Coi ) - §01 { sin ( kL ) +

Г ( I -V 0 J2 + 4 Ho 1 COS О U

xti.)cxp(UL). я+R0sin (kL )}exp (-aL) +

-t- §н Ro sin (2kL - 61 ) X Ј01 { cos ( kL ) где Ro nexp(-ra L) 35- R0 cos ( kL - 61 )} exp ( - G L ) +

и- коэффициент поглощения среды;

Принимают прошедшие через исследу-, j ,. . 1 2 -, -,-2

емую среду акустические волны вторымт ( К0 ) J , (о) электроакустическири преобразователем,

измеряют величину Дуэ измерения разно- rflek сти фаз между сигналами нз входе первого

и выходе второго преобразователей и опре-из этого выражения деляют величину А V приращения скорости

распространения акустических волн по фор-д( х

муле

.)(-«L).( exp(-2«L)--|i(l +R0)cc,(-nL) fJ- (; T RO v

aiL 1 i R, л,

(7)

x )c X x lraLJ.t.

()«p()CoSfii i;z -p)

откуда следует расчетная формула (3).

При 5i 0 выражения (2) и (3) будут

Јi-амплитуда волны, излучаемой пер- соответственно иметь вид БЫМ преобразователем, может быть пред-

ставлена следующим выражением|oi 2 R0 ( 1 - R0 )

- -i- х

(t)- oiexp i()i (4)Ь°2 (1+Ro)+4R0 .

X ( 1 + Ro ) exp (a L ) ,(8)

ii:.)(-«L).( exp(-2«L)--|i(l +R0)cc,(-nL) fJ- (; T RO v

v2 1-Н„

H-expt-SL)--,

(

Д М

Отличительными признаками является то, что осуществляют подбор оптимального соотношения (2) амплитуд акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым электроакустическими преобразователями, а определение приращения скорости распространения акустических волн производят по формуле (3). Выражение (7) показывает как повышается чувствительность при измерениях в случае выбора соот- ношения амплитуд излучаемых акустических волн по формуле (2),изменение точности фаз на входе первого и выходе второго преобразователей оказывается в К раз чувствительней К приращению скорости Av/де К определяется выражением

j|b ± i Jjfel: З-1 R°

( моС-ЗЧ-, -Kojcos -exn-al .-t-j-O-1 ,

(.0)

ex0(-2aL}--jc-M

a L) RO

выражение (10) при подстановке реальных значений показывает повышение чувствительности в несколько раз, при этом возра- 35 стает и точность измерений.

Формула изобретения

2 ML v0

di - 62 2 л: п ; Г2 1 ; & 0 ,

где ш - частота излучаемых акустических волн;

v0 - начальная скорость акустических

яплн

0

5

0

5i, 62 фазы комплексных коэффициентов отражения от первого и второго ЭАП соответственно;

п 2р+ 1;

р 0,1,2..., принимают вторым ЭАП пришедшие через исследуемую среду акустические волны, измеряют изменения разности фаз акустических волн, излученных первым ЭАП и принятых вторым ЭАП, и определяют ее с учетом приращения скорости распространения акустических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет подбора амплитуды излучаемых волн, соотношение амплитуд §oi и Ј02 акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым ЭАП, выбирают из условия

Til Г °) + г С -Ro/+2ccs2 -KI+Rof+IRcHRo-Ј-(-Ко/)

ii

-t

х (1 +и„)юр(еи)

( i -г Ч„ Т + 4 Ro) СО 25

где riexp(-2aL);

а величину A v приращения скорости распространения акустических волн определя- 30 ют по формуле

(-|гГ« р(-гвЧ-|:г(1та.( -ДО j-(i+

i «i J

(

(-2с:1)(-а11с05- --Ц

где п и П2 - модули коэффициентов отражения акустических волн от первого и второго ЭАП;

а- коэффициент поглощения акустических волн.

2 wL

50

VQ

5i - 62 2 лг n ,

0 ; Й2 0 Г2 1 ;

Ап. (1 -R|)+4RC

goi

02 ( 1 + Ro )2 + 4RC

X (1 + Ro ) exp a L ,

X

а величину приращения скорости распространения акустических волн определяют по формуле,

((. 1 +-RO

jlr в (gt-) т(1 )

L)2exp(-2«L)-i- -exp{-CL)- Ду.

-+Н„