Электроакустический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к измерительной и экспериментальной технике и может быть использовано для измерения скорости звука в жидких средах.

Известен электроакустический преобразователь измерителя скорости звука, в котором в качестве преобразователя используют пьезоэлектрический кольцевой преобразователь с электродами на его боковых поверхностях, контролируемую жидкость размещают внутри его. возбуждают акустические колебания в жидкости, с учетом величины базы акустического канала, измеряя время распространения акустических колебаний в нем, определяют искомый параметр.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электроакустический преобразователь устройства для определения сплошности двухфазных жид-, кихсред, выполненный в виде полого пьезо- керамического цилиндра, внутренняя полость которого предназначена для размещения контролируемой жидкости, на внешней поверхности цилиндра размещены равномерно чередующиеся электроды.

Недостатком таких электроакустических преобразователей является низкая чувствительность, обусловленная отсутствием компенсации погрешностей, вносимыхэлектроакустическимпреобразователем под воздействием температуры и давления контролируемой жидкости.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Это достигается тем, что в преобразователе, содержащем полый корпус из пьезоматериала, на внутренней поверхности которого размещен сплошной электрод, а на наружной - несколько изолированных друг от друга электродов, сечение корпуса преобразователя, перпендикулярное его продольной оси, выполнено овальным, электроды на наружной поверхности размещены попарно соосно малой и большой осям сечения и образуют два канала излучения - приема акустических колебаний.

(А

С

а

О 00

На чертеже схематически показано предложенное устройство.

Устройство содержит электроакустический преобразователь 1, электрически соединенный с электронным измерителем 2 скорости звука. Внутренняя часть электроакустического преобразователя 1 металлизирована и является заземленным внутренним электродом 3. Симметрично большой оси овала размещен наружный электрод первого акустического канала 4, а симметрично малой оси вала - наружный электрод второго акустического канала 5. Электроды акустических каналов 4 и 5 электрически соединены с коммутатором кана- лов 6, который через необходимые интервалы времени поочередно подключает тот или иной акустический канал к входу электронного измерителя 2 скорости звука.

Устройство работает следующим обра- зом.

Электронный измеритель 2 скорости звука через коммутатор каналов 6 подключен к одному из акустических каналов, например, первому. После того, как будет коммутатором каналов 6 отсчитано необходимое для измерения частоты следования количество импульсов синхрокольца первого акустического канала, коммутатор каналов 6 переключит электронный измеритель 2 скорости звука на второй акустический канал.

В обычном импульсно-циклическом измерителе чувствительность и точность зависят от величин погрешностей, вносимых набегающим потоком Д Cv, воздействием температуры и давления на размеры акустической базы А Ст.р.; наличием протектора Л Сп: паразитным временем задержки в электронных цепях А Сэ; влиянием при- стенных застойныхслоев исследуемой жидкости, особенно вязкой или липкой АСж.

В первом акустическом канале с длиной акустической базы И, генерируется частота циркуляции зондирующего ультразвукового импульса с частотой fi, во втором акустическом канале с длиной акустической базы г - с частотой f2.

Время одного периода для каждого канала суммируется из следующих составляю- щих:

Тп Гу +Гт.р +ГП +ТЬ .

С

где Тп - время периода, с;

Ту - задержка, вносимая набегающим потоком, с;

Гт.р - задержка, вносимая дестабилизирующим воздействием температуры и давления на величину акустической базы, с;

тп - задержка, вносимая протектором, с:

гэ - задержка в электронных цепях, с; гж - задержка, вносимая пристенным слоем жидкости с температурой, отличной от температуры исследуемой в данный момент жидкости, с;

IA.B. - длина акустической базы, м;

с - скорость звука в исследуемой жидкости, м/с.

Тогда разность величин периодов первого и второго акустических каналов будет представлять

АТП Дгу + Агт.р + Атп + Агэ +

+ Дтжч4Д А.Б ,

i

и задержки, вносимые потоком, протектором, пристенными слоями жидкости полностью компенсируются, а с учетом теплового и барического изменения величины акустической базы и небольшого изменения величины паразитной задержки в электронных цепях при изменении частоты следования зондирующих ультразвуковых импульсов скорости звука в жидкости равна

(fi f2)

с А1(1 + аДТ))

4 f2 - frAt fi f2

м/с;

где ДI И -12 - разность длин акустических баз, м;

At- T3-73 изменение времени задержки в электронных цепях при изменении частоты следования ультразвуковых зондирующих импульсов, с.

Например, в случае длины акустической базы 0,03 м, скорости набегающего потока 1 м/с, исследуемой жидкости - морской воде, погрешности, вносимые набегающим потоком составляют Acv 3, 5-10 м/с, Аст.р 3-10 3м/с; Асп 3-10 2м/с; Д Сэ 6 -1 0 м/с, в случае двух каналов все компоненты погрешностей, кроме погрешностей разности двух акустических баз и разности погрешностей времен задержек в электронных цепях, равны нулю, а

ДЈ.р-ДСт . м/с;

Д(1-ДСэ«10 3 м/с;

Использование изобретения позволяет проводить измерения параметров исследуемых жидких сред с компенсацией времен- ныхпаразитныхзадержек,

ограничивающих чувствительность устройства.

Формула изобретения

Электроакустический преобразователь, содержащий полый корпус из пьезоматери- ала, на внутренней поверхности которого размещен сплошной электрод, а на наружной - несколько изолированных друг от друга электродов, отличающийся тем, что,

с целью повышения чувствительности, сечение корпуса преобразователя, перпендикулярное к его продольной оси, выполнено овальным, электроды на наружной поверхности размещены попарно, соосно с малой и большой осями сечения и образуют два канала излучения-приема акустических колебаний.

Изобретение относится к измерительной и экспериментальной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя. Преобразователь содержит полый корпус из пьезоматериала. Сечение корпуса преобразователя, перпендикулярное его продольной оси, выполнено овальным, электроды на наружной поверхности размещены попарно соосно малой и большой осям сечения и образуют два канала излучения - приема акустических колебаний. 1 ил.

#Ш.