Устройство для измерения скорости распространения ультразвука Советский патент 1974 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН УЛЬТРАЗ устройство относится к области приборостроения и может применяться при конструировании прецизионных приборов для измерения скорости распространения ультрозвуковых волн в различных средах.5 Известны устройства для определения скорости распространения ультразвука, основанные на компенсации ультразвуковых сигналов, прошедших через исследуемую среду и камеру с эталонной жидкостью. Эти jo устройства содержат генератор, синхронизатор, измерительную и эталонную линии с излучающими и приемными пьезопреобразователями смеситель и осциллографиче- ский ивдикатор.15 Недостатком известных устройств является наличие систематических погрешностей из-за дифракционных и волновых эф фектов, возникающих при изменении длины измерительной базы в эталонной среде, и 20 из-за изменения параметров эталонной среды при изменении температуры. Цель изобретения - повысить точность измерений за счет устранения систематических погрешностей.25 Я СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КА Поставленная цель достигается тем, что эталонная линия выполнена в виде твердого стержня, в измерительную лиш1ю введены два твердых стержня, примыкающих к излучающему и приемному пьезопреобразователям, причем общая длина этих стержней равна длине эталонного стержня и изготовлены они из того же материала, а в качестве генератора использован генератор прямоугольных видеоимпульсов с регулируемой длительностью. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 изображены эпюры электрических сигналов в различных точках устройства, поясняющие его работу. Устройство состоит из генератора 1, используемого для синхронизации генератора видеоимпульсов 2., выход которого соединен с изл чающими пьезопластинами 3 эталонной и измерительной линий, причем эталонная линия выполнена в виде твердого стержня 4, а в измерительную линию введены два твердых стержня 5, общая длина которых равна длине стержня 4 и изготовлены стержни из одного и того же материала. Между двумя стержнями 5 находится исследуемая среда 6. Приемные пьезопреобразователи 7 эталонной к измерителной линий соединены с входом смесителя 8, выход которого подключен к вертикальным пластинам осциллографического индикатора 9.

Импульсный генератор 1 вырабатывает синхронизирующий импульс и 1 используемый для запуска генератора 2, на выходе которого вырабатывается видеоимпульс U

с регулируемой длительностью t Им1

пульс и подается на идентичные пьезопреображ)ватели 3, при этом передний и задний фронты импульса U возбуждают в

пьезопреобразователях 3 по два идентичны по форме, но противоположных по фазе

ультразвуковых сигнала U) которые, пройдя через эталонную и измерительную линии, принимаются пьезопреобразователями

7 в виде импульсов l/.U и U, U .

4455

Сигнал и будет сдвинут относительно сигнала и на 1/ Равное времени прохож3

дения ультразвуковой волной стержня 4, Задержка сигнала U будет больше и равна

Т Т . . г 1/5 l/g. с

где - длина прозвучивания в исследуемом образце,

С скорость звука в исследуемом образце,

(/Q. - задержка сигнала в контактных слоях.

При установлении длителвиости видеоимпульса и такой, чтобы выполнялось уеловне Г - Г

i 1 /

будет наблюдаться полная взаимная компенса. ция сигналов Ц , U после подачи их на

смеситель 8. При этом на осциллографическом ивдикаторе 9 наблюдается сигнал

и , состоящий из двух импульсов и и и„« 64 о

Скорость звука в исследуемой среде определяется согласно выражению:

g

(Г

Точность полученных результатов измерений зависит в основном от точности определения б - длительности возбуждающего видеоимпульса и может быть весьма высокой. Изменения задержки сигнала в стержнях 5 при изменении температуры полностью компенсируются аналогичными изменениями в стержне 4 и не влияют на точность измерений. Влияние диффракционных и волновых эффектов в предложенном устройстве также значительно ослаблена, так как расстояния между пьезопреобразователями в процессе измерения остаются постоянными, а сами преобразователи нагружены на идентичные среды.

Предмет изобретения

Устройство для измерения скорости распространения ультразвука в различных средах, содержащее генератор, синхронизатор, измерительную и эталонную линии с излучающими и приемными пьезопреобразователями, смеситель и осциллографический индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышекИ5; точности измерений, эталонная линия выполнена в виде твердого стержня, в измерительную линию введены два твердых стержня, примыкающих к излучающему и приемному пьезопреобразователям причем общая длина этих стержней равна длине эталонного стержня и изготовлены они из того же материала, а в качестве генератора использован генератор прямоугольных видеоимпульсов с регулируемой длительностью.