Ультразвуковой интерферометр Советский патент 1975 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к области акустической техники и может быть использовано для анализа свойств и состава вещества по его акустическим параметрам в научно-исследовательских и заводских лабораториях.

Известен ультразвуковой интерферометр, содержащий последовательно соединенные диапазонный генератор, камеры постоянной длины с преобразователями, усилитель-детектор, блок формирования резонансных пиков, блок настройки генератора и блок селекции.

Однако точность измерений такого интерферометра недостаточно высока из-за использования электронных средств для периодической калибровки устройства.

Целью устройства является повышение точности измерения скорости ультразвука.

С этой целью предложенный интерферометр снабжен реверсивным счетчиком, подключенным через ключевую схему ко входу диапазонного генератора, и ждущим генератором стабильной базы времени, подключенным к ключевой схеме. Выход блока селекции соединен со входом генератора базы времени и со входом реверсивного счетчика.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно содержит диапазонный генератор 1, пьезоизлучатель 2, интерферометр 3, пьезоприемник 4, усилитель-детектор 5, блок формирования резонансных пиков 6, ключевую схему 7, триггер 8, ключевую схему 9, счетчик 10, триггер 11, генератор стабильной базы времени 12, ключевую схему 13, переключатель 14,

реверсивный счетчик 15 и блок настройки 16. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии генератор 1 вырабатывает напряжение с частотой, равной максимальному значению используемого диапазона. Напряжением генератора 1 возбуждается пьезоизлучатель 2, который излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой среде, которая находится в камере 3. Ультразвуковые волны частично отражаются от пьезоприемника 4 и частично преобразуются им в электрические колебания, усиливаемые усилителем 5. Продетектированное напряжение пьезоизлучателя 4 с выхода усилителя-детектора 5 поступает на блок формирования 6. Триггеры 8 и 11 селектора находятся в состоянии, соответствующем замкнутому ключу 7, разомкнутому ключу 9 и включенному переключателем 14 режиму вычитания реверсивного счетчика 15. Счетчик 15

погащен, ключ 13 разомкнут под воздействием сигнала с выхода генератора 12.

С началом измерения запускается блок настройки 16, под воздействием которого начинает уменьшаться частота генератора 1. В момент когда между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 в камере 3 располагается соответствующее число полуволн, из-за акустического резонанса резко увеличивается напряжение пьезоприемника 4, огибающая которого после усиления и детекции в усилителе-детекторе 5 образует резонансный пик. Блок формирования 6 в момент экстремума резонансного пика, т. е. в момент акустического резонанса, вырабатывает импульс напряжения. Этот импульс через замкнутый ключ 7 перебрасывает триггер 8. Выходным импульсом триггера 8 замыкается ключ 9, а переключателем 14 переключается режим сложения реверсивного счетчика 15. Передним фронтом этого импульса запускается генератор 12, который замыкает ключ 13 на длительность выработанного генератором 12 интервала времени. В течение этого времени периоды напряжения генератора 1 подсчитываются счетчиком 15.

Частота генератора 1 продолжает уменьшаться. Импульсы с выхода блока формирования 6, соответствующие следующим акустическим резонансам, подсчитываются счетчиком 10.

Процесс протекает монотонно до заполнения счетчика 10. При заполнении счетчика 10 его выходной импульс перебрасывает триггеры 8 и 10 и размыкают ключи 7 и 9. Одновременно выходной сигнал триггера 8 переключает ключ 14, и реверсивный счетчик 15 переходит в режим вычитания. Запускается генератор 12. В течение интервала времени, выработанного им, периоды выходного напряжения генератора I вычитаются из накопленной

в счетчике 15 суммы. Так как интервал времени, в течение которого замкнут ключ 13, строго постоянен, то в счетчике 15 остается число импульсов, прямо пропорциональное интервалу частоты между заданным числом (обусловленным емкостью счетчика 10) акустических резонансов, т. е. скорости ультразвука.

Подбором длительности времени замыкания ключа 13 и длины камеры 3 достигается равенство числа, индуцируемого счетчиком 15, и значения скорости ультразвука в определенных единицах измерения.

Перед следующим измерением интерферометр должен быть возвращен в исходное состояние.

Предмет изобретения

Ультразвуковой интерферометр, содержащий электроакустический тракт, включающий

последовательно соединенные диапазонный генератор, камеры постоянной длины с преобразователями, усилитель-детектор и блок формирования резонансных пиков, а также блок настройки генератора, ключевую схему и блок

селекции, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений скорости ультразвука, он снабжен реверсивным счетчиком, подключенным через ключевую схему к выходу диапазонного генератора, и ждущим

генератором стабильной базы времени, подключенным к ключевой схеме; причем выход блока селекции соединен со входом генератора базы времени и со входом реверсивного счетчика.