Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука Советский патент 1975 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения акустических параметров жидких, газообразных и твердых веществ, в частности для измерения коэффициента поглощения ультразвука и может быть использовано для контроля в химической, пищевой и других областях прОМыщленности.

Известно устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее электроакустический тракт интерферометра постоянной длины, состоящий из последовательно соединенных в замкнутую цепь генератора высокочастотных колебаний, камеры интерферометра с двумя преобразователями, усилителя, схемы определения уровня 0,707 от максимального и блока настройки частоты, измеритель девиации частоты, состоящий из последовательно соединенных преобразователя частоты, преобразователя частота - напряжение, усилителя-детектора низкой частоты, индикатора, и подключенный к выходу генератора высокой частоты.

Недостаток известного устройства состоит в том, что при измерении возникает систематическая погрещность, обусловленная изменением скорости ультразвука в среде во время измерения. Показания индикатора пропорциональны девиации частоты, равной полосе пропускания резонирующего столбика вещества и не зависят от значения средней частоты ультразвука, в то время как измеряемый коэффициент поглощения- прямо пронорционален девиации частоты и обратно пропорционален средней частоте ультразвука.

Целью изобретения является повыщение точности измерения.

Это достигается тем, что преобразователь частота-напряжение выполнен в виде последовательно соединенных формирователя, селектора одиночных импульсов и фильтра низкой частоты, а второй вход селектора одиночных импульсов через второй формирователь подключен к выходу генератора высокой частоты.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука содержит электроакустический тракт интерферометра постоянной длины, состоящий из последовательно соединенных в замкнутую цепь генератора 1 высокочастотных колебаний, пьезоизлучателя 2, камеры 3, пьезоприемника 4, усилителя 5, схемы 6 определения уровня 0,707 от максимального и блока 7 настройки частоты, а также измеритель девиации частоты, подключенный к выходу генератора высокой частоты. Измеритель девиации частоты состоит из формирователя 8, селектора 9 одиночных импульсов, преобразователя частоты 10 и другого формирователя 11, а также фильтра низкой частоты 12, усилителя-детектора низкой частоты 13 и индикатора 14.

Устройство работает следующим образом.

Выоткочастотное напряжение, вырабатываемое генераторам 1, подается на пьезоизлучатель 2, который преобразует его в ультразвуковую волну, распространяющуюся в веществе, помещенном в камере 3. Ультразвуковые колебания принимаются пьезоприемником 4, преобразующим их в электрический сигнал, который после усиления в усилителе 5 поступает на схему определения уровня 0,707 от максимального. Частота генератора непрерывно изменяется под действием блока 7 настройки частоты. Всякий раз, когда напряжение на выходе усилителя 5 спадает до уровня 0,707 от максимального, схема 6 вырабатывает управляющий сигнал, под действием которого с помощью блока настройки частота генератора 1 начинает изменяться в противоположную сторону. В результате величина девиации частоты генератора равна полосе пропускания камеры интерферометра на уровне 0,707 при даииоМ акустическом резонансе.

Одновременно выходное напряжение генератора 1 поступает на формирователь 8, в котором формируется в импульсы калиброванной формы и амплитуды, подаваемые на вход селектора 9 одиночных импульсов. Высокочастотное напряжение генератора 1 также поступает на вход преобразователя частоты 10. В преобразователе напряжение генератора смешивается с напряжением высокостабильного гетеродина и выделяется напряжение разностной частоты, модулированный по тому самому закону и с той девиацией, как и частота ультразвука.

Среднее значение разностной частоты значительно меньше среднего значения частоты ультразвука. Напряжение разностной частоты формируется в импульсы формирователем 11 и поступает на вход запуска селектора 9 одиночных импульсов. Таким образом, селектор 9 запускается один раз в течение каждого периода разностного напряжения и пропускает на выход один импульс, длительность

которого равна полупериоду ультразвуковых колебаний. Средняя составляющая выходных импульсов селектора 9, выделяемая фильтром низкой частоты, в каждый момент времени прямо пропорциональна разностной частоте и обратно пропорциональна средней частоте ультразвукова. Следовательно выходное напряжение фильтра 12 содержит постоянное напряжение, зависящее от средних значений разностной частоты и частоты ультразвуковых колебаний, и переменную составляющую, по форме повторяющую закон частотной модуляции ультразвуковых колебаний. Амплитуда переменной составляющей прямо пропорциональна девиации частоты ультразвука и обратно пропорциональна средней частоте его. Эта переменная составляющая выходного напряжения фильтра 12 усиливается и детектируется усилителем-детектором 13 и поступает на измерительный прибор 14, градуированный в единицах коэффициента поглощения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее электроакустический тракт интерферометра постоянной длины, состоящий из последовательно соединенных в замкнутую цепь генератора высокочастотных колебаний, камеры интерферометра с двумя преобразователями, усилителя, схемы определения уровня 0,707 от максимального и блока настройки частоты, измеритель девиации частоты, состоящий из последовательно соединенных преобразователя частоты, преобразователя частота- напряжение, усилителя-детектора низкой частоты, индикатора, и подключенный к выходу

генератора высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, преобразователь частота-напряжение выполнен в виде последовательно соединенных формирователя, селектора одиночных импульсов и фильтра низкой частоты, а второй вход селектора одиночных импульсов через второй фор мирователь подключен к выходу генератора высокой частоты.

hf

n