Устройство для измерения коэффициента поглащения ультразвука Советский патент 1977 года по МПК G01N29/00 

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

(54) ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к измерителям поглощения ультразвука и может быть использовано при изучении свойств или анализе жидкостей или газов.

Для измерения коэффициента поглощения ультразвука широко используются акустические интерферометры 1 . Коэффициент поглощения определяется тю измеренным значениям ряда максимальных и минимальных напряжений на выходе электроакустического тракта интерферометра.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее электроакустический тракт интерферометра, состоящий из генератора электрических колебаний стабильной частоты и акустической камеры переменной длины, к выходу которого подключены последовательно соединенные усилитель-детектор и регистрирующий блок 2.

Однако измерение с помощью указанного устройства требует больщого количества ручных операций и расчетов, что снижает быстродействие измерений.

Цель изобретения - автоматизация процесса измерения.

Указанная цель достигнута тем, что регистрирующий блок вьшолнен в виде однополярного пикового детектора положительной полярности, однополярного пикового детектора отрицательной полярности с положительным смещением и двухполярного пикового детектора, между выходами одно полярных детекторов и на выходе двухполярного детектора включены делители напряжения с коэффициентом деления 1:2, выходы делителей напряжения подключены к входам измерителя отношения постоянных напряжений, общий вход которого соединен с выходом однополярного пикового детектора отрицательной полярности с положительным смещением.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Генератор электрических колебаний 1 стабильной частоты соединен с пьезоизлучателем 2, расположенным в камере интерферометра 3. Пьезоприемник 4, перемещаемый посредством блока 5 перемещения, подключен к входу усилителя - детектора 6. Элементы 1-5 составляют электроакустнческий тракт интерферометра переменной длины. Выход усилителя - детектора 6 подключен к однополярному пиковому детектору 7 положительной полярности, также к однополярному пиковому детектору 8 отрицательной полярности, подключенному к источнику 9 положительного напряжения смешения. Мелоду выходами детекторов 7 и 8 подключен делитель 10 с коэффициентом деления 1:2. Выход усилителя - детектора 6 подключен также к двухполярному пиковому детектору 11, нагруженному делителем 12 с коэффициентом деления 1:2. Выходы делителей 10 и 12 подключены к раздельным входам измерителя 13 отношения постоянных напряжений, например, логометрического измерительного прибора. К общему незаземленному входу измерителя 13 отношения подключен выход детектора 8.

Устройство работает следующим образом.

Включают питание устройства, после чего генератор 1 начинает вьфабатьшать высокочастотное напряжение, подаваемое на пьезоизлучатель 2. Пьезоизлз атель 2 излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемом веществе, помещенном в камере интерферометра 3. Ультразвук частично отражается от пьезоприемника 4, частично преобразуется им в электрические колебания, усиливаемые и детектируемые усилителем - детектором б. С началом измерения запускают блок перемещения, который начинает сближать пьезопреобразователи 2 и 4. На обкладках пьезоприемника 4 развивается переменное напряжение, максимумы модуля которого соответствует акустическому резонансу столбика среды между преобразователями 2 и 4 и повторяются при изменении длины столбика на полуволну ультразвука. Минимумы же получаются при длине столбика среды, отлшгающейся от указанного на четверть волны ультразвука. Огибающая переменного напряжения вьщеляется детектором, входящим в состав блока бив положительной полярности поступает на выход блока б. Выходное напряжение усилителя-детектора б изображено на фиг. 2а.

На выходе пикового детектора 7 вьщеляется положительное напряжение, пропорциональное модулю максимального напряжения пьезоприемника 4 (фиг. 26). На выходе пикового детектора 8, поскольку он подключен к источнику 9 напряжения смещения, величина которого больще наибольшего минимума выходного напряжения блока б и одной полярности с дам. выделяется положительное напряжние, пропорциональное минимуму напряжения Umi п пьезоприемника 4 (фиг. 26). В то же время напряжени между выходами делителя 10 и детектора 8 равно Umax -mm На выходе двухполярного детектора 1

2

вьщеляется отрицательное напряжение, пропорциональное разности максимального и минимального напря

жения - (Umax - Umin). Выходное напряжение дсяителя 12 равно JZma.- 2 в). Напряжение между выходами детектора 8 и делителя 12 равно:

-ТГ . J:--

mtn а,: m.a/ 7

(фиг. 2). Измеритель 13 отношения постоянных напряжений с Я-с заземленными входами покажет отношение обоих входных напряжений, т.е. тах - Unxin

то.х тп1Г1

С уменьшением расстояния между преобразователями выходные напряжения детекторов 7 и 11 увеличиваются по абсолютному значению, а выходное напряжение детектора 8 относительно корпуса несколько увеличивается. Поглощение ультразвука определяют по приращению логарифма показаний измерителя 13 отношения, соответствующему заданному изменению расстояния между преобразователями 2 и 4.

В случае отрицательной полярности выходного напряжения усилителя-детектора б, полярности детекторов 7, 8, 11 и источника 9 смещения должны быть изменены на противоположные.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента поглощения ультразвука, содержащее электроакустический тракт интерферометра, состоящий из генератора электрических колебаний стабильной частоты и акустической камеры переменной длины, к выходу которого подключены последовательно соединенные усилитель-детектор и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, регистрирующий блок вьшолнен в виде однополярного пикового детектора положительной полярности, однополярного пикового детектора отрицательной полярности с положительньгм смецрнием и двухполярного пикового детектора, между выходами однополярных детекторов и на выходе двухполярного детектора вк.чючены делители напряжения с коэффициентом деления 1:2, выходы делителей напряжения подключены к входам измерителя отношения постоянных напряжений, общий вход которого соединен с выходом однсполярного пикового детектора отрицательной полярности с положительным смещением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

L::C3

fu.