Устройство для измерения скорости ультразвука в жидких средах Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКСРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В ЖИЖИХ СРЕДАХ

уменьшения амплитуды принятого С1гнала в материале поглотителя и соответственно с условлевное этим снижение точности измерения, а также невозможность введения дифракционных поправок для результирующей системы среда-поглотитель вследствие существенного усложнения структуры акустического поля на границе раздела между средой н lШглoтитeJюм (даже если удельный акустический импеданс последнего равен тановому для среды - из-за условия конечности тангенциальных компонент потенциала на границе), что также снижает точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности абсолютных измерений скорости ультразвука.

На .чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Излучающая пьезопластина 1 соединена с выходом генератора 2 высокочастотного

напряжения рабочей частоты, измеряемой частотомере 3. Собственная частота излучающей пьезопластины совпадает с собственной частотой подвижной приемной пьезоплас- тины 4. Обе пластины односторонне нагружены исследуемой жидкостью. Приемная пьезопластина соединена с индуктивностью 5, образующей с емкостью пьезоэлемента и монтажной емкостью колебательный контур, собственная частота которого совпадает с собственной частотой пьезоэлемента. Параллельно этому контуру включен резистор 6, сопротивление которого равно сопротивлению излученияТ . Выход усилителя 7 принятого сигнала соединен с одним из выходов сумматора 8, на другой вход которого поступает высокочастотное напряжени от 1- нератора 2. Выход сумматора соединен с регистрирующей схемой 9.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении излучателя непрерывным синусоидальным напряжением в измерительной камере между излучателем и приемником устанавливается режим бегущей волны, обусловленный нулевым значением коэффициета отражения от приемника. Принятые сигналы усиливаются до уровня напряжения на выходе генератора и вместе с последним формируют на выходе сумматора кривую реакции вида синус по модулю , количество экстремумов кривой реакции в интервале между минимальным и максимальными оасстояниями от излучателя до приемника подсчитывается регистрирующей схемой. Искомая скорость ультразвука определяется при этом изме- резными расстояниями, количеством экстремумов, рабочей частотой и расчетной дифракционной поправкой.

Электрическое согласование приемника со средой осушествляетчзя путем компенсации статической емкости пьезопластины соответствующей индуктивностью с одновременным шунтированием образованного колебательного контура резистором, сопротивление которого вместе с эквивалентным сопротивлением контура равно сопротивлению излучения пьезопластины в исследуемую жидкость Обеспечение режима бегущей волны позволяе вводить расчетные дифракционные поправки, найденные для заданного отношения размеров преобразователей к длине волны при измеренных начальном и конечном расстояниях между преобразователями. Электрическое согласование приемного преобразователя со средой не уменьшает амплитуды высокочастотного напряжения на входе усилителя и соответственно не ухудшает соотношения сигнал: шум, что оказывается решающим фактором для обеспечения высокой точности измерения при условии, что регистрацию экстремумов наиболее целесообразно осуществлять в минимумах суммарного напря- -же ни я.

Эф(ктивность предлагаемого устройства характеризуется снижением величины абсолютной погрешности измерения скорости ультразвука по крайней мере в 5 - 10 раз за счет уменьшения погрешности измерения абсолютной величины (устранение система-тических погрешностей, обусловленных дифракционными эффектами) и повышения разрешающей способности при увеличении отношения сигнал: шум (уменьшение случайных погрешностей).

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука в жидких средах, содержащее генератор непрерывных синусоидальных колебаний, подключенный к излучателю ультразвука, электрически согласованный со средой приемник, соединенный с входом усилителя, и регистратор, отличающийс я тем что, с целью повышения точности абсолютных измерений, в устройство введен сумматор, входы которого подключены к генератору и выходу усилителя фиемника, а выход - к регистратору.

Источники информации, принятые во вки мание при экспертизе:

1.Химунин А,и др. К вопросу о влиянии формы кривой реакции на точность измерения скорости, звука в жидкостях. Сборник трудов 2-й Всесоюзной конференции Вопросы методики ультразвуковой интерферометрии , Вильнюс, Минтис, 1967, с. 138-155.

2.Бражников Н. И. Ультразвуковые методы,М-Л., Энергия, 1965, с. 107-108.