Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 

На чертеже представлена блок-схема пред лагаемого устройства. Устройство содержит диапазонный генератор 1, измерительную камеру 2 постоянной длины с излучающим 3 и приемньш 4 электроакустическнми преобрааователями, фазовращатель 5 мультивибратор 6, фазовый детектор 7, операционный усилитель 8, частотомер 9 и изме тель 10 девиации частоты. При этом к выхо генератора 1 подключены излучающий электроакустический преобразователь 3, частото мер 9; входы фазового детектора 7 соединены с фазовращателем 5 и приемным электро акустическим преобразователем 4, а выход -через операционный усилитель 8 - с входом генератора, один из входов фазовращателя 5 соединен с мультивибратором 6, а второй вход - с выходом генератора 1. Устройство работает следующим образом. Напряжение генератора 1 возбуждает излучающий преобразователь 3, который излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой среде, находящейся в измерительной камере 2. Ультразвуковые волны преобразуются в электрические колебания приемным преобразователем 4 и поступают на один из входов фазового детектора 7, на другой вход которого подается через управляемый фазовращатель 5 сигнал выхода генератора 1. Напряжение с мультивибратора 6 управляет изменением сдвига фазы на фазовращатель 5. Сигнал с выхода фазового детектора 7 через операционный усилитель 8 поступает на вход управления частотой генератора 1 в качестве сигнала отрицательной обратной связи, обеспечивающей автоматическое поддержание режима, при котором разность фаз сигналов, поступающи} на входы фазового детектора 7, равна нулю. Частомер 9 измеряет среденне значение частоты геперагира 1, измеритель девиации регистрирует девиацию, обусловленную переменным сдвигом фазы, задаваемым мультивибратором 6. Регистрируемая величина девиации определяется крутизной частотно-фазовой характеристики системы на частоте, показываемой частотомером 9. Перед началом измерений при помощи ручной настройки фазовращателя 5 изменяют началь ную величину сдвига фазы до получения мини мального значения девиации частоты на измеритель 10 девиации. Это положение соответствует наиболее крутой части частотн1 фазовой характеристики измерительной ячейки и, следовательно, - вершине резонансного .пика в камере 2. Система обратной связи ав томатически поддерживает резонанс & кюве- постоянство длины ультразвуковой волны в иссдедуемой среде при изменении скорости распростране шя ультразвука в процессе измерений. . Коэффициент поглощения ультразвука Л в исследуемом веществе определяется из величины девиации частоты согласно выраженюо 2 IT д с С ДЧ где С - скорость распространения ультразвука; амплитуда колебаний фазы на фазовращателя; Д f - регистрируемая девиация частоты. Выражение (1) получается при дифференцировании частотно-фазовой зависимости сигнала на выходе и змерительной ячейки на частоте, соответствующей максимуму резонансного пика. Скорость распространения ультразвука в исследуемом веществе определяется по показаниям частотомера. Благодаря тому что рабочая частота постоянно поддерживается в наиболее крутой области частотно-фазовой характеристики измерительной ячейки, диапазон девиации очень мал. Тем самым обеспечивается высокая точность измерений.и больщее временное разрешение по сравнению с известными .аналогичными устройствами. Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука, содержащее измерительную камеру постоянной длины с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, генератор, к выходу которого подключены излучающий электроакустический преобразователь, частотомер и измеритель девиации частоты, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений и увеличения временного разрешения при регистрации бьютропротекающих процессов, оно снабжено фазовым детектором,, операционным усилителем, мультивибратором и фазовращателем, при этом один из входов фазового детектора соединен с приемным электроакустическим преобразователем, второй вход - с выходом фазовращателя, выход фазового детектора через операционный усилитель соединен с входом генератора, один из входов фазовращателя - с -мультивибратора.4, а второй вход соединен с выходом генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Кундротас К. и др. Цифровой ультразвуковой интерфероК/ieTp постоянной длины, Ультразвук, 1973, № 5, с. 141. 2.Авторское свидетельство СССР 372495, кл. Сг О1 29/ОО, 1968.

ВЛ}