Цифровой ультразвуковой интерферометр Советский патент 1979 года по МПК G01N29/00 

(54) ЦИФРОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

Иаобретение относится к области ультразвуковой иемеритепьиой техники. Известен цифровой ультразвуковой ин« терферометр по авт. свид. № 446825, соцержащий; электроакустически последоватёльно соединенные диапазонный генератор измерительную камеру с пьеаоизпучателем и пьеаоприемннком, тракт усиления и формирования сигнала пьезоприемника, блок настройка в управления, который соединен с диапазонным генератором и электронносчетным частотомером, содержащим делители частоты и меток времени. Он также снабжен дополнительным делителем частоты с переменным коэффициентом деления, ВКЛЮЧЁННЫМ между делителем частоты и выходом частотомера, и дополнительным оком, состоящим из последовательно соединенных измерителя девиации частдтЫи дискретного иаиерителя отношений двух напряжений, при этом вход дополнительного бяока подключен к выходу диапазоннаго генератора, а выход - к входу переключення коэффициента деления дополнительного делителя 1 . Однако указанньй интерферометр обеспечивает измерение только единственного параметра исследуемой среды - скорости распространения ультразвука в ней и не измеряет другие параметры, например удельное акустическое сопротивление. Целью иаэбретения является расширейие функциональных возможностей HHTei ферометра. Указанная цель обеспечивается тем, что в предлагаемый ультразвуковой цифро вой интерферометр введены частотный демодулятор, пиковый детектор и блсж индикации с памятью, причем выход диапазонного генератора через частотный д&модулятор и пиковыЯ детектор подключен ко второму входу дискретного измеритепя отношения напряжений, выход котор1сэго подсоединен к блоку индикации с памятью На чертеже изображена блок-схема описываемого интерферометра. Устройство содержит генератор 1, E...I- ход которого подключен к пьезой злу чателю 2 камеры 3 интерферометра, пьезоприемник 4, подключенный к выходу тракта 5 усиления и формирования, выход которого соединен с блоком 6 управдения и настройки. Генератор 1 также соединен со входом делителя 7 частоты и с входом измерителя 8 девиации, выход которого соединен с входом дискретного измерителя 9 отношения напряжений, выход целой част: которого подключен к выходу переключения Коэффициента деления дополнитель ного делителя 10 частот, к другому входу которого подключен выход делителя 7 частоты. К частотомеру 11 подключены выходы дополнительногоДелителя 10, блока 6, а также делитель 12 меток времени, Выходы блока 6 соединены с генератором 1 и измерителем 9. Выход дробной части числа измерителя 9 соединен с блоком 13 индикации с памятью, а второй вход измерителя 9 через частотный демодулятор 14 и пиковый детектор 15. соединен с выходом генератора 1. Интерферометр работает следуюшим образом. В исходном состоянии генератор 1 Вырабатывает высокочастотное напряжение которое Преобразуется пьезоизлучателем 2 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой среде, находяшейся в камере 3. Ультразвуковая волна в пьезоприемнике 4 частично преобразуется в высокочастотное напряжение, которое подается на вход тракта усиления и формирования. С началом измерения частота генератора 1 от сигнала, подаваемого с блока 6, увеличивается и достигае значения, соответствующего акустическому резонансу в камере 3. В момент резо нанса на выходе пьезоприемника 4 тракт 5 усиления и формирования вырабатывает сигнал, воздействующий на блок 6. По сигналу с блока 6 в этот момент начи шется перестройка частоты до возникновения в камере 3 акустического резонанса с частотой, меньшей ее исходного значения. С этого момента частота генерато ра 1 опять увеличивается. В результате, Частота генератора 1 качается между дву . мя соседними резонансами камеры 3, что приводит к появлению сигнала на выходе измерителя 8 девиации частоты. По сиг- налу с блока управлеЕши и настройки за. пускается дискретный яз сритель 9, осуществляющий деление опорного напряжеия на выходное напряжение измерителя евиации частоты. Опорное шпряжение вырабатывается . астотным демодулятором 14 и имеет ид постоянного напряжения с наложеным на него переменным напряжением, оторые соответственно пропорциональны ОСТОЯНН6Й и переменной частям генераора 1. Пиковьй детектор вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте бо ее высокочастотного из двух используемых акустических резонансов / . Таким образом, показания измерителя 9 отношения напряжений равныЛ n-fn-i ffj,j - частота низкочастотного рд используемого акустического резонанса, Измеряемая скорость ультразвука С в области половины резонансной частоты преобразователей 2 и 4 связана с частотеми fff следующими соотношениями: гг„-,е - г.. /. t - расстояние между пьезопреобра- зователями 2 и 4. , п и /7-1количество полуволн ультразвука на расстоянии t (номера резонансtfbix циклов) на частотах /л - удельное акустическое, сопротивление кварца, нормированное относительно ере- ,,/ / fa - резонансная частота пьезопреобравователей. Члены I- I- -f появи ом ° лись в соотношении (1) ввиду того, что фаза коэффициента отражения ультразвука от пьезопреобразователей в области jf и /о линейно зависит от частоты, и соответствуют акустически закороченной задней стороне пьезопреобразователей. Из уравнения (1) получаем : „.| ЛГ7 fn-j Таким образом целая часть noKaaaHHif измерителя отношения равна количеству