Способ определения скорости распространения акустических колебаний Советский патент 1980 года по МПК G01H5/00 

I

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при анализе газов или жидкостей акус тическими методами.

Наиболее близким к описываемому изобретению является способ определения скорости распространения акустических колебаний в газах при жидкостях путем измерения сдвига фаз непрерывных колебаний между излучателем и приемниками, расположенными на заданном расстоянии друг от друга l3 .

Недостатком известного способа является узкий диапазон измеряемых скоростей звука и резкое снижение точности измерений даже при незначительном расширении диапазона, что связано с появляющейся неоднозначностью измерения сдвига фаз мезеду излучателем и приемником.

Целью настоящего изобретения является расширение диапазона измеряемых скоростей и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют сдвиг фаз между приемниками, один из которых располагают от излучателя на расстоянии, отличном от заданного, и по полученному значений сдвига фаз и значению сдвига фаз между одним из приемников и

излучателем определяют скорость распространения акустических колебаний.

На чертеже дана блок-схема устройства, реализующего способ определения скорости распространения акустических колебаний. Она содержит акустическую камеру 1, анализируемую.среду 2, излучатель 3, основной приемный преобразователь 4, дополнитель 0 ный приемный преобразователь 5, генератор б непрерывных колебаний, измерители 7, 8 разности фаз.

Рассмотрим подробно операции, на которых основан предлагаемый способ.

15 Выбираем базу между излучателем и приемником так же, как это делается в известном способе, исходя из необходимости получения минимальных вторичных отражений и допустимого

20 уровня прямого сигнала. При измерении сдвига фаз колебаний между излучателем и приемником на такой вазе с изменением скорости звука в любом произвольном диапазоне от С до

25 Сцпах возникает неоднозначность определения сдвига фаз. Это связано с тем, что на базе Z укладывается п длин волн. Так, например, на базе Е 60 мм, в случае, когда частоте

30 f 1 МГц изменении скорости звука

от 200 до 1300 м/с, сдвиг фаз меняется от .2iC до .

Для устранения указанной неоднозначности измеряем сдвиг фаз между упомянутым и дополнительньв приемниками, расположенными так, что разниц расстояний от приемников до излуча1теля образует еще одну акустическую базу . Базу выбирает так, что во всем заданном диапазоне изменения скорости звука от до Cntcw обеспечивается однозначное измерение сдвига фаз между колебаниями на приемниках. При этом условии база равна дб, ma)i Crniri

f Cmax min

Например, при изменении скорости звука от 200 до 1300 м/с при частоте 1 МГц, 4В го,24 мм.

При некоторой скорости звука С в среде сдвиг фаз колебаний между излучателем и приемником равен

,-9 23:/е/вл Zitni , где О . 458 i; 21t - показание фазоиз- :

мерительного прибора ;

п - неоднозначность в определении сдвига фаз при скорости звука Сх .

Исходя из выражения, определяющего Ч, составляем таблицу, в которой в соответствие каждому значению nj ставится некоторый диапазон изменения скорости звука Cj -г Ci + АС , в котором обеспечивается на баз.е t данная неоднозначность п.

Измерение сдвига на базе 4kЕ позволяет, балгодаря грубому определению скорости С)(,, определить

2 3

диапазон С т С; + ЛС, в котором находится измеренное значение С и, следовательно, соответствующее зтому диапазону значение п; .

Грубое значение скорости Сд определяется согласно формуле

Сх 2ФГ- г/РЛе.

По найденному значению п и измеренному значению сдвига фаз Е определяем точное значение скорости звука GXO, согласно формуле г - Zltfe - 2ttni + 1

Формула изобретения

Способ определения скорости распространения акустических колебаний в газах или жидкостях путем измерения сдвига фаз непрерывных колебаний между излучателем и приемниками, расположенными на заданном расстоянии друг от друга, отличающий с я тем, что, с целью расширения Диапазона измеряемых скоростей и повышения точности, измеряют сдви фаз между приемниками, один из которых располагают от излучателя на расстоянии, отличном от заданного, и по полученному значению сдвига фаз и значению сдвига фаз между одним из приемников и излучателем определяют скорость распространения акустических колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Бражников Н. И. Ультразвуковая, фазометрия, М., Энергия, 1962, с.102 (прототип).

7