Устройство для измерения коэффициента звукопрозрачности пластин Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПРОЗРАЧНОСТИ ПЛАСТИН

I

Изобретение,отаосится к устройствам для анализа звуковых волн, в-частности для оценки акустических характеристик материалов.

Известно устройство для измерения, звукопрозначности пластин, состоящее из гене ратора, излучателя, усилителя, временного селектора, регистратора и одноэлементного приемника звука II.

Однако это устройство можно применять лишь для измерения довольно больших образцов пластин из-за необходимости исключения диффракционных явлений на краях.

Известно также устройство для измерения звукопрозрачности пластин, в котором используется многозлементная антенна, применением которой удается уменьшить влияние дифракционных явлений на краях образца 2.

Однако использование этого устройства в ограниченных измерительных объемах не позволяет, в особенности на низких звуковых частотах, исключить влияние мешаюших сигналов, отраженных от стенок объема и элементов крепления пластин, приемников и излучателей звука. Действительно, в случае, когда

пространственная длина звукового импульса, распространяющегося в ограниченном измерительном объеме, равная (Т - длительность импульсов, с - скорость звуад в Воде), становится больше размеров объема, разделить в плоскости приема с помощью схем временной селекцииг прошедший через образец сигнал на полезный и мешающий сигналы невозможно. .Сигнал,- воздействующий на приемник звука, в этом случае может быть записан

10 в виде..

i JпDCi % °5(aьt- Po +Дu4COS((;i-Ч). 1

Первый член в выражении (1) представляет

15 собой полезный сигнал, прошедший через образец, второй - сумму сигналов, отраженных от стенок измерительного объема и элементов его конструкций. Наличие отраженных сигналов в точке измерения сигнала, прощедш 20го через образец, приводит к погрешности нзмерения амйлитуды полезного сигнала и тем самым коэффициента звукопрозрачности образцов. Цель изобретения - повышение точности результата измерения коэффициента звукопрозрачностн пластин путем исключения влияния сигналов, отраженных от стенок и элементов конструкции ограниченного по размерам измерительного объема. Эта цель достигается тем, что устройство для измерения коэффициента звукопрозрачности пластин, содержащее генератор звуковых :импульсов, соединенный с излучателем звука, приемную антенну, подключеннзто к усилителю соединенному с временным селектором, и регистратор, оно снаби ено вторым .временным селектором, запоминающим устройством, двумя квадраторами и схемой разности, причем второй временной селектор подключен к выходу усилителя, а управляющие входы обоих временш 1Х селекторов подключены к выходу син хронизации генератора звуковых импульсов, первого временного селектора подключен к входу квадратора непосредственно, а выход второго временного селектора подсоединен к второму квадратору через запоми:нающее устройство, выходы квадраторов подключены к схеме разностн, а выход последней соединен с регистратором. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 представлена временная дааграмма сигнала, прошедшего через образец и принятого приемной антенной Устройство состоит из генератора звуковых импульсов 1, излучателя звука 2, измеряемой пластины 3, приемной антенны 4, усилителя 5, временных селекторов 6 и 7, запоминающего устройства 8, квадраторов 9 и 10, схемы разноста 11 и регистратора 12; Предлагаемое устройство работает следующим образом. Генератор 1 возбзждает импульсньш сигналом излучатель 2 (фиг, 1). Приемная антенна 4 принимает сигнал, прошедший через исследуемую пластину. 3, а также мешающие сигналы, отраженные от стенок измерительного бассейна и его конструкций. После усиления усилителем 5 суммарный принятый сигнал поступает на входы двух временных селекторов 6 и 7. В принимаемом сигнале можно выделить временной участок (фиг. 2), содержащий как прощещшш, так и отраженные мешающие сигналы. Участок времени ta-ts характеризует переходной процесс выключения источника звука 1, который может быть определен для излучателя звука 2, работающего на резонансной частоте по формуле to где QVI tУ - механическая добротнос излучателя звука; to. - резонансная частота; Vj .Vj - коэффициенты отражения внутренней внешней граней излучателя. Временной участок сигнала, начиная с момента времени t3, определяется спадом уровня мешающих сигналов. Энергетический характер суммирования сигналов, отраженных от большого числа рассеиваюищх и отражающих площадок в измерительном объеме, позволяет значительно уменьшить их влияние путем вь1читания энергии меииющих сигналов из суммарного значения энергии. Для выделения соответствующих временных участков применяются два временных селектора 6 и 7. Временной селектор 6 выделяет временной участок ta-tj, соответствующий суммарному сигналу, а временной селектор 7 выделяет временной участок ta-14, соответствующий уровню мешающих сигналов. Для синхронизации процесса с генератора импульсных сигналов 1 на временные селекторы б и 7 подаются импульсы управления. Суммарный сигнал, состоящий из прошедшего и мешающих сигналов, после селектора 7 поступает в запоминающее устройство 8. Время запоминания Лг необходимо для совмещения во времени энергий сутлмарного и мешающих сигналов. Далее сигнал поступает в квадраткрующее устройство 10, на выходе которого получаем энергию суммарного сигна,% : : ; Сигнал, соответствующий уровню мешающих сигналов, после селекции в блоке временного селектора 6 постзшает непосредственно в квадратирующее устройство 9, на выходе которого получаем энергию мешающих сигналов, Емеш. С выходов квадратирующих устройств 9 и 10 сигналы поступают в схему разности 11, на йыходе которой получаем энергию полезного сигнала, прощедшего через образец « Е - Е, Фиксация полезного сигнала осуществляет|:я регистратором 12. Аналогичная процедура выполняется при отсутствии образца (в свободном поле), когда измеряется прямой сигнал Ер. Методика измерения коэффициента звукопрозрачности аналогична известной: на первом этапе вьшрлняются измерения без образца энергии падающего сигнала (Ео). На втором этапе вьшолняется измерение энергии сигнала, прошедшего через образец (Епр.). Коэффициент звукопрозрачности по энергии рассчитывается по формуле Г- Епр/Сс.(4) Благодаря исключению влияния мешающих сигналов при.измерении энергии сигнала, поступившего на приемную антенну, удается повысить точность измерений коэффициента звукопроэрачности, а также увеличить рабочий диапазон частот при измерениях в ограниченных измерител&ных объемах. Экономический эффект от использовгйшя изобретения помимо повышения точности измерений заключается также в получении воз можности вьшолиять измерения на более низjKHX частотах в существуюшйх измерительных, ссейнах Не прибегая к строительству новых. Ф о р м у л а из о б ре т е и и я Устройство для измерения крэффихщента звукопрозрачйости пласган, содержащее генера звуковых импульсов, сбеднненный с излучателем отука, приемную антенну, подключенную к усилителю, соединенному с временным селектором, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности результате измерений, оно снабжено 1вюрым временным селектором, запоминающим устройством, двумя квадраторами я схемой разности, причем второй временной селектор подключен к выходу усилителя, а управляющие входы обоих временных Селекторов подключены к выходу синхронизации генератора звуковых импульсов, ВЫХОДпервого временного селектЬра подключен к входу квадратора непосред- I ственно, а выход второго временного селекто ра подсоединен к второму квадратсфу через i Ж1поминающеё устройство, выхолы квадраторов подключены к схеме разностн, а выход последней соединен с pemcTpatopowi.; Источникн информации,: принятые во внимание при зксперткэе 1.Клюкин И. И. и Колесников А. Ё. Аку- . стическиё измерения. Лею1Нград, Cyjioctpoение, 1966, с. 210-212, : 2.Авторское свидетельство СССР N 51783S(, кл. G 01 N 29/00, 06.12.75 (протопш).