Способ измерения скоростей нормальных волн в акустических волноводах и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ НОРМАЛЬНЫХ ВОЛН В А1 СТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДАХ И УСТРОЙСТВО для ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к акустоизмер тельной технике и может быть испопьэовано для юмеренвя характеристик нормальных волн, их коэффициентов отражения в твердых н жидквх акустических волноводах По основному авт. св. № 661326 известен способ измерения скоростей нрр мапьных волн в акустических волноводах, основа Н13Ы и на возбуждении в волноводе одновременно нескольких нормальных волн н регистрации звукового поля в нем, но{ мальные волны в волноводе возбуждают в непрерывном режиме, непрерывно во времени регистрируют звуковое поле вдоль волновода, полученный сигнал детектируют синхронно с возбуждающим сигналом, выделяют составляющие частотного спектре продектированного сигнала и определяют скорость нормальных вопн по формуле г - и у vi- Wy, |где С.- - скорость нормальных волн; U) - частота возбуждающего сигнала; ttij - частота нормальных волн; V - скорость перемещения приемнтька;Vt - номер нормальных волн. Указанный способ осуществляют устройством, содержащим излучатель, расположенный на торце волновода и соединенный с х«нератором, звукоприи ник, подключенный к усилителю, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь, цифровой вычислительный блок, звукоприемник установлен с возможностью перемещения вдоль волновода, причем один : вход синхронного детектора соединен с входом усилителя, другой вход - с геи&paTopoMi а его выход подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, вход которого подсоединен к пифровоиу вычис лительиому блоку Q1 j. Однако вэвестный способ не позволяет юмервть амплитуду и направление распространения нормальных волн, поскольку при таком способе измерения неотличимы С равной по величине и разной по знаку скоростью распространенияв противоположных направлениях. Цепью изобретения является измерени амплитуды и направления распространения нормальных волн. Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения скоростей нормальных волн в акустических волноводах, основанном на возбуждении в волноводе одновременно нескольких нормальны волн и регистрации звукового поля в нем нормальные волны в волноводе возбуждают в непрерывном режиме, непрерывно I во времени регистрируют звуковое поле вдоль волновода, полученный сигнал детектируют синхронно с возбуждающим сигналом, выделяют составляющие частот ного спектра ггродектированного сигнала и определяют скорость нормальных волн, генерируют электрический сигнал, сдвинутый на постоянную величину по частоте по отношению к возбуждающему сигналу, принимают прошедший через волно вод сигшл и детектир5пют его синхронно с электричеьким сигналим, а амплитуду и направление распространения волн вычисляют по формулам С - иA---i-U и: cf-5ivi , Ф где И и И и амплитуды со ставляющих в спектре продектированного сигна ла; , - частота возбуждающего сигнала; (f - частота опорного сигнал при детектировании; ф - чувствительность приемника;V - скорость перемещения приемника; - С| - направление распростран ния нормальных волн. у . Устройство, осуществляющее предложенный способ, снабжено генератором электрического сигнала, подключенным к второму входу синхронного детектора. На чертеже изображена блок-схема устройства, осуществляющего способ взмерения характеристик скоростей нор мальных волн в акустических волноводах Устройство содержит излучатель 1, расположенный на торце волновода 2 и соединенный с генератором 3, звукоприемник 4, подключенный к усилителю 5 синхронный детектор 6, аналого-цифровой преобразователь 7, цифровой вычислитель ный блок 8. Звукопри«у1ник 4 установлен с возможностью перемещения вдоль волновода 2, причем один вход синхронного детектора 6 соединен со входсы усилителя 5, а его выход подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 7, вход которого подсоединен к цифровому вычислительному блоку 8, генератор 9 электрического сигнала подключен ко второму входу синхронного детектора р. Способ осуществляют следующим образом. Возбуждают в волноводе 2 нормальные волны при помощи монохроматического, сигнала частоты и , которые представляют собой набор нормальных волн со скоростями Си и амплитудами А, распространяющихся как в положительном, так и в отрицательном направлении оси X. Перемещают звукоприемник 4 по длине волновода равномерно со скоростью V . Детектируют сигнал, полученный со звукоприемника 4 синхронно с генерируемым генератором 9, сигналом fiCOb (U/nCf) причем ,; сГСгШи ; .Получа1 Мют после детектирования сигнал U , ра&ВЫЙIu-iUy,co3ay,t+U, л г tMiV где ft VI 0--р-; -и ,; ф - чувствительность приемника. Сигнал VI содержит в спектре лишь составляющ11е с частотами, гораздо боль шими и гораздо меньшими, чем (f. Преобразуют сигнал (J в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе 7 и вычисляют в вычислительном блоке 8 значения (}„ и (А И после чего по формулам находят скорости С,, ампл «уды А и направления распространения нормальных ВОЛН; Использование изобретения позволяет измерять амплитуды возбуждения и направления распространения нормальных волн, характеристики которых необходимо знать при проектировании стержневых и балочных конструкций. Формула изобретения 1. Способ измерения скоростей HofvмальНых волн в акустичесжих волноводах по авт. св. № 661326, отличающийся тем, что, с целью кзмеренкя амплитуды и направления распространения нормальных волн, генерируют электриче жий сигнал, сдвинутый на постоянную величину по частоте по отношению к возбуждающему сигналу, принимают прошедший через волновод сигнал и детектируют его синхронно с электричеоким сигналом, а амплитуду и напраал ние распространения но|ыальных волн вы числяют по формулам Ши tf-a-M vV fi и DM - частоты и ly. - №4.-.и:«лл 11 амплитуды составляющих в спектр продектированного сигн ла; , - частота возбуждающего сигнала; (f - частота опорного сигнала при детёктированш); d) - чувствительность приемника;V - скорость перемешёния приемншш; , С ваправление расяростра ненвя вормальаых волн. 2. Устройство для измерения скоростей нормальных волн в акустических волноводах по авт. св. № 661326, отличающееся тем, .что оно снабжено ген& раторсм электрического свгтла, подклк ченным ко второму входу синхронного а&тектора.. Источники информации, принятые во внимание при акспертюе 1. Авторское свидетельство СССР N9 661326, кл. Q 01N 29/ОО, 1976 (прототип).