Акустический измеритель мощности ультразвукового излучателя Советский патент 1982 года по МПК G01H9/00 

Изобретение относится к акустоиэмерительной технике, в частности, к измерениям параметров фокусирующих ультразвуковых излучателей, применяемых в биологии и медицине.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акустический измеритель мощности ультразвукового излучателя, содержащий связываемую с исследуемым излучателем заглушенную и заполненную жидкостью камеру, установленное в ней коромысло , отражатель, закрепленный на одном из плеч коромысла под углом к нему, связанные механически с другим плечом последнего магнитоэлектрический компенсатор и фотодатчик, подключенные к его выходу последовательна мост постоянного тока, реле, интегратор и индикатор, соединенный выходом с магнитоэлектрическим компенсатором, каретку с регулировочным винтом и ложементом для исследуемого излучателя 11.

Недостатком акустического измерителя мощности ультразвуковых излучателей является его инерционность, обусловленная зависимостью времени регистрации от величины измеряемой

мощности и из-за перегрева рабочей жидкости в камере.

Целью изобретения является повышение производительности измерений.

Указанная цель достигается тем, что акустический измеритель мощности ультразвукового излучателя, содержащий связываемую с исследуекмм излучателем заглушенную и заполнен10ную жидкостью камеру, установленное в ней коромысло отражатель, закрепленный на одном из плеч коромысла под углом к нему, связанные механически с другим плечом последнего

15 магнитоэлектрический компенсатор и фотодатчик, подключенные к его выходу последовательно мост постоянного тока, реле, интегратор и индикатор, соединенный выходом с магнитоэлек20трическим компенсатЬром, каретку с регулировочным винтом и ложементом для исследуемого излучателя, снабжен дополнительной камерой, заполненной воздухом и отделенной от основной .

25 камеры герметизирующей перегородкой, ловушкой, выполненной в виде тонкостенных коаксиальных цилиндров звукоулавливателем, размещенным в дополнительной камере и выполненным в ви30де конуса с ДВОЙНЫМИ боковыми стенками пространство между которыми заполнено воздухом, и имеющим угол раскрытия, выбираемый меньше уг ла раскрытия исследуемого излучателя большее основание конуса связано с герметизирующей перегородкой, мень шее - с ловушкой, которая сообщена с полостью основной камеры через конус Jпреобразователем, установленным в ловушке и соединенными последовательно усилителем и квадратичным деГектором, включенными между выходом преобразователя и входом интегратора На .чертеже изображена блок-схема акустического измерителя мощности ультразвуковых излучателей. Устройство содержит связываемую с исследуемым излучателем 1 заглушенную и заполненную жидкостью камеру 2, установленное в ней коромйсло 3, отражатель 4, закрепленный на одном из плеч коромысла 3 под углом к нему, связанные механически с другим плечом последнего магнитоэлектри ческий компенсатор 5 и фотодатчик б, подключенные к его выходу последовательно мост 7 постоянного тока, реле 8, интегратор 9 и индикатор 10, соединенный выходом с магнитоэлектрическим компенсатором 5, каретку 11 с регулировочным винтом 12 и ложемен том 13 для исследуемого излучателя 1 дополнительную камеру 14, заполненную воздухом и отделенную от основной камеры герметизирующей перегородкой 15, ловушку 16, выполненную в виде тонкостенных коаксиальных цилиндров, звукоулавливатель 17, раз мещенный в дополнительной камере 14 и выполненный в виде конуса с двойными боковыми стенками, простран- ство между которыми заполнено воздухом, и имеющим угол раскрытия, выбираемый меньше угла раскрытия иссле дуемого излучателя 1, большее основа ние конуса связано с герметизирую.щей перегородкой 15, меньшее - с ловушкой 16, которая сообщена с полостью основной камеры 2 через конус преобразователь 18, установленный в , ловушке 16, соединенные последовател но усилитель 19 и квадратичный детек тор 20, включенные между выходом преобразователя 18 и входом интегратора 9, щеточный поглотитель 21, радиатор 22, вентилятор 23, опора 24, емкость 25. Устройство работает следующим образом. До подачи напряжения возбуждения на исследуемый излучатель 1 коромыс ло 3 находится в равновесии. Фотодат.чик б отрегулирован так, что при равновесии коромысла мост 7 постоянного тока также находится в равнове сии, реле 8 обесточено, и вход интегратора 9 отключен от выхода преобразователя 18. После сброса заряда с емкости 25 интегратора 9 потенциал на его выходе сохраняет значение, близкое к нулевому, при котором магнитоэлектрический компенсатор 5 обесточен. После подачи напряжения возбуждения на исследуемый излучатель 1 силой акустического давления на отражатель 4 коромысло 3 выводится из равновесия, изменяется проводи-, мость фотодатчика б, и мост 7 постоянного тока разбалансируется, реле 8 срабатывает и на вход интегратора 9 подключается через усилитель 19 и квадратичный детектор 20 выход преобразователя 18. Поскольку входное |напряжение интегратора 9 пропорционально плотности энергии, поглощенной в камере 2, а скорость заряда емкости 25 интегратора 9 (изменения потенциала на его выходе пропорциональна измеряемой мощности излучения ультразвука, то обеспечивается независимость времени измерения от величины измеряемой мощности, что повышает быстродействие устройства. При заряде емкости 25 интегратора 9 возрастает ток магнитоэлектрического компенсатора 5, и при достижении баланса магнитоэлектрической силы и акустического давления коромысло 3 приходит в равновесие, фотодатчик б восстанавливает равновесие моста 7 постоянного тока, и реле 8 обесточивается, что приводит к отключению выхода преобразователя 18 от входа интегратора 9 и к прекращению нарастания тока магнитоэлектрического компенсатора 5. Отсчет результатов измерения производится по индикатору 10, отградуированному в единицах акустической мощности. После отражения отражателем 4 ультразвуковой луч поступает в конус звукоулавливателя 17, который играет роль неотражающего волновода при условии выбора его угла раствора oL меньше угла раствора () фокусирующего излучателя. Диффузная составляющая поля в камере 2 будет отсутствовать, если фокус излучателя 1 находится на плоскости отражателя 4 и затем поглощается вспомогательным поглотителем 21, которым покрыты сменки камеры 2. Регулировка положения фокуса исследуемого излучателя 1 относительно плоскости отражателя 4 выполняется при продольном перемещении излучателя 1 по максимуму показаний выходного индикатора 10. Ввиду эффективного поглощения ультразвукового луча в дополнительной камере 14, пространственно разделенной от камеры 2 и снабженной системой принудительного охлаждения, достигается необходимая температурная стабилизация.