Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука

Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU» 1205007 А (5И 4

/Q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3654784/25-28 (22) 20.10.83 (46) 15.01.86. Бюл. 11 2 (71 ) Институт биологической физики

АН СССР (72 ) А,П. Сарвазян и В.Н. Шестимиров (53) 620.617 (088.8) (56 ) Кундротас К. и др,Цифровой ультразвуковой интерферометр постоянной длины. — Ультразвук, Минтис, 1973, У 5, с. 141.

Авторское свидетельство СССР 9 587389, кл. С 01 11 29/00, 1978, (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА

ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее измерительную камеру, генератор, подключенные к его выходу излучающий электроакустический преобразователь, частотомер и измеритель девиации частоты, приемный электро акустический преобразователь и фазовый детектор, выход которого подключен к управляющему входу генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цеЛью повышения точности измерений и расширения частотного диапазона, оно снабжено последовательно соединенными дополнительным генератором, первым смесителем, второй вход которого подключен к выходу генератора, первым усилителем-ограничителем и частотно-фазовым детектором, выход которого подключен к первому входу дополнительного генератора, связанного вторым входом с выходом фазового детектора, последовательно соединенными вторым смесителем, первый вход которого связан с приемным электроакустическим преобразователем а второй вход — с выходом дополнительного генератора, и вторым усилителем-ограничителем, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, и последовательно соединенными генератором сигналов с эталонным сдвигом фаз и коммутатором выход которого связан с вторым входом фазового детектора, формирователем меандра, соединенным с управляющим входом коммутатора, а вторые входы коммутатора и частотно-фазового детектора и вход формирователя меандра связаны с вторым выходом генератора сигналов с эталонным сдвигом фаз.

1

Изобретение относится к ооласти ультразвуковых измерений и может быть использовано в химической промьппленности, в научно-исследовательских и заводских лабораториях для анализа свойсгв и состава растворов по их акустическим параметрам, Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение диапаэона частот.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, излучающий электроакустический преобразователь 2, установленный в измерительной камере 3 с приемным электроакустическим преобразователем 4, соединенным через последовательно соединенные первый смеситель 5, первый усилитель-ограничитель 6 с первым входом фазового детектора 7, выход которого подключен к управляющим входам генератора 1 и дополнительного генератора 8, выход которого подключен к второму входу первого смесителя 5 и через второй смеситель 9 к второму усилителю-ограничителю 10.

Устройство содержит частотно-фазовый детектор 11, включенный между выходами второго усилителя-ограничителя 10 и генератора 12 сигналов с эталонным сдвигом фаз и вторым входом дополнительного генератора 8.

Устройство содержит частотомер 13 и измеритель 14 девиации частоты, подключенные к выходу генератора 1 и к второму входу второго смесителя 9, Выходы генератора 12 сигналов с эталонным сдвигом фаз подключены через коммутатор 15 к второму входу фазового детектора 7. Формирователь 16 меандра включен между управляющим входом коммутатора 15 и вьгходом генератора 12, связанным с входом частотно-фазового детектора 11, Устройство работает следующим образом, Напряжение генератора 1 возбуждает преобразователь 2, который излучает ультразвуковые волны, распро.— страняющиеся в исследуемой среде, заполняющей измерительную камеру 3.

Ультразвуковые волны воздействуют на приемный электроакустический преобразователь 4, на выходе которого образуются электрические колебания, поступающие на сигнальный вход сме205007

35 (Щ

55 сителя 5, на опорный вход которого г оступает синусоидальный сигнал с выхода генератора 8; С выхода смесителя 5 снимается сигнал низкой разнастной частоты 1, амплитуда и фаза которого относительно сигнала на выходе смесителя 9 промодулированы из-за свойств раствора, помещенного в измерительную камеру 3. Напряжение с фазового детектора 7 поступает на управляющие входы генерато-. ров 1 и 8 в качестве сигнала отрицательной обратной связи в системе фаэовой автоматической подстройки частоты, Ввиду того, что регулировочные характеристики генераторов 1 и 8 приблизительно одинаковы, а .на их управляющие входы поступает один и тот же управляющий сигнал, частота 1н стабильна и не зависит от управляющего сигнала. Кроме того, стабильность частоты н повьппена за счет цепи автоматической подстройки частоты и фазы F„, включающей частотнофазовый детектор 11, смеситель 9, усилитель-ограничитель 10 и генератор 12 сигналов с эталонным сдвигом фаз. Стабилизация Гн обеспечивает свою независимость от частоты генератора 1, что устраняет частотные искажения, обусловливает узкополосную фильтрацию шумов в цепях усиления и фазового детектирования.

При поступлении сигнала с одного из выходов генератора 12 опорной фазы на вторай вход фазового део тектора 7 система настраивается на точку характеристики, в которой разность фаз равна K(g . Это достигается предварительной настройкой фазового детектора 7.. При поступлении сигнала смещенной фазы Ч + 1 с выхода формирователя 16 меандра на второй вход фазового детектора 7 сигналы опорной и смещенной фаэ вызывают тем самым модуляцию разности фаз, и соответствующую ей девиа1 цию частоты & т, которую измеряет измеритель 14 девиации частоты. Частотомер 13 измеряет при этом среднее значение т „ частоты.

Скорость ультразвука 1 определяется по среднему значению частоты п-га резонанса из соотношения

U р

1205007

Sf ьЛ вЂ” 1Г.fH ft1-1, 10

Составитель Л. Кондрыкинская

Техред А.Бойко Корректор Т. Колб

Редактор С. Лисина

Заказ 8520/44 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где и — номер резонанса;

К вЂ” расстояние между электроакустическими преобразователями, которое постоянно, Номер п определяют из соотношения

Величину частоты Х„ „ определяют с помощью инвертирования сигнала в. одном из усилителей-ограничителей

6 или 10.

Коэффициент поглощения М. связан с величиной девиации частоты 87 соотношением где Я вЂ” длина волны; — постоянная, которая характе риэует потери энергии, необусловленные поглощением ультразвука в исследуемой жидкости.

Использование предлагаемого устройства в сравнении с известными обеспечивает значительное расширение диапазона рабочих частот и более чем в 80 раз повышение точности измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука.