Устройство для измерения амплитуды акустических колебаний

Устройство для измерения амплитуды акустических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении внутренней температуры объекта по амплитуде акустических шумов. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет замены коммутатора'электриче-ских сигналов от пьезопреобразователя и генератора стандартного шума на вход усилителя 6 на кристалл 2 пьезополупроводника и использования принципа синхронного детектирования при периодическом внещнем воздействий на кристалл 2 пьезополупроводника. Акустический сигнал от г исследуемого объекта доходит до электроакустического пьезопреобразователя 1. Только в интервалы времени, когда включен элемент Т управляющего воздействия, в промежутках на пьезопреобразователь поступают акустические сигналы от кристалла 2 пьезополупроводника, что позволяет на выходе синхронного детектора 7 выделить сигнал, пропорциональный температуре объекта, и по известной температуре кристалла 2 пьезополупроводника определить величину температуры внутри объекта. Зз.п. ф-лы, 1 ил.J^b.CJ 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4128795/28 (22) 05.08.86 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР и Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники АН СССР (72) А.Л.Александров, В.И.Миргородский и С.В.Пешин (53) 620.179.16(088.8) (56) Патент США М 4246784, кл. 73-339, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении внутренней температуры объекта по амплитуде акустических шумов, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет замены коммутатора электриче2 ских сигналов от пьезопреобразователя и генератора стандартного шума на вход усилителя 6 на кристалл 2 пьезополупроводника и использования принципа синхронного детектирования при периодическом внешнем воздействии на кристалл 2 пьезополупроводника. Акустический .сигнал от ,исследуемого объекта доходит до электроакустическо го и ьезоп рео6 раз ователя 1.

Только в интервалы времени, когда включен элемент Т управляющего воздействия, в промежутках на пьезопреобразователь поступают акустические сигналы от кристалла

2 пьезополупроводника, что позволяет на выходе синхронного детектора 7 выделить сигнал, пропорциональный температуре объекта, и по известной температуре кристалла 2 пьезополупроводника определить величину температуры внутри объекта. 3 з.п, ф-лы, 1 ил.

1714381

Изобретение относится к чстоайствам для измерения амплитуд шумоподобных акустических колебаний и может быть использовано для регистрации слабых акустических колебаний вплоть до флуктуаций, связанных с температурой, может быть также использовано для контроля состояний различных объектов, в том числе и биологических по уровню акустического излучения, которое характеризует процессы, происходящие внутри объекта, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит электроакустический пьезопреобразователь 1, кристалл 2 пьезополупроводника, одна рабочая грань

3 которого, перпендикулярная одному из пьезоактивных направлений кристалла 2, находится в акустическом контакте с электроакустическим пьезопреобразователем 1, а другая рабочая грань, противоположная ей, предназначена для контактирования с контролируемым объектом, датчик 4 температуры, находящийся в тепловом контакте с кристаллом 2, управляющий элемент 5 воздействия на кристалл 2 пьезополупроводника, селективный. усилитель 6, вход которого подключен к выходу электроакустического пьезопреобразователя 1, синхронный детектор 7, соединенный своим входом с выходом селективного усилителя 6, и тактовый генератор 8, выход которого связан с входами синхронного детектора 7 и управляющего элемента 5 воздействия, Кристалл 2 пьезополупроводника выполнен из материала, в котором — достаточно велико акустоэлектронное взаимодействие в диапазоне частот исследуемых акустических колебаний и имеется возможность управлять величиной акустоэлектрон ного взаимодействия с помощью какого-либо внешнего воздействия, Акустические грани кристалла 2 пьезополупроводника желательно делать не параллельными одна другой, а с углом

О между ними, удовлЕтворяющим соотно1 . V шению О = — are sin —, где V — скорость

2 fL звука в пьезополупроводнике, f — средняя часть измеряемых акустических колебаний, L — линейная апертура электроакустического пьезопреобразователя, Это связано с необходимостью устранения интерференционных явлений в кристалле пьезополупроводника, которые изменяют частотную характеристику всего акустического приемного тракта и проводят при управлении величиной акустоэлектронного

55 взаимодействия к появлению ложного сигнала, затрудняющего проведение измерений, Выбор угла в соответствии с приведенным соотношением вытекает из требования попадания акустического сигнала, отраженного от скошенной на угол Ограни, на электроакустический пьезопреобразователь 1 под углом,соответствующим первому нулю диаграммы направленности электроакустического преобразователя 1 с линейным размером 1 .

Устройство работает следующим образом.

Грань кристалла 2 пьезополупроводника, противолежащую грани 3, приводят в акустический контакт с согласующим элементом 9. Последний может быть выполнен в виде четвертьволновой пластины иэ материала с акустическим импедансом Zz, удовлетворяющим соотношению Zz =Z>,Лз, где г и Z>, Ез — акустические импедансы исследуемого объекта 10 и кристалла 2 пьезополупроводника. Согласующий элемент 9 приводят в акустический контакт с исследуемым объектом. Акустический сигнал из йсследуемого объекта через согласующий элемент 9, устраняющий отражение акустических колебаний на границах, проходит в кристалл 2 пьезополупроводника, где в зависимости от внешнего воздействия, задаваемого от генератора 5, сигнал либо затухает, либо без затухания распространяется и попадает на электроакустический пьезопреобразователь 1, где происходит п,реобразование акустического сигнала в электрический. Таким образом, в одной фазе воздействия на кристалл пьезополупроводника на пьезопреобразователь 1 попадают акустические волны, пришедшие из исследуемого объекта, а в другой (когда акустические волны в кристалле 2 затухают) тепловые акустические колебания кристалла с известной(благодаря датчику температуры 4) температурой, а, следовательно, и амплитудой колебаний. Амплитуда оги,бающей, полученнной таким образом шумового сигнала, выделяемой на выходе селективного усилителя на частоте изменения вОздействия на кристалл 2 пьезополупроводника, будет, пропорциональна разнице амплитуд акустических волн, пришедших из исследуемого объекта и из кристалла пьезополупроводника. Поэтому, измеряя с помощью селективного усилителя

6 и синхронного детектора 7 величину амплитуды огибающей, фактически измеряют амплитуду акустических волн, приходящих из исследуемого объекта, по отношению к известной амплитуде тепловых колебаний в кристалле 2 пьезополупроводника. Это оп1714381

30

35.40

Составитель Б,Шустров

Редактор B.Áóãðåíêîâà Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 683 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ределяет повышение точности в предлагаемом устройстве по сравнению с известным.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения амплитуды акустических колебаний, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, селективный усилитель и регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения; оно снабжено кристаллом пьезополупроводника, одна рабочая грань которого, перпендикулярная одному из пьезоактивных направлений кристалла, акустически сопряжена с электроакустическим пьезопреобразователем, а противоположная ей рабочая грань предназначена для контактирования с исследуемым объектом, последовательно соединенными тактовым генератором и управляющим элементом воздействия, синхронным детектором и датчиком температуры, установленным на нерабочей грани кристалла пьезо.полупроводника и подключенным к регистратору, выход селективного усилите5 ля соединен c входом синхронного детектора, управляющий вход которого связан с выходом тактового генератора, а,выход — с регистратором.

2. Устройство по п.1, отл и ч а ю ще е10 с я тем, что управляющий элемент воздействия выполнен в виде источника света с управляемой интенсивностью, 3. Устройство по п.1, о т л и ч а.ю щ е ес я тем, что управляющий элемент воздей15 ствия выполнен в виде управляемого источника магнитного поля.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что управляющий элемент воздействия выполнен в виде управляемого источ20 ника высокого напряжения.