Способ определения дисперсионной характеристики среды

Способ определения дисперсионной характеристики среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

))) 466492

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.02.73 (21) 1883830/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.75. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 14.04.75 (51) М. Кл, G Oln 29/00

G 0111 5/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 534.61:621.317. .77(088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Сорокин и Д. П. Фролов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДИСПЕРСИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДЫ

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано, например, для определения основной характе.ристики дисперсионных акустических линий задержки — зависимости времени задержки от частоты составляющих сигнала.

Известен способ определения дисперсионной характеристики среды, заключающийся в измерении времени задержки составляющих акустического импульса, прошедшего через среду путем сложения электрического сигнала, соответствующего этому импульсу, с вспомогательным гармоническим колебанием с частотой, лежащей внутри полосы частот спектра выходного сигнала, изменении фазы складываемых сигналов и определении не меняющего своего положения экстремума складываемых сигналов, по которому судят о времени задержки.

Недостатком известного способа является малая точность измерений, так как после прохождения широкополосного сигнала через излучающий и приемный тракты измерительной аппаратуры и исследуемую среду он приобретает амплитудную модуляцию, затрудняющую определение положения экстремума суммарного сигнала.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что выходной электрический сигнал перед сложением с вспомогательным сигналом ограничивают по амплитуде и фильтруют, выделяя из него спектр частот, лежащий в полосе частот выходного сигнала.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — графики огибающей результирующего колебания.

Блок-схема (см. фиг. 1) содержит генератор

1, вырабатывающий переменное напряжение частотой f, соединенный с фазовращателем 1 и блоком 3, формирующим прямоугольные импульсы с заполнением. С помощью электроакустического преобразователя 4 любого типа излучают упругий импульс в исследуемую среду 5, с помощью электроакустического приемника 6 любого типа принимают упругий частотно-модулированный импульс. Схема содержит также усилитель 7, усиливающий принятый сигнал, амплитудный ограничитель

8 и полосовой усилитель 9, с помощью которых устраняют амплитудную модуляцию при25 нятого сигнала, сумматор 10 и электроннолучевой осциллограф 11, на вход которого подают суммарное напряжение с выхода сумматора. Развертка осциллографа запускается короткими импульсами от блока 3 в момент из30 лучения импульса в среду.

460492

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Регулировкой элементов сумматора 10 добиваются равенства амплитуд переменных напряжений, подаваемых с выхода фазовращателя 2 и полосового усилителя 9 на сумматор

10. Затем с помощью фазовращателя изменяют фазу складываемых колебаний и на экране осциллографа по экстремуму амплитуды суммарного сигнала, не изменяющему при этом своего положения, определяют время задержки для составляющей акустического сигнала с частотой f. Затем измеряют частоту генератора 1 и, повторяя описанные действия, находят времена задержки для других частот, определяя таким образом дисперсионную характеристику среды.

На фиг. 2 изображены графики огибающей результирующего колебания l (t) при Й = 1 (верхний график соответствует разности фаз

0=0, нижний — значению 0= — с/2).

Теоретически предлагаемый способ обосновывается следующим образом.

Пусть имеется сигнал, представляющий собой группу волн одинаковой амплитуды с частотами, лежащими в полосе Af. После прохождения через среду, время задержки упругих колебаний в которой увеличивается прямо пропорционально их частоте, этот сигнал представляет собой импульс с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Такой сигнал можно описать функцией l (t), имеющей вид; е,t =А(t) cos (2 f,(t — /,)+ k(t — t,) +,1, где

1, при t,— — (t,+

AT AT

А /: 2 2

О, при t(t, — —, t)t,+—

AT — длительность импульса с ЛЧМ, fo — центральная частота, to — время задержки на частоте fo, Й скорость изменения частоты

k=

dt

<р1 — начальная фаза, Рассмотрим колебание, возникающее в результате сложения сигнала е1(/) с сигналом е (() = cos (2лД1+ y>) . В результате получается колебание, модулированное по амплитуде и частоте, огибающая которого описывается функцией:

3(t)=sin — "A(i — t,) -.Ц,+ " ")

Положим д1 — р =2srfqtq+8. Можно показать, что в точке 1=1О, которой соответствует текущая частота f=fo, (/)имеет экстремум.

Положение этого экстремума на оси времени не меняется при изменении разности фаз (yl — y2) между складываемыми колебаниями, в то время как другие экстремумы огибающей суммарного сигнала при этом смещаются (см. фиг. 2), Таким образом, можно определить время задержки для некоторой текущей частоты по положению экстремума амплитуды суммарного колебания.

В предложенном способе за счет ограничения по амплитуде и фильтрации выходного сигнала перед сложением его с вспомогатель.ным гармоническим колебанием экстремум амплитуды суммарного сигнала не искажается, что повышает точность и- достоверность измерений.

Предмет изобретения

30 Способ определения дисперсионной характеристики среды, заключающийся в измерении времени задержки составляющих акустического импульса, прошедшего через среду путем сложения электрического сигнала, соот35 ветствующего этому импульсу, с вспомогательным гармоническим колебанием с частотой, лежащей внутри полосы частот спектра выходного сигнала, изменении фазы складываемых сигналов и определении не меняющего

40 своего положения экстремума складываемых сигналов, по которому судят о времени задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выходной электрический сигнал перед сложением с вспо45 могательным сигналом ограничивают по амплитуде и фильтруют, выделяя из него спектр частот, лежащий в полосе частот выходного сигнала.

460492

&uг (!оставитель Е. Аитвинов

Редактор E. Семанова

Корректор Л. Котова

Техред Т. Миронова

Заказ 896/6 Изд. Ко 1102 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2