RU1769000C - Способ определени приращени скорости распространени акустических волн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  исследований и контрол  качества вещества . Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет подбора амплитуды излучаемых волн. Цель достигаетс  за счет того, что соотношение амплитуд |oi и Јо2 колебаний , излучаемых первым и вторым электро- магнито-акустическими преобразовател ми (ЭАП),выбирают из определенного услови , приведенного в тексте описани , величину Av приращени  определ ют по формуле, также приведенной в тексте описани .

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  исследований и контрол  акустических параметров вещества.

Известны технические решени , основанные на пр мых фазовых измерени х приращени  скорости распространени  акустических волн.

Недостатками известных технических решений  вл ютс  недостаточно высокие чувствительность и точность определени  приращени  скорости распространени  акустических волн из-за формировани  зондирующего сигнала, проход щего через исследуемую среду, только одним из двух преобразователей, образующих акустическую базу измерительной системы.

Наиболее близким по техническому решению  вл етс  способ измерени  приращени  скорости распространени 

акустических волн с формированием зондирующего сигнала двум  электроакустическими преобразовател ми.

Недостатком известного технического решени   вл етс  недостаточно высока  чувствительность и точность измерени  скорости распространени  акустических волн из-за неоптимального выбора соотношени  амплитуд акустических гармонических колебаний,излучаемых первым и вторым электроакустическими преобразовател ми , формирующими зондирующий сигнал,

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерений .

Способ измерени  приращени  скорости распространени  акустических волн реализуетс  следующим образом.

В исследуемую среду с помощью первого и второго электроакустических пресл С

2 о о о о

3 17590004

образователей, расположенных на рассто -гдеЈс  соответственно амплитуда и нании друг от друга,симфазно излучают аку-чальна  фаза излучаемых колебаний, t-текустические волны, удовлетвор ющиещее врем .

услови мВ результате многократных от5ражений излучаемой волны, а также

5, - & 2 Tin г 1 (11отражений излучаемой вторым преобраv зователем волны той же фазы и частоты с амплитудой;подобранной

где п 1 -t- 1, р 0, 1, 2...согласно формулы (2), при выпслнеш - частота излучаемых акустических 10нии услови  (1) между преобразовател волн;ми образуетс  сто ча  акустическа 

v - начальна  скорость их распростра-волна, амплитуда которой в плоскости

нени  в исследуемой среде;второго преобразовател  описываетс 

Г2 - модуль комплексного коэффици-выражением ента отражени  акустических волн от 15

второго электроакустического преобразо-Ј 4|01 2 ехр ( - 2 «L ) + 4|01 |о2 X вател ;

5i, Й2 - соответственно фазы коми-X ехр (-aL) X{ cos (kL) + лексных коэффициентов отражени  акустических волн от первого и второго 202 электроакустических преобразователей,° cos (.KL - 01 J/ +502 { 1 +

Выбирают величину отношени  ампли-.

туд гармонических колебаний Јсл..излучае-° cos ( 0i ) + R0 X м ы х первым электроакустическим

преобразователемхиЈо2,излучаемых вторым -Ь R0 - 2 R0 cos ( 2kL - и;) , (5) электроакустическим преобразователем,по

формулеа фаза

«ч. iil iliHl lT Jli Lillil t l Jli-iL- ltg ( - ш т - Coi ) - §01 { sin ( kL ) +

Г ( I -V 0 J2 + 4 Ho 1 COS О U

xti.)cxp(UL).  +R0sin (kL )}exp (-aL) +

-t- §н Ro sin (2kL - 61 ) X Ј01 { cos ( kL ) где Ro nexp(-ra L) 35- R0 cos ( kL - 61 )} exp ( - G L ) +

и- коэффициент поглощени  среды;

Принимают прошедшие через исследу-, j ,. . 1 2 -, -,-2

емую среду акустические волны вторымт ( К0 ) J , (о) электроакустическири преобразователем,

измер ют величину Дуэ измерени  разно- rflek сти фаз между сигналами нз входе первого

и выходе второго преобразователей и опре-из этого выражени  дел ют величину А V приращени  скорости

распространени  акустических волн по фор-д( х

муле

.)(-«L). ( exp(-2«L)--|i(l +R0)cc,(-nL) fJ- (; T RO v

aiL 1 i R, л,

(7)

x )c X x lraLJ.t.

()«p()CoSfii i;z -p)

откуда следует расчетна  формула (3).

При 5i 0 выражени  (2) и (3) будут

Јi-амплитуда волны, излучаемой пер- соответственно иметь вид БЫМ преобразователем, может быть пред-

ставлена следующим выражением|oi 2 R0 ( 1 - R0 )

- -i- х

(t)- oiexp i()i (4)Ь°2 (1+Ro)+4R0 .

X ( 1 + Ro ) exp (a L ) ,(8)

ii:.)(-«L). ( exp(-2«L)--|i(l +R0)cc,(-nL) fJ- (; T RO v

v2 1-Н„

H-expt-SL)--,

(

Д М

Отличительными признаками  вл етс  то, что осуществл ют подбор оптимального соотношени  (2) амплитуд акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым электроакустическими преобразовател ми , а определение приращени  скорости распространени  акустических волн производ т по формуле (3). Выражение (7) показывает как повышаетс  чувствительность при измерени х в случае выбора соот- ношени  амплитуд излучаемых акустических волн по формуле (2),изменение точности фаз на входе первого и выходе второго преобразователей оказываетс  в К раз чувствительней К приращению скорости Av/де К определ етс  выражением

j|b ± i Jjfel: З-1 R°

( моС-ЗЧ-, -Kojcos -exn-al .-t-j-O-1 ,

(.0)

ex0(-2aL}--jc-M

a L) RO

выражение (10) при подстановке реальных значений показывает повышение чувствительности в несколько раз, при этом возра- 35 стает и точность измерений.

Claims (2)

1. Способ определени  приращени  скорости распространени  акустических волн, заключающийс  в том, что в исследуемой среде на рассто нии L друг от друга размещают первый и второй электроакустические преобразователи, синфазно излучают первым и вторым электроакустическими преобразовател ми (ЭАП) в исследуемую среду одна навстречу другой гармонические акустические волны, формируют поле квазисто чих волн между первым и вторым ЭАП в соответствии с услови ми

2 ML v0

di - 62 2 л: п ; Г2 1 ; & 0 ,

где ш - частота излучаемых акустических волн;

v0 - начальна  скорость акустических

 плн

0

5

0

5i, 62 фазы комплексных коэффициентов отражени  от первого и второго ЭАП соответственно;

п 2р+ 1;

р 0,1,2..., принимают вторым ЭАП пришедшие через исследуемую среду акустические волны, измер ют изменени  разности фаз акустических волн, излученных первым ЭАП и прин тых вторым ЭАП, и определ ют ее с учетом приращени  скорости распространени  акустических волн, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет подбора амплитуды излучаемых волн, соотношение амплитуд §oi и Ј02 акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым ЭАП, выбирают из услови 

Til Г °) + г С -Ro/+2ccs2 -KI+Rof+IRcHRo-Ј-(-Ко/)

ii

-t

х (1 +и„)юр(еи)

( i -г Ч„ Т + 4 Ro) СО 25

где riexp(-2aL);

а величину A v приращени  скорости распространени  акустических волн определ - 30 ют по формуле

(-|гГ« р(-гвЧ-|:г(1та.( -ДО j-(i+

i «i J

(

(-2с:1)(-а11с05- --Ц

где п и П2 - модули коэффициентов отражени  акустических волн от первого и второго ЭАП;

а- коэффициент поглощени  акустических волн.

2. Способ поп 1,отличающийс  тем, что формирование пол  квазисто чих волн производ т в соответствии с услови ми

2 wL

50

VQ

5i - 62 2 лг n ,

0 ; Й2 0 Г2 1 ;

Ап. (1 -R|)+4RC

goi

02 ( 1 + Ro )2 + 4RC

X (1 + Ro ) exp a L ,

X

а величину приращени  скорости распространени  акустических волн определ ют по формуле,

((. 1 +-RO

jlr в (gt-) т(1 )

L)2exp(-2«L)-i- -exp{-CL)- Ду.

-+Н„