SU1068802A1 - Способ измерени коэффициента поглощени ультразвука - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИ- : ЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА,, заклюЧёиощийс  в том, что помещгиот исследуемую среду в интерферометри-ческую . камеру, возбуждают в ней непрерывные ультразвуковые колебани , измен ют частоту и фиксируют значени  двух близких частот: первой, соответствующей резонансу, второй дл  которой амплитуда сигнала ослабл етс  в Y2 раз по сравнению с :ее. значением при резонансе, и по разности этих частот суд т о коэффициенте поглснцени  ультразвука, отличающийс  тем, что, с целью повьииени  точности измерений изменени  коэффициента поглощени , ультразвуковые колебани  на резонансной частоте мйдулируют по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналом с коэф 111циентом модул ции m , пропедишй через среду сигнал детектируют и измер ют.пйсто нное напр жение и действукм11ее значение переменного напр жени  с частотой модул .цйи, в качестве второй частоты выбиргиот одну из боковых частот в спектре модулированных колебаний, об ослаблении сигнала в YT раз на второй частоте, суд т по достижению отнсхиени  измеренжлх переменного и посто нного напр жений значени  ш/2 V7 при изменении частоты мо- i дул ции, а разность частот полагают оавной частоте модул ции. Ф 00 00 4t о to

Description

9

8

Иэрсретение относи -с  к измерительной технике и может быть исполь-; 8О89НО при изучении физико-химических свойств жидких сред.

Иавест-эи способ измерени  коэффициента поглощени  ультразвука, заключ ающийс  в непос 5едственном определении величины о.слаблени  амплитуды сигнала, при прохождении через среду П. .

Однако дл  веществ с.малым поглощением способ имеет большую погрешность определени .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ измерени  коэффициента поглощени  ультразвука, заключающийс  в том, что помещают исследуемую среду в интерферрметрическую камеру, возбужIдают в ней непрерывные ультразвуковые колебани , измен ют частоту и фиксируют значени  двух близких частот: первой, соответствук щей резонансу , второй - дл  которой амплитуда сигнала ослабл етс  в Т2 раз по сравнению с ее значением при резонансе , и по разности этих частот суд т о коэффициенте поглощени  уль-тразвука 2 }.

Недостатком способа  вл етс  невысока  точность измерений, особенно при быстрых измерени х поглощefни  ультразвука, в средах с малым значением коэффициента поглощени  Последнее св зано с тем, что врем , необходимое дл  установлени  колебаний в резонансной системе, пропорционально ее добротности. Это уеловие ограничивает скорость иг/менени  частоты при измерени х.

Цель изобретени  - повышение точности измерений изменени  коэффициента поглощени , например, под воз- (teйcтвиeм мен ющихс  внешних параметров .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  коэффициента поглощени  улътразвука , заключающемус  в том, что помещают Исследуемую среду в интерферометрическую камеру, возбуждают в ней непрерывные ультразвуковые колебани , измен ют частоту и фиксируют значени  двух близких частот: первой, соответствующей резонансу; второй - дл  которой амплитуда сигнала ослабл етс  в У раз по сравнению с ее значением при резонансе, и по разности этих- частот суд т о коэффициенте- поглощени  ультразвука, ультразвуковые колебани  на резонансной частоте модулируют по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналом с коэффициентом модул ции m , прошедший через среду сигнал детектируют и измер ют посто нное напр жение и действующее значе- ;

кие переменного напр жени  с частотой модул ции, в кач:естве второй частоты выбирают одну из боковых частот в спектре модулированных колебаний , об ослаблении сигнала в

5 У раз на второй частоте суд т по достижению- отношени  измеренных пе:ременнога и посто нного напр жений эначещ  т/2 У при изменении частоты модул ции,- а разность час0 тот полагают равной частоте модул ции .

На чертеже представлена блок-схе ма устройства дл  реализации способа .

с Устройство содержит последоваТ1вльно со единенные ультразвуковой диапазонный генератор 1, интерферометрическую камеру 2, детектор 3, фильтр 4, вольтметр 5, подключенный выходом к управл ющему входу гене0 ратора 1, низкочастотный генератор 6, последовательно соединенные линию 7 задержки, усилитель-ограничитель 8 и частотомер 9. Вход линии 7 звдержуи подключен к выход;у гене5 ратора 1, а выход усилител -ограничител  8 - к второму входу детектора 3. Способ осуществл етс  следующим

образе.

0 Измен   частоту генератора 1 по максимуму измер емого вольтметром 5 посто нного напр жени  настраивают генератор 1 точно на резонансную ч оинтерферометрлческой ка5 меры 2.. Затем включают низкочастотный генератор 6 и осуществл ют амплитудную модул цию- с заданнм коэффициентом модул ции m частотой Л. При этом, как известно, в спектре

0 сигнала по вл ютс  две боковых час- тоты , симметричные относительно

о i Амплитуда U этих 4adTOT,на выходе генератора 1 равна -у UH амплитуда

е сигнала с несущей частотой U/Q .Вследствие конечной добротности Q резонансной системы амплитуда сигнала на выходе камеры 2 будет измен тьс  при изменении частоты. Если значение Sl соответствует половине поло0 сы пропускани  интерферометрической камеры на уровне 1/ Y2 0,707, (котора  определ ет коэффициент поглощени  среды), т.е. выполн етс  условие

5 on И 1

20.-% (1)

Шг

то дл  прошедашх через среду сигналов после несложных преобразований получим

. I

1

(2)

2

где штрихи относ тс  к амплитудам 65 Сигналов на выходе камеры 2.

Таким образом, измен   частрту моцул цйи Q и добива сь выполнени  услови  (2), можно определить на основании соотношени  (1) добротность Q резонансной системы и ггем самым вычислить коэффициент поглощени  ультразвука.

Осуществл етс  это следующим образом .

Детектор 3 перемножает поступгцощий с интерферометрической кешеры 2 сигнал с колебани ми и енератора 1 В результате перемножени  на выходе детектора 3 образуетс  сложный сигнал , который поступает на льтр 4 нижних частот, где выдел ютс  полезные составл ющие, там что на вход вольтметра 5 поступает напр жение

и --и ц + Uj cosSZ t.

Вольтметр 5 измер ет отдельно посто н«|ук составл ющую напр жени  оц и действуккцее зиачение переменной составл ющей. Затем определ ют отношение переменной составл ющей к посто нной и. подстраивают час- . тоту и генератора б так, чтобы,выполн лось условие (2),определ ют частотомером 9 частоту генератора б,.определ ют по формуле (1) дорротность Q,a затем и коэффициент поглощени  oL по формуле

f

(3)

где с - скорость распространени  ультразвука в среде.

Лини  7 задержки и усилитель-ограничитель 8 служат дл .фоЕЖировани  коммутирующего сигнала пр моугольной формы, синфазного с несущими

0 колебани ми на выходе интерферо-метрической камеры 2 и необходимого дл  нормальной работы детектора 3.

Фильтр 4,предназначен дл  фильтрации побочных продуктов детектиро5 вани .

Если теперь коэффициент поглощени  изменитс  в некоторых пределах, то дл  выполнени  услови  (2) потребуетс  изменить частоту Q на вели0 чину 9, меньшую, чем значение Я . Так, при изменении ci на 20% отношение Д51/Й не превысит: 0,1. Это означает , что определить изменение коэфг фициента поглощени  можно быстрее,

5 чем известньт способом. Причем, чем меньше изменение коэффициента cL , тем выше точность измерений.

Использование способа позволит повысить точность измерений на 1015% .

0

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА,, заключающийся в том, что помещают исследуемую среду в интерферометрическуюкамеру, возбуждают в ней непрерывные ультразвуковые колебания, изменяют частоту и фиксируют значе-. ния двух близких частот: первой, соответствующей резонансу, второй для которой амплитуда сигнала ослабляется в Ϋ2 раз по сравнению с ее значением при резонансе, и по разности этих частот судят о коэффициенте поглощения ультразвука, отличающий с я тем, что, с целью повыиения точности измерений изменения коэффициента поглощения, ультразвуковые колебания на резонансной частоте модулируют по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналом с коэффициентом модуляции m , прешедший через среду сигнал детектируют и измеряют.постоянное напряжение и действующее значение переменного напряжения с частотой модуля,.ции, в качестве второй частоты выбирают одну из боковых частот в спектре модулированных колебаний, об ослаблении сигнала в ΎΤ раз на второй частоте, судят по достижению отношения измеренных переменного и постоянного напряжений значения m/2VT npH изменении частоты мо.дуляции, а разность частот полагают равной частоте модуляции. ·