SU1107040A1

SU1107040A1 - Device for measuring ultrasound absorption coeficient

Info

Publication number: SU1107040A1
Application number: SU833557448A
Authority: SU
Inventors: Рафаэль Романович Валетов; Виталий Нормухамедович Худайбердыев; Иосиф Исаакович Шиндер
Original assignee: Отдел Теплофизики Ан Узсср
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1983-02-28
Publication date: 1984-08-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ И СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее соединенные последовательно генератор управл ющего напр жени , перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные дл установки в измерительную камеру, усилитель и линейный детектор, усилитель посто нного тока, пиковый детектор, осциллограф и подклшченньй к выходу перестраиваемого генератора частотомер , отличающеес тем, что, с целью повьппени быстродействи , оно снабжено соединенными последовательно с усилителем посто нного тока компаратором и формирователем стоп-метки, подключенным к йходу генератора управл ющего напр жени , и подключенным к частотомеру цифропечатающим устройством, 9 пиковый детектор включен между вторым выходом усилител посто нного тока и вторым входом компаратора, а линейный детектор подключен к усилителю посто нного тока и к осцилло% графу.DEVICE FOR MEASUREMENT OF ABSORPTION AND VELOCITY DISTRIBUTION OF ULTRASOUND, comprising connected in series generator control voltage tunable oscillator emitting and receiving transducers are designed for installation in a measuring chamber, an amplifier and a linear detector, the amplifier DC, the peak detector, oscilloscope and podklshchenny to the output of a tunable oscillator frequency meter, characterized in that, in order to increase speed, it is equipped with connected Conveniently with a DC amplifier, a comparator and a stop-tag former connected to a control voltage generator input and a digital printing device connected to the frequency meter, 9 a peak detector is connected between the second output of the DC amplifier and the second comparator input, and a linear detector is connected to dc amplifier and oscilloscope graph.

Description

О 4iik Изобретение относитс к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в химической про мьгашенности, в научно-исследовател ских и заводских лаборатори х дл анализа свойств и состава растворо по его акустическим параметрам, а также дл непрерывной регистрации этих параметров. Известно устройство дл измереНИН коэффициента поглощени и скор ти распространени ультразвука, содержащее измерительную камеру с приемным и излучак дим пьезопреобразовател ми , перестраиваемый гене ратор, частотомер, усилитель, лине ный детектор и измерительный блок настройки, частоты 11Недостатком данного устройства вл етс отсутствие достаточного в временного разрешени при регистра ции быстропротекающих процессов, что обусловлено необходимостью накапливать большое число периодов качани частоты дл достаточного усреднени . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс устройство, дл измерени коэффициента поглощени и скорости распространени ультразвука, содержащее соединенны последовательно генератор управл ю щего напр жени , перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные дл установки в измерительную камеру , усилитель и линейный детектор , усилитель посто нного тока, пиковый детектор, осциллограф и по ключенный к йыходу перестраиваемог генератора частотомер 23. Недостатком известного устройст ва вл етс низкое временное разрешение при регистрации быстропротекающих процессов при быстрых изменени х поглощени , что св зано с осуществлением настройки дл определенной величины максимзгма резонансного пика, т.е. при фиксированном коэ М ициенте поглощени . Пр изменении коэффициента поглощени необходима нова настройка. Целью изобретени вл етс увеличение временного разрешени при регистрации быстропротекакщих процессоз , Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл измерени коэффициента поглощени и скорости распространени ультразвука, содержащее соединенные последовательно генератор управл ющего напр жени , перестраиваемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, предназначенные дл установки в измерительную камеру, усилитель и линейный детектор, усилитель посто нного тока, пиковый детектор, осциллограф и подключенный к выходу пе рестраиваемого генератора частотомер , снабжено соединенными последовательно с усипителем посто нного тока компаратором и формирователем стоЦ-метки, подключенным к входу генератора управл ющего напр жени , и подключенным к частотомеру цифропечатающим устройством, пиковый детектор включен между вторым выходом усилител посто нного тока и вторым входом компаратора, а ли- . нейный детектор подключен к усилителю посто нного тока и к осциллог$ )афу. На чертеже представлена структурна схема устройства. Устройство дл измерени коэффициента поглощени и скорости распространени уль.тразвука содержит соединенные последовательно генератор 1 управл ющего напр жени , перестраиваемый генератор 2, излучающий и приемньй преобразователи 3 и 4, предназначенные ДЛ установки в измерительную камеру 5, усилитель 6, линейньш детектор 7, усилитель 8 посто нного тока, компаратор 9 и формирователь 10 стоп-метки , подключенный к входу генератора 1 управл ющего напр жени включенный между BTopbiM выходом усилител 8 посто нного тока и вторым входом компаратора 9, пиковый детектор 11, соединенн зш последова-1 тельно с перестраиваемым генератором 2 частотомер 12 и цифропечатающее устройство 13 и подключенный к выходу Линейного детектора 7 осциллограф 14. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 управл .-ощего напр жени воздействует на вход перестраиваемого генератора 2, на выходе которого фсрмкруатс периодический линейно измен ющийс по частоте сигнал. Этот сигнал поступает на излучаклций преобразователь 3,About 4iik The invention relates to the field of ultrasound measurements and can be used in chemical industry, in research and development laboratories and factory laboratories for analyzing the properties and composition of solutions by its acoustic parameters, as well as for continuous recording of these parameters. A device for measuring NINS of the absorption coefficient and speed of ultrasound propagation is known, which contains a measuring chamber with receiving and emitting piezoconverters, a tunable generator, a frequency meter, an amplifier, a linear detector and a measuring tuner, and a frequency of 11 when registering fast processes, due to the need to accumulate a large number of periods of frequency oscillations for sufficient averaging . The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for measuring the absorption coefficient and velocity of ultrasound propagation, comprising a control voltage generator connected in series, a tunable oscillator, radiating and receiving transducers intended for installation in a measuring chamber, amplifier and linear detector, dc amplifier, peak detector, oscilloscope and variable frequency oscillator tuned by oscillator. 23. Frequency A known device is a low temporal resolution when registering fast processes with rapid changes in absorption, which is associated with making adjustments for a certain magnitude of the peak of the resonant peak, i.e. with a fixed coefficient of absorption. Changing the absorption coefficient requires a new setting. The aim of the invention is to increase the time resolution when registering fast processions. The goal is achieved in that the device for measuring the absorption coefficient and ultrasound propagation velocity, containing a control voltage generator connected in series, a tunable generator, emitting and receiving transducers intended for installation in the measuring camera, amplifier, and linear detector, DC amplifier, peak detector, oscilloscope, and connected A frequency meter connected to the output of the generator being tuned, connected in series with a DC booster with a comparator and a stop-clock generator connected to the input of the control voltage generator and connected to the frequency meter by a digital printer, a peak detector is connected between the second output of the DC amplifier and the second input of the comparator, and whether -. The linear detector is connected to a DC amplifier and to an oscillograph). The drawing shows a block diagram of the device. A device for measuring the absorption coefficient and ultrasound propagation velocity contains a control voltage generator 1 connected in series, a tunable generator 2, emitting and receiving transducers 3 and 4, intended for DL installations in the measuring chamber 5, amplifier 6, line detector 7, amplifier 8 a direct current, a comparator 9 and a stop mark driver 10 connected to the input of the control voltage generator 1 connected between the BTopbiM output of the DC 8 amplifier and the second input of the comparator Ator 9, peak detector 11, connected in series with frequency generator 12 tunable by generator 2 and digital printing device 13 and oscilloscope 14 connected to the output of Linear detector 7. The device operates as follows. The control-voltage generator 1 acts on the input of the tunable generator 2, at the output of which a static oscillating signal is a periodic, linearly varying in frequency. This signal is sent to the transmitter 3,

который формирует в измерительной киберферометрической камере 5 акус-. тические колебани . Ультразвуковые колебани преобразуютс приемным преобразователем 4 в электрические колебани , амплитудно модулированные в соответствии с амплитудночастотной характеристикой измерительной камеры 5. Электрический сигнал усиливаетс усилителем 6, детектируетс линейным детекторомwhich forms in the measuring cyberferometric chamber 5 akus-. tic fluctuations. Ultrasonic vibrations are converted by the receiving transducer 4 into electrical oscillations amplitude modulated in accordance with the amplitude-frequency characteristic of the measuring chamber 5. The electrical signal is amplified by the amplifier 6, detected by a linear detector

7и подаетс на вход усилител 8 посто нного тока. С первого выхода усилител 8 посто нного тока сигнал поступает на первый вход компарато ра 9, а с второго выхода - на пиковый детектор 11, который запоминает максимальное значение сигнала.7 and is fed to the input of the DC amplifier 8. From the first output of the DC amplifier 8, the signal goes to the first input of the comparator 9, and from the second output to the peak detector 11, which stores the maximum value of the signal.

8пиковом детекторе 11 имеетс делитель напр жени , за счет которого коэффициент передачи пикового детектора равен 0,7071. В моменты сравнени напр жений на выходе усилител 8 посто нного тока и на выходе пикового детектора 11 компаратор 9 вырабатывает сигнал, запускающий формирователь 10 стоп-метки. Последний формирует горизонтальный участок необходимой длительности на нарастакидем участке пилообразного напр жени генератора 1 управл ющего напр жени , останавлива тем самым изменение частоты в заданном участке резонансной кривой (0,7071 от резонансного пика) измерительной камеры 5. В момент остановки изменени частоты запускаетс частотомер 12, по окончании измерени цифропечатающее устройство 13 фиксирует результат.An 8 peak detector 11 has a voltage divider, due to which the peak detector gain is 0.7071. At times of comparison of the voltages at the output of the dc amplifier 8 and at the output of the peak detector 11, the comparator 9 generates a signal that triggers the stop mark driver 10. The latter forms a horizontal section of the required duration on the top section of the sawtooth voltage of the control voltage generator 1, thereby stopping the frequency change in a given section of the resonance curve (0.7071 from the resonance peak) of the measuring chamber 5. At the moment the frequency change stops, the frequency meter 12, starts at the end of the measurement, the digitizer 13 records the result.

Б течение цикла изменени частоты измер ютс две частоты f и 2 с обоих склонов резонансной кривой, а в пиковом детекторе 11 запоминаетс текущее значение максимума резонансной кривой.In the course of the frequency change cycle, two frequencies f and 2 are measured from both slopes of the resonance curve, and the peak detector 11 stores the current value of the maximum of the resonance curve.

Полусумма частот f и f дает частоту резонансного пика и определ етс скоростью ультразвука в исследуемой средеThe sum of the frequencies f and f gives the frequency of the resonance peak and is determined by the ultrasound velocity in the medium under study.

1one

С WITH

И)AND)

2пх2px

где п - номер резонансного пикаwhere n is the number of resonant peak

X - длина измерительной камеры. Разность частот f и „ Дает ширину резонансного пика, однозначно св занную с энергопотер ми в измерительной камере 5. При условии высокой добротности измерительной камеры 5 коэффициент поглощени ультразвука .определ етс по формулеX is the length of the measuring chamber. The difference between the frequencies f and "gives the width of the resonant peak, uniquely associated with the energy loss in the measuring chamber 5. Under the condition of a high quality factor of the measuring chamber 5, the absorption coefficient of ultrasound is determined by the formula

()()

oL- (2)oL- (2)

Использование изобретени позвол ет повысить быстродействие при регистрации быстропротекакщих процессов при изменении как отдельно скорости и поглощени , так и одновременно этих двух параметров во всем доступном интерферометру диапазоне характерных времен.The use of the invention allows to increase the speed when registering fast processes when changing both the speed and absorption separately, and simultaneously these two parameters in the entire range of characteristic times available to the interferometer.

Claims

DEVICE FOR MEASURING ABSORPTION COEFFICIENT AND ULTRASOUND PROPAGATION SPEED, which contains a control voltage generator connected in series, a tunable generator, radiating and receiving transducers designed for installation in a measuring chamber, amplifier and linear detector, DC amplifier, peak detector, oscilloscope and connected oscilloscope tunable frequency generator output, characterized in that, in order to improve performance, it is equipped with connected follower but with a DC amplifier, a comparator and a stop-label driver connected to the input of the control voltage generator, and a digital printing device connected to the frequency meter, a peak detector is connected between the second output of the DC amplifier and the second input of the comparator, and the linear detector is connected to the DC amplifier and Oscillo about the graph. ⁼ >