SU1272122A1 - Устройство дл измерени коэффициента поглощени и скорости распространени ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  анализа свойств и состава растворов по их акустическим параметрам . Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерений. В устройстве генератор возбуждает излучающий ультразвуковой преобразователь , который излучает ультразвуковые волны в исследуемую среду, заполн ющую измерительную камеру. Последние принимаютс  приемным ультразвуковым преобразователем и через линейный усилитель поступают на второй вход фазового детектора, на первый вход которого подаетс  сигнал генератора, сдвинутый по фазе дискретным и аналоговым фазовращател ми . С выхода фазового детектора сигнал поступает на вход генератора. Дискретный фазовращатель периодичес ки по сигналам таймера генерирует скачки фазы величиной 7Т/2, которые компенсируютс  за счет перестройки генератора по цепи отрицательной обратной св зи. Уровни амплитуд, соответствующие различным состо ни м дискретного фазовращател , вьдел ютс  с помощью амплитудного детектора и фиксируютс  с помощью управл емого от таймера коммутатора и фиксатора уровней. На выходах дифференциального усилител  образуетс  сигнал разности амплитуд, который поступает на управл ющий вход аналогового фазовращател  в качестве сигнала отрицательной обратной св зи, в результате чего аналоговый фазовращатель устанавливаетс  в положение, а при котором сигналы на выходе дифференциального усилител  равны нулю. С/ При этом среднее арифметическое знас чение двух частот, соответствующих двум состо ни м дискретного фазовращател , измер емых частотомером, точно соответствует середине пика амплитудно-частотной характерстики 1ч: резонаторной  чейки. Измер емое знач Is: чение частоты однозначно св зано со скоростью распространени  ультразвука пи/21, где f - измер емое к; значение частоты дл  п-го резонанск: ного пика, и - скорость ультразвука, 1 - рассто ние между ультразвуковыми преобразовател ми. Величина девиации частоты 2f однозначно св зана с коэффициентом поглощени  ol. следующим соотношением: 2д /fn d/l/TI+B, где А длина ультразвука, В - посто нна , котора  характеризует потери энергии в резонаторной  чейке.. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерителной технике и может быть использован дл  анализа свойств и состава растворов по его акустическим параметрам

Известно устройство дл  измерени  коэффициента поглощени  и скорости распространени  ультразвука, содержащее измерительную камеру посто нной длины с излучающим и приемным ультразвуковыми преобразовател ми, генератор, выход которого соединен с излучающим ультразвуковым преобразователем , частотомер, вход которого соединен с выходом генератора, измеритель девиации частоты, вход которого соединен с выходом генератора, дискретньй фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, и фазовый детектор 1.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерений i

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  кэффициента поглощени  и скорости распространени  ультразвука, содержащее измерительную камеру посто нной длины с излучающим и приемным ультразвуковыми преобразовател ми, генератор, выход которого соединен излучающим ультразвуковым преобразователем , частотомер, вход которого соединен с выходом генератора, измеритель девиации частоты, вход которого соединен с выходом генератора, дискретный фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, и фазовый детектор, снабжено аналоговым фазовращателем, вход которого соединен с выходом дискретного фазовращател , а выход - с первым входом фазового детектора, последовательно соединенными линейным усилителем , вход которого соединен с выходом приемного ультразвукового преобразовател , амплитудным детектором , коммутатором, фиксатором уроней и дфференциальным усилителем, выход которого соединен с управл ющим входом аналогового фазовращател , и таймером, выход которого соединен с входами частотомера, измерител  девиации частоты, дискретного фазовращател  и коммутатора, второй вход фазового детектора соединен с

выходом линейного усилител , а выход - с входом генератора.

На чертеже изображена структурна  схема устройства дл  измерени 

коэффициента поглощени  и скорости распространени  ультразвука.

Устройство содержит измерительную камеру 1 посто нной длины с излучающим 2 и приемным 3 ультразвуковыми преобразовател ми, генератор 4, выход которого соединен с излучающим ультразвуковым преобразователем 2, частотомер 5, вход которого соединен с выходом генератора 4, измеритель 6 девиации частоты , вход которого соединен с выходом генератора 4, дискретный фазовращатель 7, вход которого соединен с выходом генератора 4, фазовый детектор

8, аналоговьш фазовращатель 9, вход которого соединен с выходом дискретного фазовращател  7, а выход - с первым входом фазового детектора 8, последовательно соединенные линейный

усилитель 10, вход которого соединен с выходом приемного ультразвукового преобразовател  3, амплитудный детектор 11, коммутатор 12, фиксатор 13 уровней и дифференциальный усилитель 14, выход которого соединен с входом аналогового фазовращател  9, и таймер 15, выход которого соединен с входами частотомера 5, измерител  6 девиации частоты, дискретного фазовращател  7 и коммутатора 12. Второй вход фазового детектора 8 соединен с выходом линейного усилител  10, а вьпсод - с входом генератора 4.

Устройство работает следующим образом.

Напр жение генератора 4 возбуждает излучающий ультразвуковой.преобразователь 2, который излучает

ультразвуковые волны, распростран ющиес  в исследуемой среде, заполн ющей измерительную камеру 1, Ультразвуковые волны преобразуютс  в электрические колебани  приемным

ультразвуковьм преобразователем 3, усиливаютс  линейным усилителем 10 и пост5гпают нз. второй вход фазового детектора 8, на первый вход которого подаетс  сигнал генератора 4, сдвинутый по фазе дискретным фазовращателем 7 и аналоговым фазовращателем 9.

С выхода фазового детектора 8 сигнал уровн , пропорциональный разности фаз входных сигналов, поступа31 ет на вход генератора 4 в качестве сигнала отрицательной обратной св зи обеспечивающей автоматическое поддержание режима, при котором разности фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора 8, равны нулю. Дискретный фазовращатель 7 периодически по сигналам таймера 15 генерирует скачки фазы величиной //2, которые компенсируютс  за счет перестройки генератора по цепи отрицательной обратной св зи. Уровни амплитуд, соответствующие различным состо ни м дискретного фазовращател  7, вьщел ютс  с помощью амплитудного детектора 11 и фиксируютс  с по мощью управл емого от таймера 15 ком мутатора 12 и фиксатора 13.уровней н соответствующих входах дифференциаль ного усилител  14. На выходе дифференциального усили тел  14 образуетс  сигнал разности амплитуд, который поступает на управ л ющий вход аналогового фазовращател  9 в качестве сигнала отрицательной обратной св зи, в результате чего аналоговый фазовращатель 9 уста навливаетс  в положение, при котором сигнал на выходе дифференциального усилител  14 равен нулю. При этом среднее арифметическое значение двух частот, соответствующих двум состо ни м дискретного фазовращател  7, измер емых частотомером 5, точно соответствует середине пика амплитудно-частотной характеристики резонаторной  чейки. Измер емое значение частоты однозначно св зано со скоростью распространени  ультразвука следун цим соотношением: . где f - измер емое значение частоты дл  п-го резонансного пика; и - скорость ультразвука, м/с; 1 - рассто ние между ультразвуковыми преобразовател ми 2 и 3, которое посто нно. Величина девиации частоты 2f одно значно св зана с коэффициентом погло щени  оС ультразвука в исследуемой жидкости следующим соотношением: Ь - 4- - в, где А - длина ультразвуковой волны; 224 В - посто нна , котора  характеризует потери энергии в резонаторной  чейке, не обусловленные поглощекмем ультразвука в жидкости. Введение отрицательной обратной св зи, осуществл ющей автоматическую настройку на середину пиков резонаторной  чейки по признаку равенства амплитуд, измер емых на противоположных крупных склонах амплитудно-частотной характеристики, фиксаци  двух точек, в которых измер ютс  частоты, отсто щие на величину полосы пропускани  резонаторной  чейки , и осуществление жесткой синхронизации таймером 15 частотомера 5, измерител  6 девиации частоты, дискретного фазовращател  7 и коммутатора 12 позвол ет повысить точность измерений при использовании предлагаемого устройства. Фо-рмула изобретени  Устройство дли измерени  коэффициента поглощени  и скорости распространени  ультразвука, содержащее измерительную камеру посто нной длины с излучающим и приемным ультразвуковыми преобразовател ми, генератор, выход которого соединен с излучающим ультразвуковым преобразователем, частотомер, вход которого соединен с выходом генератора, измеритель девиации частоты, вход которого соединен с выходом генератора, дискретный фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, и фазовый детектор, отличающе е с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, оно снабжено аналоговым фазовращателем, вход которого соединен с выходом дискретного фазовращател , а выход - с первым входом фазового детектора, последовательно соединенными линейным усилителем, вход которого соединен с выходом приемного ультразвукового преобразовател , амплитудным детектором , коммутатором, фиксатором уровней и дифференциальным усилителем, выход которого соединен с управл ющим входом аналогового фазовращате , и таймером, выход которого соеинен с входами частотомера, измеител  девиации частоты, дискретно512721226

го фазовращател  и коммутатора, вто- с выходом линейного усилител , а оой вход фазового детектора соединен выход - с входом генератора.

Claims (1)

1. Фо-рмула изобретения

   Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука, содержащее измерительную камеру постоянной длины с излучающим и приемным ультразвуковыми преобразователями, генератор, выход которого соединен с излучающим ультразвуковым преобразователем, частотомер, вход которого соединен с выходом генератора, измеритель девиации частоты, вход которого соединен с выходом генератора, дискретный фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, и фазовый детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено аналоговым фазовращателем, вход которого соединен с выходом дискретного фазовращателя, а выход - с первым входом фазового детектора, последовательно соединенными линейным усилителем, вход которого соединен с выходом приемного ультразвукового преобразователя, амплитудным детектором, коммутатором, фиксатором уровней и дифференциальным усилителем, выход которого соединен с управляющим входом аналогового фазовращателя, и таймером, выход которого соединен с входами частотомера, измерителя девиации частоты, дискретно5 1272122 « го фазовращателя и коммутатора, вто- с выходом линейного усилителя, а о ой вход фазового детектора соединен выход - с входом генератора.