SU1272123A1 - Интерферометр дл измерени поглощени ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  поглощени  ультразвука. Целью изобретени   вл етс  повьшзение производительности и помехозащищенности путем вьщелени  максимальных значений модулирующего сигнала не только при возрастании, но и при увеличении его амплитуды. В интерферометре генератор возбуждает пьезоизлучатель, который излучает ультразвуковые волны в исследуемое вещество, помещенное в камеру. Ультразвук частично отражаетс  от пьезоприемника , частично преобразуетс  им в электрические колебани , которые поступают на усилитель-детектор. Процесс измерени  начинаетс  с запуска генератора одиночных импульсов, которьй вьфабатываемым им импульсом приводит в исходное рабочее состо ние интегратор и программный счетчик и запускает ждущий мультивибратор. На обкладках пьезоприемника развиваетс  переменное напр жение, максимумы модул  которого соответствуют акустическому резонансу столбика среды между пьезоизлучателем и пьезоприемником и повтор ютс  при изменении длины столбика на каждую полуволну ультразвука. С выходов блоков выделени  максимумов положиа S тельных и отрицательных импульсов сигналы поступают на входы измерите (Л л  отношений, с которого сигнал пос ступает на интегратор. Интегратор начинает интегрировать поступающий на его вход сигнал после прихода на его вход запускающего импульса с второго выхода программного счетчиN9 ка импульсов, вьздаваемого после при хода на его третий вход второго по счету короткого положительного импульса с выхода формировател  нулеto вых смещений. Получаемое на выходе оо интегратора напр жение измер етс  цифровым вольтметром. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  измерени  поглощени  ультразвука. Цель изобретени  - повьшение производительности и помехозащищенности путем вьщелени  ма.ксимальных значений модулирунщего сигнала не только при возрастании, но и при увеличении его амплитуды. На фиг. 1 изображен интерферометр дл  измерени  поглощени  ультразвука; на фиг. 2 - временные диаграммы интерферометра. Интерферометр дл  измерени  поглощени  ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1, пьезоизлучатель 2 и пьезоприемник 3, расположенные в камере 4, и усилитель-детектор 5, блок 6 перемещени  пьезоприемника 3, последовательно соединенные блок 7 выделени  положительных импульсов, соединенный с выходом усилител -детектора 5, блок 8 выделени  максимумов положительных импульсов с формирователем 9 нулевых смещений, последовательно соединенные блок 10 выделени  отрицательных импульсов, соединенный с выходом усилител -детектора 5, блок 11 выделени  максимумов отрицательных импульсов, измеритель 12 отношений , первым входом соединенный с выходом блока 8 вьщелени  максимумов положительных импульсов, вторым входом - с выходом блока 11 выделени  максимумов отрицательных импульсов, последовательно соединенные генератор 13 одиночных импульсов и мультивибратор 14, последовательно соединенные программный счетчик 15 импульсов, первым входом соединенный с выходом генератора 13 одиночньск импульсов, вторым входом - с вьпсодом ждущего мультивибратора 14, третьим входом - с вторыми выходами блока 8 вьзделени  максимумов 11оложительк ых импульсов с формирователем 9, и час тотомер 16, вторым входом соединенный с выходом усилител -детектора 5 Последовательно соединены интегратор 17, первым входом соединенный с выходом генератора 13 одиночньж импульсов, вторым входом - с вторым выходом программного счетчика 15 им пульсов, третьим входом - с выходом измерител  12 отношений, и цифровой вольтметр 18, вторым входом соедане 23 С блоком 6 перемещений, выход ждущего мультивибратора 14 соединен с входом блока 6 перемещений, а второй выход блока 8 выделени  максимумов положительных импульсов с формирователем 9 нулевых смещений соединен с вторьм входом блока 11 вьщелени  максимумов отрицательных импульсов . Предусмотрено введение формировател  19 амплитуд, вход которого соединен с вькодом усилител -детектора 5,а выходы - с вторыми входами блоков 7 и 10 вьщелени  положительных и отрицательных импульсов. Второй выход блока 8 вьщелени  максимумов положительных импульсов  вл етс  выходом формировател  9 нулевых смещений , Интерферометр дл  измерени  поглощени  ультразвука работает следующим образом. После включени  генератор 1 начинает вырабатывать высокочастотное напр жение, подаваемое на пьезоизлучатель 2, который излучает ультразвуковые волны распростран ющиес  в исследуемом веществе, помещенном в камере 4. Ультразвук частично отражаетс  от пьезоприемника 3, частично преобразуетс  им в электрические колебаний, усиливаемые и детектируемые усилителем-детектором 5. Процесс измерени  начинаетс  с запуска генератора 13 одиночных импульсов.Вырабатываемый им импульс приводит в исходное рабочее состо ние (сброс) интегратор 17 и программный счетчик 15 импульсов и запускает ждущий мультивибратор 14. Сформированный ждущим мультивибратором 14 импульс запускает программный счетчик 15 импульсов и блок 6 перемещени , который с посто нной скоростью начинает перемещать пьезоприемник 3 относительно пьезоизлучател  2 на фиксированном рассто нии L На обкладках пьезаприемника 3 развиваетс  переменное напр жение, максимумы модул  которого соответствуют акустическому резонансу столбика среды между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 3 и повтор ютс  при изменении длины столбика на каждую полуволну (i/2 ультразвука. Максимумы по .лучаютс  при длине столбика среды, отличак цейс  от указанного на четверть длины волны /4 ультразвука. Огибающа  переменного напр жени  выдел етс  усилителем-детектором 5 выходное напр жение которого изобр жено на.фиг. 2а. По определению коэффициент погл щени  ультразвука может быть найде по формуле fh о/aibtta Величина /| /4 через фиксированное рассто ние L и число дпин полуволн N, укладывакицихс  на этом рассто нии , выразитс  Так как отношение -- const , при интегрировании N th -т -выходе интегратора 17 величина выд ваемого им напр жени  будет А. )t, (3 - (1ь где - посто нна  интегрировани ; t - врем  интегрировани , которое можно выразить через период Т след вани  максимумов выходного сигнала усилител -детектора 5 или через их частоту следовани  V : N.T - -f Тогда коэффициент поглощени  ультра звука через введенные параметры может быть определен по формуле 2N tV 2N t V-} Так как . -- R const, Таким образом, по измерению напр жени  интегрировани  и частоты изменени  сигнала при заданных константах и L возможно определение коэффициента поглощени  ультразвука Дл  этого на первом и втором выхода формировател  19 амплитуд вырабатываютс  короткие положительные им (4 ( 5) 234 пульсы, соответствующие отрицательным и положительным амплитудам входного напр жени  (фиг.2Э,)). В момент поступлени  короткого положительного импульса на вход блока 7 вьщелени  положительных импульсов на его второй вход одновременно поступает экстремальное значение положительного полупериода входного напр жени , которое запоминаетс  и хранитс  на выходе этого блока 7 в течение одного периода Т (фиг. 2г). В момент поступлени  короткого положительного импульса на вход блока 1О выделени  отрицательных импульсов на его второй вход одновременно поступает экстремальное значение отрицательного полупериода входного напр жени , которое запоминаетс  и хранитс  на выходе этой схемы в течение одного периода Т (фиг.2д). При выработке формирователем 9 нулевых смещений коротких импульсов (фиг.2е) в момент изменени  знака входного напр жени  блоки 8 и 11 вьщелени  максимумов запоминают в течение одного и того же периода Tj значени  положительного и отрицателью ного напр жени  соответственно |(фиг.2ж;з). С выходов блоков 8 и 11 выделени  максимумов сигналы поступают на входы измерител  12 отношений , который определ ет логарифм отношени  двух входных сигналов (фиг.2и). С выхода измерител  12 сигЯал поступает на вход интегратора 17. Последний начинает интегрировать поступаюций на его вход сигнал после прихода на его вход запускающего импульса с второго выхода программного счетчика 15 импульсов, выдаваемого после прихода на его третий вход второго по счету короткого положительного импульса с выхода формировател  9 нулевых смещений (фиг.2к). Получаемое на выходе интегратора 17 напр жение (фиг.2л) измер етс  цифровым вольтметром 18 по приходу на его стартовый вход импульса с выхода блока 6 перемещений, выдаваемого этим блоком по окончании перемещени  пьезоприемника 3 на фиксированном рассто нии L. Измерение частоты изменени  напр жени  осуществл етс  частотомером 16 по приходу на его вход импульса выхода программного счетчика 15

импульсов, формирующего этот импульс по второму преднабору последовательности коротких положительных импульсов с выхода фop шpcнaтeл  9 нзшевых смещений в момент времени, когда пьезоприемник 3 находитс  приблизительно посредине перемещени  L.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Интерферометр дл  измерени  поглощени  ультразвука, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор, пьезоизлучатель и пьезоприемник, расположенные в камере интерферометра, и усилительдетектор , блок перемещени  пьезоприемника , последовательно,соединенные блок вьщелени  положительных импульсов , соединённый с выходом усилител -детектора , и блок вьщелени  максимумов положительных импульсов, последовательно соединенные блок вьщелени  отрицательных импульсов, соединенный с выходом усилител детектора , и блок выделени  максимумов отрицательных импульсов, измеритель отношений, входами соединенньш с выходами блоков выделени  максимумов, отличающийс  тем, что, с целью .повьшени  производительности и помехозащищенности, он снабжен последовательно соединенными генератором одиночных импульсов и ждупщм мультивибратором, последовательно соединенными программным счетчиком импульсов, первым входом соединенным с выходом генератора одиночных импульсов, вторым входом с выходом ждущего мультивибратора,

   и частотомером, вторым входом соединенным с выходом усилител -детектора , последовательно соединенными интегратором, первым входом соединенным с выходом генератора одиночных импульсов, вторым входом - с вторым выходом программного счетчика импульсов, третьим входом - с выходом измерител  отношений, и цифровьм вольтметром, вторым входом

   соединенным с блоком перемещений, блок выделени  максимумов положительных импульсов выполнен с формирователем нулевых смещений, второй вход которого соединен с выходом

   усилител -детектора, второй выход с вторым входом блока выделени  максимумов отрицательных импульсов, и с третьим входом программного счетчика импульса, а выход ждущего

   мультивибратора соединен с входом блока перемещений.

   / X .t

   V/

   е

   ж 3

   и

   t

   t

   t t

   Фиг. 2