SU1404924A1 - Устройство дл измерени скорости распространени и коэффициента поглощени ультразвука - Google Patents

Description

4:

СО

ьо

N;

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м и может быть использовано в химической промышленности и биотехнологии , в научно-исследовательских и заводских лаборатори х дл  анализа свойств сред с широким диапазоном акустических параметров.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства .

Устройство содержит измерительную камеру 1 с излучаюшим 2 и приемным 3 ультразвуковыми преобразовател ми, генератор 4, усилитель 5 низкой частоты, фазовый детектор 6, первый 7 и второй 8 смесители , первые входы которых соединены с выходом генератора 4, второй вход первого смесител  7 соединен с вь ходом приемного ультразвукового преобразовател  3, а выход - с входом усилител  5 низкой частоты , выход которого соединен с первым входом фазового детектора 6, выход которого соединен с управл юшим входом генератора 4, последовательно соединенные генератор 9 сигналов с эталонным сдвигом фаз и коммутатор 10, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 6, формирователь 11 меандра, св занный выходом с управл юш,им входом коммутатора 10, второй вход которого и вход формировател  11 меандра соединены с вторым выходом генератора 9 сигналов с эталонным сдвигом фаз, соединенные по входам излучаюш,ий ультразвуковой преобразователь 2, частотомер 12 и измеритель 13 девиации частоты, перестраиваемый полосовой фильтр 14, вход которого соединен с выходом смесител  8, а выход - с входом излучаю- шего ультразвукового преобразовател  2, управл ющие входы частотомера 12 и измерител  13 девиации частоты соединены с выходом формировател  11 меандра; управл ющий вход перестраиваемого полосового фильтра 14 соединен с выходом фазового детектора 6, а второй вход смесител  8 - с вторым выходом генератора 9 сигналов с эталонным сдвигом фаз.

Контуры перестраиваемого полосового фильтра 14 и генератора 4  вл ютс  взаимно-сопр женными и средн   частота полосы пропускани  полосового фильтра 14 во всем диапазоне рабочих частот отличаетс  от частоты генератора 4 приблизительно на величину FH, а ширина полосы пропускани  фильтра меньше 2Рн.

Устройство работает следующим образом .

Сигналы частоты с выхода генератора 4 и частоты FH с выхода генератора 9 с эталонным сдвигом фаз преобразуютс  смесителем 8 и полосовым фильтром 14 в сигнал суммарной или разностной частоты Гр±Р , поступающий на вход излучающего преобра- зовател  2, который излучает ультразву

5

0

0 0

Q

5 где.п 1 0

5

ковые волны, распростран ющиес  в измерительной камере 1 с исследуемой средой . Ультразвуковые волны воздействуют на приемный преобразователь 3, на выходе которого образуютс  электрические колебани , поступающие на сигнальный второй вход первого смесител  7, на опорный первый вход которого поступает синусоидальный сигнал с выхода генератора 4. Сигнал частоты FII, сформированный на выходе смесител  7 и промодулированный по фазе за счет свойств исследуемого раствора, усиливаетс  усилителем 5 низкой частоты и поступает на первый вход фазового детектора 6, на второй вход которого поступает сигнал, промодулированный по фазе на величину

-|- двухуровневым сигнало.м типа меандр, поступающим с выхода формировател  11 меандра на управл ющий вход коммутатора 10, который коммутирует на выход попеременно сигналы то с первого, то с второго выходов генератора 9 сигналов с эталонным сдвигом фаз.

Напр жение с выхода фазового детектора 6 поступает ,на управл ющие входы генератора 4 и полосового фильтра 14 в качестве сигнала отрицательной обратной св зи в системе фазовой автоматической подстройки частоты, обеспечивающей стабилизацию частоты fp±F в двух точках фазочас,- тотной характеристики п-го резонанса (ФЧХ) измерительной камеры 1, отличающихс  от центральной точки ФЧХ с нулевой фазой на ± -|--. При поступлении сигнала с второго выхода генератора 9 на второй вход фазового детектора 6 система ФАПЧ настраиваетс  на точку ФЧХ, в которой разность фаз между сигналами на входе и сигналом на выходе измерительной камеры 1 равна . Это достигаетс  предварительной настройкой фазового детектора 6. При поступлении на второй вход фазового детектора 6 с первого выхода генератора 9 сигнала с фазой, отличающейс  от фазы сигнала на втором выходе на ±, система ФАПЧ настраиваетс  на точку ФЧХ с фазой

о± . Таким образом, обеспечиваетс  .модул ци  разности фаз между сигналом на входе и сигналом на выходе измерительной камеры 1. Возникающую при этом девиацию частоты 7f«. обратно пропорциональную добротности измерительной камеры 1 с исследуемой средой, измер ет измеритель 13 девиации частоты, а частотомер 12 измер ет среднее значение частоты „

Скорость ультразвука С определ ют по среднему значению частоты „ из следующего соотношени ;

  п.-2

(1,

номер резонанса;

рассто ние между ультразвуковыми

преобразовател ми, которое посто нно .

Номер п определ ют из следующего соотношени :

п In

(2)

Частоту X измер ют с помощью инвертировани  сигнала в усилителе 5 низкой частоты.

Коэффициент поглощени  св зан с величиной девиации частоты следующим соотношением:

Jl« + в, f,,л;

где л - длина ультразвуковой волны,

В - посто нна , котора  характеризует потери энергии, не обусловленные поглощением ультразвука в исследуемой среде.

Использование изобретени  обеспечит исключение составл ющей погрешности измерений , св занной с ошибкой в системе регулировани  частоты и фазы, что повышает точность измерени  устройства.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее измерительную камеру с излучающим и приемным ультразвуковыми преобразователями, генератор, последовательно соединенные первый смеситель, входы которого соответственно соединены с выходом приемного преобразователя и генератора, усилитель и фазовый детектор, выходом подключенный к вы- ходу генератора, соединенный с его выходом второй смеситель, последовательно соединенные генератор сигналов с эталонным сдвигом фаз и коммутатор, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, формирователь меандра, выходом подключенный к управляющему входу коммутатора, второй вход которого и вход формирователя меандра соединены с вторым выходом генератора сигналов с эталонным сдвигом фаз, частотомер и измеритель девиации частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено полосовым фильтром, первый вход которого соединен с выходом второго смесителя, второй вход — с выходом фазового детектора, а выход — с входом излучаю- р щего преобразователя, частотомером и измерителем девиации частоты, а второй вход второго смесителя соединен с вторым выходом генератора с эталонным сдвигом фаз.

   SU „„ 1404924