SU1436280A1 - Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic - Google Patents
Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic Download PDFInfo
- Publication number
- SU1436280A1 SU1436280A1 SU864080963A SU4080963A SU1436280A1 SU 1436280 A1 SU1436280 A1 SU 1436280A1 SU 864080963 A SU864080963 A SU 864080963A SU 4080963 A SU4080963 A SU 4080963A SU 1436280 A1 SU1436280 A1 SU 1436280A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- frequency
- amplitude
- output
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение касаетс акустических измерений и может быть использовано дл определени и контрол не- линейньпс искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерени чувствительности на второй гармонике . Цель изобретени - увеличение точности измерений. Возбуждение источника звука производитс таким образом, чтобы обеспечить равенство амплитуд и противоположность фаз составл ющих акустического давлени на частоте возбуждени . При этом производитс первое измерение амплитуды и фазы акустического давлени составл ющей прин того сигнала на второй гармонике. Затем измен етс амплитуда возбуждени исследуемого излучател и производитс второе измерение амплитуды и фазы акустического давлени составл ющей прин того сигнала на второй гармонике. Чувствительность пьезоэлектрического излучател определ етс по расчетной формуле, приведенной в описании. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (ЛThe invention relates to acoustic measurements and can be used to determine and monitor nonlinear distortions of piezoelectric sound emitters by measuring the sensitivity at the second harmonic. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy. The excitation of the sound source is carried out in such a way as to ensure equality of the amplitudes and the opposite of the phases of the acoustic pressure components at the excitation frequency. A first measurement of the amplitude and phase of the acoustic pressure component of the received signal at the second harmonic is made. Then, the excitation amplitude of the emitter under study is changed, and a second measurement of the amplitude and phase of the acoustic pressure of the component of the received signal at the second harmonic is performed. The sensitivity of the piezoelectric transducer is determined by the calculation formula given in the description. 2 sec. f-ly, 2 ill. i (L
Description
соwith
0505
юYu
СХ)CX)
Изобретение касаетс акустически измерений и может быть использовано дл определени и контрол нелинейных искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерени чувствительности на второй гармонике .The invention relates to acoustic measurements and can be used to determine and control nonlinear distortions of piezoelectric sound emitters by measuring the sensitivity at the second harmonic.
Цель изобретени - увеличение точ The purpose of the invention is to increase the point
ности измерений.measurements.
На фиг. I показана векторна диаграмма; на фиг. 2 - устройство, реализующее предлагаемый способ.FIG. I shows a vector diagram; in fig. 2 - a device that implements the proposed method.
Чувствительность на второй гармо- нике определ етс по формулеThe sensitivity on the second harmonic is determined by the formula
1one
1 one
2P-jf/UH,2P-jf / UH,
(I)(I)
гшплитуда акустического давлени составл ющей при- п того сигнала с частотой 2f.The amplitude of the acoustic pressure component of the incoming signal with a frequency of 2f.
амплитуда напр жени электрического возбуждени исследуемого преобразовател j частота сигнала возбуждени ,electric excitation voltage amplitude of converter j under investigation; excitation signal frequency,
овременной работе двух изсигнал двойной частоты в ма можно представить в The simultaneous operation of two double frequency signals in ma can be represented in
-cos( -f t/ ) ), (2)-cos (-f t /)), (2)
де Ч и 1дde Ch and 1d
чувствительности на второй гармонике исследуемого и дополнительного излучателей ;sensitivity on the second harmonic of the investigated and additional emitters;
If и ( фазы акустического давлени составл ющей принимаемого сигнала с частотой 2f;If and (phase of the acoustic pressure component of the received signal with a frequency of 2f;
излучателем, необходимо найти модуль векторной разности (вектор разности показан на фиг. 1 жирной стрелкой ). Как видно из фиг. 1the emitter, it is necessary to find the vector difference modulus (the difference vector is shown in Fig. 1 by a bold arrow) As can be seen from FIG. one
tvUm7tvUm7
2l2l
tl tl
(3)(3)
Отсюда, выразив векторы через ска- 10 Л рные величины, получают формулу дл определени fj.Hence, by expressing the vectors in approximate values, we obtain the formula for determining fj.
лl
2CP,VP,-«P,2CP, VP, - “P,
,(,, (,
luL-yL/luL-yL /
С )WITH )
Формула (4) справедлива дл любых амплитудно-фазовых соотношений на основной частоте ,f,Formula (4) is valid for any amplitude-phase relations at the fundamental frequency, f,
Дл устранени взаимного вли ни по полю исследуемого и дополнительного излучателей необходимо их располагать на рассто ни гг, превышающих ЗЛ , где Л - длина волны, соответствующа частоте f. При измерени х тре- буетс обеспечить минимальное вли ние нелинейности среды на точность определени чувствительности на второй гармонике. Поэтому желательно точку приема располагать ближе к излучате- л м.To eliminate the mutual influence on the field of the studied and additional emitters, it is necessary to locate them at distances yy exceeding SL, where A is the wavelength corresponding to the frequency f. When measuring, it is necessary to ensure the minimal influence of the nonlinearity of the medium on the accuracy of determining the sensitivity at the second harmonic. Therefore, it is desirable to locate the receiving point closer to the radiator m.
Устройство реализующее способ (фиг. 2), состоит из последовательно соединенных генератора 1 синусоидальных колебаний, делител 2 часто35A device that implements the method (Fig. 2) consists of a series-connected sinusoidal oscillator 1, a divider 2 often35
ты, импульсного модул тора 3, пере-you, pulse modulator 3, re-
ключаемого делител 4, усилител 5 мощности и -излучател б, выход импульсного модул тора 3 соединен с входом последовательно соединенных 40-регулируемой линии 7 задержки, jm- равл емого аттенюатора 8, второго усилител 9 мощности и дополнительного излучател JO, второй вход импульсного модул тора 3 соеswitchable divider 4, power amplifier 5 and emitter b, the output of pulse modulator 3 is connected to the input of series 40 40-adjustable delay line 7, jm- equal attenuator 8, second power amplifier 9 and additional radiator JO, second pulse modulator input 3 soybeans
и, иand, and
Umaамплитуды напр жени эле- 45 Динен с первым выходом генератора ктрического возбуждени Л пр моугольных импульсов, второйUma amplitudes of the voltage of the electron 45 Dinen with the first output of the generator of the critical excitation L of rectangular pulses, the second
выход которого соединен с первым входом второго вольтметра 12, вход которого соединен с выходом второго 50 усилител с фильтром 13, вход по- следного подключен к приемнику 14the output of which is connected to the first input of the second voltmeter 12, whose input is connected to the output of the second 50 amplifier with filter 13, the input of the last one is connected to the receiver 14
исследуемого и дополнительного излучателей. В точке приема измер ютс амплиту- цы Р-д., и фаза C/Jj. акустического дав- пени P2(t). Векторна диаграмма, илшострирзпоща (2), показана на фиг. 1.investigated and additional emitters. At the point of reception, the amplitudes Pd are measured, and the phase C / Jj. acoustic pressure P2 (t). The vector diagram, shown in Fig. 2, is shown in FIG. one.
После изменени величины UAfter changing the value of U
mimi
измен етс и результирующа амплвдутаthe resulting amplitude is changed
акустического, давлени , который соединен также с входом усилител с фильтром 15, выход которого подР-2 и фаза (/ акустического давлени 55 ключей к входу фазометра 16 и вольт- составл ющей принимаемого сигнала с .метра 17, третий вход фазометра 16 частотой 2f (фиг.2)и второй вход вольтметра 17 соедиI 1acoustic pressure, which is also connected to the input of the amplifier with filter 15, the output of which is РР-2 and phase (acoustic pressure 55 of the keys to the input of the phase meter 16 and the volt-component of the received signal from meter 17, the third input of the phase meter 16 with a frequency of 2f ( figure 2) and the second input of the voltmeter 17
Дл выделени только нелинейного эффекта, создаваемого исследуемымTo isolate only the non-linear effect created by the subject.
ключей к входу фазометра 16 и вольт- метра 17, третий вход фазометра 16 и второй вход вольтметра 17 соеди;Кены с вторым выходом генератора пр моугольных импульсов, второйthe keys to the input of the phase meter 16 and the voltmeter 17, the third input of the phase meter 16 and the second input of the voltmeter 17 connect; Kena with the second output of the square pulse generator, the second
I 1I 1
вход фазометра 16 подключен к выходу генератора I синусоидальных колебаний.input phase meter 16 is connected to the output of the generator I sinusoidal oscillations.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
При включении питани схемы генератор 1 синусоидальных колебаний генерирует сигнал с частотой 2f, который поступает на второй вход фазометра 16 и на. вход делител 2 частоты, с выхода последнего гармонический сигнал с частотой f посту- пает на первый вход импульсного модул тора 3. Генератор 11 пр моугольных импульсов подает на второй вход импульсного модул тора 3 пр моугольные импульсы, при этом на выходе импульсного модул тора 3 формируютс радиоимпульсы, поступающие на вход . излучател 6 и дополнительного излучател 10. Акустический сигнал, принимаемый приемником 14 aKycT f4ecKoro давлени , поступает на измерительные приборы: составл юща сигнала с основной частотой - на вольтметр 12, составл юща сигнала с удвоенной частотой - на вольтметр 17 и фазометр 16. При этом на вольтметрах 12 и 17 индицируетс амплитуда соответствующей .составл ющей, а на фазометре - фаза составл ющей акустического давлени с двойной частотой, измеренные на установившемс участке принимаемого сигнала, что достигаетс задержкой пр моугольного импульса , формируемого на втором выходе генератора 11 пр моугольных импульсов относительно импульса на его первом выходе на врем , равное времени переходных процессов плюс врем распространени волны от излучателей к приемнику. На первом этапе измерений подбором коэффициента ослаблени управл емого аттенюатора 8 и времени задержки регулируемой линииWhen the power is turned on, the generator 1 of sinusoidal oscillations generates a signal with a frequency of 2f, which is fed to the second input of the phase meter 16 and to. the divider 2 frequency input, from the last output, a harmonic signal with a frequency f is fed to the first input of the pulse modulator 3. The square pulse generator 11 supplies the second pulse pulse modulator 3 to the second input, while the output pulse pulse modulator 3 forms radio pulses arriving at the input. the emitter 6 and the additional emitter 10. The acoustic signal received by the receiver 14 aKycT f4ecKoro pressure is fed to the measuring devices: the signal component with the main frequency - per voltmeter 12, the signal component with double frequency - per voltmeter 17 and phase meter 16. At that voltmeters 12 and 17 indicate the amplitude of the corresponding component, and on the phase meter the phase component of the acoustic pressure with a double frequency, measured at the steady-state portion of the received signal, which is achieved by a rectangular delay a pulse generated at the second output of a generator of 11 rectangular pulses relative to a pulse at its first output for a time equal to the time of transients plus the time of propagation of the wave from the emitters to the receiver. At the first stage of measurements, the selection of the attenuation coefficient of the controlled attenuator 8 and the delay time of the adjustable line
7 задержки обеспечивают минимальньш уровень сигнала основной частоты по пок аГ§ ани м вольтметра 12, затем снимают показани вольтметра 17 и фазометра 16. На втором этапе измере- ни устанавливают переключаемый делитель 4 в другое положение и сни- мают показани вольтметра 17 и фазометра 16. На основании полученных данных вычисл ют чувствительность на второй гармонике излучател 6.The 7 delays provide the minimum level of the main frequency signal for an agm anim voltmeter 12, then take the readings of the voltmeter 17 and the phase meter 16. In the second measurement step, set the switchable divider 4 to another position and take the readings of the voltmeter 17 and phase meter 16. Based on the data obtained, the sensitivity is calculated at the second harmonic of the radiator 6.
14362801436280
Ф о р м у. лF o rm y. l
изобретени the invention
1. Способ определени чувствительности на в-торой гармонике пьезоэлектрических излучателей путем возбуждени исследуемого излучател на частоте f, приема акустического сигнала и измерени амплитуды акустического давлени составл ющей прин того сигнала с частотой 2f, отличающийс тем, что, с целью увеличени точности измерени чувствительности на второй гармонике, дополнительно возбуждают второй излучатель на частоте f, причем амплитуду и фазу сигнала электрического возбуждени выбирают из услови равенства амплитуд и противоположности фаз составл ющ гх акустического давлени с частотой f, создаваемых исследуемым и дополнительным источни- . ками в точке приема, провод т пер- вое изменение амплитуды и фазы аку- стш1еского давлени составл ющей прин того сигнала с частотой 2f, за.тем измен ют не более, чем в два раза, амплитуду возбуждени исследуемого излучател и провод т второе измерение амплитуды и фазы акустического давлени составл ющей прин того сигнала с частотой 2f, чувствительность на второй гармонике пьезоэлектрического излучател определ ют по формуле 2 г ICP.+ PI-IP1. A method for determining the sensitivity on the second harmonic of piezoelectric emitters by exciting the emitter under study at frequency f, receiving an acoustic signal and measuring the amplitude of the acoustic pressure of the component of the received signal with a frequency of 2f, in order to increase the accuracy of sensitivity measurement on the second the harmonica is additionally excited by the second radiator at the frequency f, and the amplitude and phase of the electrical excitation signal are chosen from the condition of equality of amplitudes and ozhnosti phase was Yusch rx acoustic pressure with frequency f, produced under study and additional sources. At the receiving point, the first change in the amplitude and phase of the acoustic pressure of the component of the received signal with a frequency of 2f is then changed no more than twice the excitation amplitude of the emitter under study and the second measurement of the amplitude and the phases of the acoustic pressure of the component of the received signal with a frequency of 2f, the sensitivity at the second harmonic of the piezoelectric emitter is determined by the formula 2 g ICP. + PI-IP
(- 22(- 22
r/2r / 2
где P , t.where P, t.
иand
mimi
00
BB
00
иand
Ч.H.
11eleven
hiihii
5five
соответственно результат -первого измерени амплитуды и фазы акустического давлени и амплитуды напр жени электрического возбуждени исследуемого излучател при первом измерении,respectively, the result of the first measurement of the amplitude and phase of the acoustic pressure and the amplitude of the voltage of the electrical excitation of the investigated radiator at the first measurement,
соответственно результат второго измерени амплитуды и фазы акустического давлени и амплитуды напр жени эле- ктрическо го возбуждени исследуемого излучател при втором измерении.respectively, the result of a second measurement of the amplitude and phase of the acoustic pressure and the amplitude of the voltage of the electric excitation of the investigated radiator in the second measurement.
5five
2. Устройство определени чувствительности на второй гармонике пьезоэлектрических излучателей, содержащее последовательно соединенные: генератор синусоидальных колебаний , импульсный модул тор, усилитель мощности, излучатель, последовательно соединенные приемник акустического давлени , усилитель с фильтром, вольтметр и генератор пр моугольных импульсов, соединенный с вольтметром и с вторым входом импульсного модул тора, отличающеес тем, что, с целью увеличени точности определени чувствительности на второй гармонике, введены делитель частоты, переклю чаемый делитель, фазометр, последовательно соединенные регулируема лни задержки, управл емый аттенюатор , второй усилитель мощности и дt2. A device for determining the sensitivity of the second harmonic of a piezoelectric emitter, containing in series: a sinusoidal oscillator, a pulse modulator, a power amplifier, an emitter, an acoustic pressure receiver connected in series, a filter amplifier, a voltmeter, and a square pulse generator connected to the voltmeter and The second input of the pulse modulator, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the sensitivity at the second harmonic, Frequency divider, switchable divider, phase meter, serially connected adjustable delay, controlled attenuator, second power amplifier and dt
806806
полнительный излучатель, последовательно соединенные второй усилитель с фильтром и второй вольтметр, при- чем вход делител частоты и первый вход фазометра соединены с выходом генератора синусоидальных колебаний , выход делител частоты соединен с входом импульсного модул тора , выход импульсного, модул тора - с входом переключаемого делител и с входом регулируемой линии задержки , выход переключаемого делител соединен с входом усилител мощности , вход второго усилител с фильтром соединен с приемником акустического давлени , выход усилител с фильтром соединен с вторым входом фазометра, а выход генератора пр моугольных импульсов соединен с входом второго вольтметра и с третьим входом фазометра.An additional emitter, a second amplifier with a filter and a second voltmeter connected in series, the input of the frequency divider and the first input of the phase meter are connected to the output of the sinusoidal oscillator, the output of the frequency divider is connected to the input of the pulse modulator, the output of the pulse, modulator - with the input of a switchable divider and with the input of the adjustable delay line, the output of the switchable divider is connected to the input of the power amplifier, the input of the second amplifier with the filter is connected to the receiver of acoustic pressure, output One amplifier with a filter is connected to the second input of the phase meter, and the output of the square pulse generator is connected to the input of the second voltmeter and to the third input of the phase meter.
fpue. /fpue. /
9lis.29lis.2
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864080963A SU1436280A1 (en) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864080963A SU1436280A1 (en) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1436280A1 true SU1436280A1 (en) | 1988-11-07 |
Family
ID=21242703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864080963A SU1436280A1 (en) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1436280A1 (en) |
-
1986
- 1986-07-01 SU SU864080963A patent/SU1436280A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейна гидроакустика.-Д.: Судостроение, 1981, с. 151-160. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0120366B2 (en) | ||
US5508617A (en) | Electric power measuring apparatus and method | |
Petersen et al. | Resonance techniques and apparatus for elastic‐wave velocity determination in thin metal plates | |
SU1436280A1 (en) | Method and apparatus for determining the response of piezoelectric irradiators at the second harmonic | |
KR940002720B1 (en) | Method and equipment for calibrating output levels of wave form analyzing apparatus | |
US4649750A (en) | Acoustic radiation stress measurement | |
Grossmann et al. | Highly sensitive simple homodyne phase detector for ultrasonic pulse-echo measurements | |
Taccetti et al. | Design of a Novel Pulser for Frequency Selective-based Power and Data Transmission | |
SU1113737A1 (en) | Method of measuring parameters of electric acoustic converter | |
SU752197A1 (en) | Transformation coefficient meter | |
RU2097785C1 (en) | Phase parametric sonar | |
SU913076A1 (en) | Device for measuring ultrasonic oscillation speed | |
SU1083166A1 (en) | Device for control of vibration frequency of vibration-testing machine | |
SU894605A1 (en) | Piezotransducer amplitude-frequency characteristic meter | |
SU842567A1 (en) | Ultrasonic method of multi-layer article quality control | |
SU426186A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE DISPERSION CHARACTERISTICS OF THE ENVIRONMENT | |
SU1642260A1 (en) | Device for measuring vibration parameters | |
SU1755170A1 (en) | Method and device for determining radiation impedance of piezoceramic transducer | |
SU1539704A1 (en) | Device for measuring frequency of natural oscillations of electrodynamic or magnetoelectric transducer | |
SU930151A1 (en) | Spectrum analyzer | |
SU991213A1 (en) | Device for article vibration testing | |
SU1404927A1 (en) | Device for measuring absorption coefficient of ultrasound | |
SU1597716A1 (en) | Apparatus for measuring acoustic resistance of gaseous media | |
SU1633352A1 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
SU1392386A1 (en) | Device for measuring parameters of resonance oscillations |