SU1569697A1 - Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн - Google Patents
Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн Download PDFInfo
- Publication number
- SU1569697A1 SU1569697A1 SU884372967A SU4372967A SU1569697A1 SU 1569697 A1 SU1569697 A1 SU 1569697A1 SU 884372967 A SU884372967 A SU 884372967A SU 4372967 A SU4372967 A SU 4372967A SU 1569697 A1 SU1569697 A1 SU 1569697A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- output
- input
- signal
- acoustic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области нелинейной акустики и может быть использовано дл исследовани физико-механических свойств материалов, например дл измерени индекса фазовой модул ции звуковой волны при определении модулей упругости третьего пор дка. Цель изобретени состоит в расширении диапазона исследуемых веществ путем устранени вли ни переотраженных от граней образца акустических волн на результат измерений. В устройстве с помощью преобразовател 4 осуществл етс зондирование исследуемого образца 3 высокочастотными акустическими импульсами с линейной частотной модул цией, которые модулируютс по фазе низкочастотным акустическим полем, создаваемым преобразователем 1. На выходе приемного преобразовател 5 осуществл ют фильтрацию низкочастотного сигнала, перемножение полученного сигнала с зондирующим сигналом и измерение величины низкочастотных колебаний, выдел емых блоком 10 фильтров, по которым суд т об индексе фазовой модул ции акустической волны другой акустической волной при их нерезонансном взаимодействии. 4 ил.
Description
Фиг1
Изобретение относигг к нелинейной акустике и может быть использовано дл исследовани физико-механических свойств материалов, например дл измерени индекса фазовой модул ции звуковой волны при определении модулей упругости третьего пор дка.
Цель изобретени состоит в расширении диапазона исследуемых веществ путем устранени вли ни переотраженных от граней образна акустических волн на результаты измерении.
На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2- схема блока фильтров , на фиг. 3 - временна диаграмма излучаемого и принимаемых ЛУМ сигналов , на, фиг.4- график спектров электрических сигна-1 лов, по сн ющих, работу устройства.
Установка дл исследовани нере- зонйноных взаимодействий акустических волн содержит последовательно соединенные генератор 1 гармонического низкочастотного и излучающий акустический преобразователь 2, предназначенный дл установки на поверхности пр моугольного образца 3 исследуемого материала, второй излучающий акустический преобразователь 4 и приемный преобразователь 5, предназначенные дл установки на поверхность образца 3 на его противоположных гран х , перпендикул рных плоскости установки первого излучающего акустическо го преобразовател 2, вольтметр 6 и подключенной к выходу приемного преобразовател полосовой 4итьту 7, те- нератор 8 линейно-частотно-модулированного сигнала и последовательно соединенные перемножитель 9 и блок 1 и фильтров, выход которого подключен к входу вольтметра 6, первый выход генератора 8 линейно-частотно-модулй- ровэнного сигнала подключен к входу второго излучающего акустического преобразовател 4, второй выход - к первому входу перемножител 9, второй вход которого подключен к выходу полосового Фильтра 7.
Блок 10 фильтров (фиг.2) содержит первый 11, второй 12 фильтры и ключ 13, причем выход первого фильтра 1 соединен с первым входом, а выход второго Фильтра 12 - с второым входом ключа 13, выход 14 КОТОРОГО служит выходом блока 10 фильтров, а входы первого 31 и ВТОРОГО 1 фильтров объединены и служат входом блока 10 фильтров.
Установка работает следующим образом .
Линейно-частотно-модулированные (ЛЧМ) импульсы вида
U0 U0cos(Q0t + l/2St)Ъ , Јu ,
(О
где U - амплитуда зондирующего импульса ,
,, WB-WM
Центральна частота ЛЧМ-импульса,
H)G3B- нижн и верхн частоты ЛЧ -импульса, соответственно;
S - скорость изменени мгновенного значени частоты ЛЧМ-импульса.
со чскважностью Q 1 поступают с вьгкп- да генератора 8 ЛЧМ-сигнала на второй излучающий преобразователь 4, имеющий равномерную амплитудно-частотную характеристику в диапазоне частот ЛУМ игнала. Сигнал (J), преобразованный в упругое колебание, распростран етс в исследуемом образце 3 в направлении приемного преобразовател 5 с параметрами, аналогичными параметрам излучаюшего преобразовател 4. С генератора 1 гармонического низкочастотного сигнала сигнал вида
1Ц U cosSlt
(2)
поступает на первый излучающий преобразователь 2, создаюший в исследуемом образце 9 сто чую волну, котора из- за нелинейности образца модулирует по фазе распростран ющийс ЛЧМ-сигнал, который, к тому же, приобретает задержку на врем L/C, обусловленное конечной скоростью (С) распространени ультразвуковых волн в исследуемом образце 3, и после преобразовани приемным преобразователем 5 принимает вид
Hi U2cos uot + (t -fyt +
(ъ) + msin(,S2t + Ч)1Часть энергии акустической волны отражаетс от границ образца и преоб5 15696976
разуетс приемным преобразователем 5г 1 . Л . . ,
в электрическое напр жение вида (3),tt UcosLWot + 2S (t 9 t +msin(nt +
но с другим временем задержки j г Л
(2,+1), индексом модул ции Ucos t S (t - Oj) tj + начальной фазой cfn , где п - номер
переотраженного сигнала.+ -U cos CO t + -S(t -Јi) t +
На фиг.З изображена временна диа-
грамма, иллюстрирующа изменение 1 г
времени частоты излучаемого 16, ин-JQ м 2 №COSL ° ,.
формационного 17 и переотраженных 18 с А - 4-1
и 19 сигналов. + (t )t -Jlt-q j
Таким образом, на выходе приемного преобразовател 5 имеет место сум-т.е. каждое слагаемое выражени (4) ма напр жений15 можно разложить на составл ющие вида
оо(5). Дл упрощени математических
U 11 U cosjcOot +выкладок берут из суммы напр жений
(4), кроме информационного сигнала
+ As(t -)t + sinm(nt + tf) первь й переотраженный сигнал Т1„
zоЛ этот сигнал можно отфильтровать,,
сог-,остальные переотраженные сигналь
+ 51Tu2r,cos + о I fc +отфильтровываютс аналогично:
+ mnsin(SZt Иг + U U,, +
1 Л1Г
и напр жение с частотой низкочастот- . +-S(t + С. ) tl + -U2mcos I Uc
нпй ГТПЯЧРЙ кппны О. Мгнгс рнный ГСТРКТПО
о t +
ной сто чей волны Ј2. Мгновенный спектр суммарного напр жени в произвольный
момент времени t изображен на фиг.4а.+ -S (t +ч) t +Qt+M - ( Это суммарное напр жение с выхода 30,, -, приемного преобразовател 5 доступа-- UЈmcos G)0t + nt J ет на вход полосового фильтра 7, имеющего равномерную амплитудно-частот-+ ц cos Ги t +-S(t -С )t + ную характеристику в диапазоне час--1 L 2, 3-1 тот принимаемого JIW-сигнала. 35Г 1 л 1
На выходе Фильтра 7 имеет местоиг. m icos woс +128 +nt
сумма напр жений (4) , а низкочастот-Г Г 1 л 1
на составл юща с частотой Q отфилът-- .t с ровываетс спектр изображен на
Фиг.4б). 40Напр жение (6) с выхода фильтра 7
Таким образом, на выходе Фильтрапоступает на первый вход перемножите7 имеетс сумма ЛЧМ-сигналов, кото-л 9 на второй вход которого постурые из-за разного времени задержки впает сигнал (J) с генератора 8 ЛЩобразце - Ц, 3tj, 5. . .имеют разные зна- сигнала (мгновенный спектр изображен
чени мгновенной часто ты, отличающй- 45на фиг.4в). Учитыва коэффициент пеес на 2п2§, где Qg 1/28 «,- час-ремножени K перемножител 9, кототота биений, причем QJ Я.РЫЙ должен иметь равномерную амплиИспользу то, что ЛЧМ-сигнал, име-тудно-частотную характеристику в диающий большую базупазоне ЛЧМ-сигнала, записьтают сигнал
л lf. 50на его выходе
в С-ц(со6-ан) юс,
1Ц К,,иои4со8 8 0 +
можно рассматривать в каждый момент
времени как гармонический сигнал,и, 551
учитьша , что дл большинства твер-+ K(U0Utcos (2Q0t + St - o t)
дых сред m 1, этот сигнал можно
представить в виде суммы трех спект-+-K1U0Uimcos Г( О. +
ральных составл ющих c
о t +
+ 4K ,U0Uafflcos(2co0t+S.t 2S cj t + + Q t +40 - KJ|U0U2iPCos (& +
fc)t + ( K,(2Q0t н
I.
+ st -Qt -ЦО
+ К,иоиг,совфСу:) +
(7) 15
+ -2К и0игсо8(2сЭ + StZ - ) +
С выходов фильтров 11 и 12 (фиг напр жени (8) и (9) поочередно поступают через ключ 13 на выход блок 30 фильтров, который подключен к вх ду вольтметра 6, с помощью которог производитс измерение амплитуды напр жений 1Ц. и Ц.. Разделив напр жение U на Ug., получают дл инд 25 са фазовой модул ции рабочую формул
20
9КЭ Uf
m к тТ Kz U5
(10)
+ jK U0Tjft1n.1cos(Q--|s)t + + ,,008( + S/ - |sty 4+ Qt +if,) - |K Li0U/2lm,cos(Q + + |s)t+ K,,x
/
cos(2(00t Stu-|s t -if,).
Спектр полученного напр жени показан на фиг.4г. Сумма напр жений
(7) с выхода перемножител 9 посту- торые определ ютс при градуИрОВКе пает на вход блока 10 фильтров, один JJ н и гтпы „вм(априиЛ. ППТГ,ОП,ОР из которых П (фиг.2) настроен на частоту (Q - Q.J}) и имеет добротность, остаточную дл подан 1енк бл.уайших спектральных составл ющих (Q+C2j) и (Si- 3Qg) более чем на 40 дБ. Тогда на выходе полосового фильтра 1 1, имеющего коэффициент передачи в полосе пропускани К2 имеют
тц |к,кйиаи0т.сов ш-ЯуН +ч
U4cos Q-Q§)t + tf ;(8)
Таким образом, дл вычислени ин 30 декса фазовой модул ции необходимо измерить амплитуду напр жени Ц,, Ц на выходе блока 10 Фильтров пр разных положени х ключа 13 и коэфф циенты передачи фильтров 11 и 12, торые определ ютс при градуировке перед началом измерений. Погрешнос определени коэффициента передачи Фильтра равна
40
4А Аи6 , к uw
Д U
(П)
вых
45
где U6X и
U Вы)( - входное и выходное нап жени фильтра на рабоч частоте.
Обща аппаратурна погрешность измерени индекса модул ции равна
ди
Am UKg К2
&Кз
ДЦ.Г
где U4 -тК(Кги2и0т - амплитуда
напр жени на выходе фильтра И в блоке 10 фильтров. Спектр колебани (8) изображен ча фиг.4д.
Сумма напр жений (7) с выходаi перемножител 9 поступает также на вход полосового фильтра 12, настроен
ного HO частоту С5Ји подавл ющего остальные спектральные составл ющие с кратными частотами 3QЈ, 597,..., более чем на 40 дБ. Тогда на выходе Фильтра 12 с учетом его коэффициента передачи К получают
U,5 -|K K3U0U cosS Јt (9)
,
где U,-- - амплитуда напр жени на выходе Фильтра 12 в блоке 10 фильтров. Спектр колебаний (9) изображен на фиг . 4е.
С выходов фильтров 11 и 12 (фиг.2) напр жени (8) и (9) поочередно поступают через ключ 13 на выход блока 30 фильтров, который подключен к входу вольтметра 6, с помощью которого производитс измерение амплитуды напр жений 1Ц. и Ц.. Разделив напр жение U на Ug., получают дл индек- са фазовой модул ции рабочую формулу
9КЭ Uf
m к тТ Kz U5
(10)
торые определ ютс при градуИрОВКе н и гтпы „вм(априиЛ. ППТГ,ОП,ОР
Таким образом, дл вычислени ин- декса фазовой модул ции необходимо измерить амплитуду напр жени Ц,, и Ц на выходе блока 10 Фильтров при разных положени х ключа 13 и коэффициенты передачи фильтров 11 и 12, которые определ ютс при градуировке перед началом измерений. Погрешность определени коэффициента передачи Фильтра равна
торые определ ютс при градуИрОВКе н и гтпы „вм(априиЛ. ППТГ,ОП,ОР
4А Аи6 , к uw
Д U
(П)
вых
торые определ ютс при градуИрОВКе J н и гтпы „вм(априиЛ. ППТГ,ОП,ОР
5
где U6X и
U Вы)( - входное и выходное напр жени фильтра на рабочей частоте.
Обща аппаратурна погрешность измерени индекса модул ции равна
ди
0
Am UKg К2
m
&Кз
К3
U,
ДЦ.Г
Uc
(12)
При использовании дл градуировки и измерений вольтметра типа ВЗ-24 обща аппаратурна погрешность сос- тавл ет зв 2%, что не превышает погрешность прототипа.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позвол ет устранить вли ние переотраженных от гра
ней образца сигналов на измер емую величину индекса Фазовой модул ции, тем самым нет необходимости подбирать образцы с большим затуханием, уменьшающим величину переотраженных сигналов. Следовательно, диапазон используемых дл измерений образцов расшир етс .
Кроме того, обработка информаци-. о нного сигнала переноситс в низкочастотную область, и аппаратурна реализаци устройства упрощаетс .
Claims (1)
- Формула изобретениУстановка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн, содержаща последовательно соединенные генератор гармонического низкочастотного сигнала и излучающий акустический преобразователь , предназначенный дл установки на поверхности пр моугольного образца исследуемого материала, второй излучающий акустический преобразователь05и приемный преобразователь, предназначенные дл установки на поверхности образца на его противоположных гран х , перпендикул рных плоскости установки первого излучающего акустичег ского преобразовател , вольтметр и подключенный к выходу приемного преобразовател полосовой фильтр, о т- лич ающа с тем, что, с целью расширени диапазона исследуемых веществ путем устранени вли ни переотраженных от граней образца акустических сигналов на результаты измерений , она снабжена генератором линейно-частотно-модулированного сигнала и последовательно соединенными перемножителем и блоком Фильтров, выход которого подключен к входу вольтметра, первый выход генератора линейно- частотно-модулированного сигнала подключен к входу второго излучающего акустического преобразовател , второй выход - к первому входу перемножител , второй вход которого подключен к выходу полосового фильтра .uHй$и),«z/5 77
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884372967A SU1569697A1 (ru) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884372967A SU1569697A1 (ru) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1569697A1 true SU1569697A1 (ru) | 1990-06-07 |
Family
ID=21353441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU884372967A SU1569697A1 (ru) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1569697A1 (ru) |
-
1988
- 1988-02-01 SU SU884372967A patent/SU1569697A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПМФТ, 1974, вью.5, с.154-156. - Шалашов Г.М. Модул ционные методы измерени нелинейных упругих параметров твердых тел. Канд.дисс. Физ-мат.наук, Горький, 1977, с. 82-84. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4446735A (en) | Method of testing the weight per unit area of thin material | |
| Eberhardt et al. | Laser heterodyne system for measurement and analysis of vibration | |
| JPS6468680A (en) | Distance measurement by charp echo and distance measuring apparatus thereby | |
| EP0797773A1 (en) | Contaminant detection system | |
| CN104360234B (zh) | 一种线性跳频非相干检测的无源互调异常点定位方法 | |
| SU1569697A1 (ru) | Установка дл исследовани нерезонансных взаимодействий акустических волн | |
| JPS6465407A (en) | Measuring instrument for thickness of concrete and position of internal cracking | |
| US6584848B1 (en) | Non-destructive evaluation method employing dielectric electrostatic ultrasonic transducers | |
| US3276249A (en) | Ultrasonic measuring apparatus | |
| KR930020478A (ko) | 음향 에너지 주파수 감쇠를 이용하여 파손된 핵연료봉을 탐지하기 위한 방법 및 장치 | |
| SU1384961A1 (ru) | Устройство дл измерени скорости ультразвуковых волн | |
| SU1698741A1 (ru) | Способ определени коэффициента поглощени акустических волн | |
| SU1733998A1 (ru) | Устройство дл измерени коэффициента отражени акустических сигналов | |
| SU757974A1 (ru) | Автоматический измеритель коэффициента отражения акустических сигналов от пьезопреобразователя 1 | |
| SU920398A1 (ru) | Измеритель виброперемещений | |
| SU1168844A1 (ru) | Устройство дл контрол качества бетона | |
| SU1603286A1 (ru) | Способ измерени параметров нормальных волн в акустических волноводах | |
| SU1748043A1 (ru) | Устройство дл измерени коэффициента отражени акустических сигналов | |
| SU1652923A2 (ru) | Способ формировани разности амплитуд сигналов, отсчитанных в два момента времени | |
| SU1377622A1 (ru) | Способ определени температуры | |
| SU894605A1 (ru) | Измеритель амплитудно-частотных характеристик пьезопреобразователей | |
| SU1030733A1 (ru) | Угловой акселерометр | |
| SU1552088A1 (ru) | Устройство дл исследовани механических характеристик материалов | |
| SU652446A1 (ru) | Звуковой уровнемер | |
| SU748240A1 (ru) | Ультразвуковой плотномер жидкости |