(54) ЦИФРОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР(54) DIGITAL ULTRASOUND INTERFEROMETER
Иаобретение относитс к области ультразвуковой иемеритепьиой техники. Известен цифровой ультразвуковой ин« терферометр по авт. свид. № 446825, соцержащий; электроакустически последоватёльно соединенные диапазонный генератор измерительную камеру с пьеаоизпучателем и пьеаоприемннком, тракт усилени и формировани сигнала пьезоприемника, блок настройка в управлени , который соединен с диапазонным генератором и электронносчетным частотомером, содержащим делители частоты и меток времени. Он также снабжен дополнительным делителем частоты с переменным коэффициентом делени , ВКЛЮЧЁННЫМ между делителем частоты и выходом частотомера, и дополнительным оком, состо щим из последовательно соединенных измерител девиации частдтЫи дискретного иаиерител отношений двух напр жений, при этом вход дополнительного б ока подключен к выходу диапазоннаго генератора, а выход - к входу переключенн коэффициента делени дополнительного делител 1 . Однако указанньй интерферометр обеспечивает измерение только единственного параметра исследуемой среды - скорости распространени ультразвука в ней и не измер ет другие параметры, например удельное акустическое сопротивление. Целью иаэбретени вл етс расширейие функциональных возможностей HHTei ферометра . Указанна цель обеспечиваетс тем, что в предлагаемый ультразвуковой цифро вой интерферометр введены частотный демодул тор , пиковый детектор и блсж индикации с пам тью, причем выход диапазонного генератора через частотный д&модул тор и пиковыЯ детектор подключен ко второму входу дискретного измеритеп отношени напр жений, выход котор1сэго подсоединен к блоку индикации с пам тью На чертеже изображена блок-схема описываемого интерферометра. Устройство содержит генератор 1, E...I- ход которого подключен к пьезой злу чателю 2 камеры 3 интерферометра, пьезоприемник 4, подключенный к выходу тракта 5 усилени и формировани , выход которого соединен с блоком 6 управдени и настройки . Генератор 1 также соединен со входом делител 7 частоты и с входом измерител 8 девиации, выход которого соединен с входом дискретного измерител 9 отношени напр жений, выход целой част: которого подключен к выходу переключени Коэффициента делени дополнитель ного делител 10 частот, к другому входу которого подключен выход делител 7 частоты . К частотомеру 11 подключены выходы дополнительногоДелител 10, блока 6, а также делитель 12 меток времени, Выходы блока 6 соединены с генератором 1 и измерителем 9. Выход дробной части числа измерител 9 соединен с блоком 13 индикации с пам тью , а второй вход измерител 9 через частотный демодул тор 14 и пиковый детектор 15. соединен с выходом генератора 1. Интерферометр работает следуюшим образом . В исходном состо нии генератор 1 Вырабатывает высокочастотное напр жение которое Преобразуетс пьезоизлучателем 2 в ультразвуковые волны, распростран ющиес в исследуемой среде, наход шейс в камере 3. Ультразвукова волна в пьезоприемнике 4 частично преобразуетс в высокочастотное напр жение, которое подаетс на вход тракта усилени и формировани . С началом измерени частота генератора 1 от сигнала, подаваемого с блока 6, увеличиваетс и достигае значени , соответствующего акустическому резонансу в камере 3. В момент резо нанса на выходе пьезоприемника 4 тракт 5 усилени и формировани вырабатывает сигнал, воздействующий на блок 6. По сигналу с блока 6 в этот момент начи шетс перестройка частоты до возникновени в камере 3 акустического резонанса с частотой, меньшей ее исходного значени . С этого момента частота генерато ра 1 оп ть увеличиваетс . В результате, Частота генератора 1 качаетс между дву . м соседними резонансами камеры 3, что приводит к по влению сигнала на выходе измерител 8 девиации частоты. По сиг- налу с блока управлеЕши и настройки за . пускаетс дискретный з сритель 9, осуществл ющий деление опорного напр жеи на выходное напр жение измерител евиации частоты. Опорное шпр жение вырабатываетс . астотным демодул тором 14 и имеет ид посто нного напр жени с наложеным на него переменным напр жением, оторые соответственно пропорциональны ОСТОЯНН6Й и переменной част м генераора 1. Пиковьй детектор вырабатывает напр жение, пропорциональное частоте бо ее высокочастотного из двух используемых акустических резонансов / . Таким образом, показани измерител 9 отношени напр жений равныЛ n-fn-i ffj,j - частота низкочастотного рд используемого акустического резонанса, Измер ема скорость ультразвука С в области половины резонансной частоты преобразователей 2 и 4 св зана с частотеми fff следующими соотношени ми: гг„-,е - г.. /. t - рассто ние между пьезопреобра- зовател ми 2 и 4. , п и /7-1количество полуволн ультразвука на рассто нии t (номера резонансtfbix циклов) на частотах /л - удельное акустическое , сопротивление кварца, нормированное относительно ере- ,,/ / fa - резонансна частота пьезопреобравователей . Члены I- I- -f по ви ом ° лись в соотношении (1) ввиду того, что фаза коэффициента отражени ультразвука от пьезопреобразователей в области jf и /о линейно зависит от частоты, и соответствуют акустически закороченной задней стороне пьезопреобразователей. Из уравнени (1) получаем : „.| ЛГ7 fn-j Таким образом цела часть noKaaaHHif измерител отношени равна количествуThe invention relates to the field of ultrasound and electronic technology. Known digital ultrasonic in. "Terferometer by author. swith No. 446825, social service; electro-acoustically connected to the range generator, a measuring chamber with a piezoelectric generator and a receiver, a path for amplifying and shaping the signal of the piezo receiver, a control tuning unit, which is connected to a band generator and an electron-counter frequency meter containing frequency dividers and time stamps. It is also equipped with an additional frequency divider with a variable division factor, ON between the frequency divider and the frequency meter output, and an additional eye consisting of series-connected frequency deviation meter and discrete ieritel of the two voltage ratios, while the additional bank input is connected to the output of the range generator, and the output is to the input switched by the division factor of the additional divider 1. However, this interferometer provides a measurement of only a single parameter of the medium under study, the velocity of ultrasound propagation in it, and does not measure other parameters, such as specific acoustic impedance. The goal of an ebenement is to expand the functionality of the HHTei ferometer. This goal is ensured by the fact that a frequency demodulator, a peak detector and a memory display are inserted into the proposed ultrasonic digital interferometer, and the output of the range generator through the frequency d & modulator and peak detector is connected to the second input of the discrete measure voltage ratio, output which is connected to a display unit with a memory. The drawing shows a block diagram of the described interferometer. The device contains a generator 1, E ... I- whose stroke is connected to a piezoelectric cell 2 of the interferometer chamber 3, a piezoelectric receiver 4 connected to the output of the amplification and shaping path 5, the output of which is connected to the control and tuning unit 6. The generator 1 is also connected to the input of the frequency divider 7 and to the input of the deviation meter 8, the output of which is connected to the input of the discrete voltage ratio meter 9, the output of the whole part of which is connected to the output of the dividing coefficient of the additional frequency divider 10, to another input of which is connected output divider 7 frequency. The frequency counter 11 is connected to the outputs of the additional Divider 10, block 6, as well as the time divider 12, the outputs of block 6 are connected to the generator 1 and the meter 9. The output of the fractional part of the number of the meter 9 is connected to the display unit 13 with memory, and the second input of the meter 9 through frequency demodulator 14 and peak detector 15. connected to the output of the generator 1. The interferometer works as follows. In the initial state, the generator 1 generates a high frequency voltage that is converted by the piezoelectric generator 2 into ultrasonic waves propagating in the medium under study, is located in the chamber 3. The ultrasonic wave in the piezoelectric receiver 4 is partially converted into high frequency voltage, which is fed to the input of the amplification and shaping path . With the start of measurement, the frequency of oscillator 1 from the signal supplied from block 6 increases and reaches a value corresponding to the acoustic resonance in chamber 3. At the time of resonance at the output of the piezo receiver 4, the amplification and shaping path 5 generates a signal acting on block 6. The signal from The block 6 at this moment begins the frequency tuning before acoustic resonance occurs in the chamber 3 with a frequency less than its initial value. From this point on, the frequency of the generator 1 increases again. As a result, the frequency of oscillator 1 swings between two. m adjacent resonances of camera 3, which leads to the appearance of a signal at the output of the meter 8 frequency deviation. According to the signal from the control unit and settings for. A discrete generator 9 is started up, dividing the reference voltage by the output voltage of the frequency eviation meter. Support spacing is produced. The frequency demodulator is 14 and has a constant voltage ID with a variable voltage imposed on it, which are respectively proportional to the generator and the variable parts of the generator 1. The peak detector produces a voltage proportional to its high frequency of the two used acoustic resonances. Thus, the readings of the voltage ratio meter 9 are equal to Ln-fn-i ffj, j is the frequency of the low frequency range of the acoustic resonance used. The measured ultrasound speed C in the half of the resonant frequency of the transducers 2 and 4 is related to the frequencyfff by the following relations: yy „-, e - g. /. t - distance between piezo transducers 2 and 4., n and / 7-1 amount of ultrasound half-waves at distance t (number of resonances of tfbix cycles) at frequencies / l - specific acoustic, resistance of quartz, normalized relative to heres, / / fa is the resonant frequency of piezo transducers. The I-I-f terms are visible in relation (1) due to the fact that the phase of the reflection coefficient of ultrasound from piezo transducers in the jf and / o regions linearly depends on the frequency, and correspond to the acoustically shorted rear side of the piezo transducers. From equation (1) we get: „. | LG7 fn-j Thus, the whole part of the noKaaaHHif ratio meter is equal to the number