SU879440A1 - Способ измерени скорости ультразвука - Google Patents

Description

;54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  скорости ультразвука и функционально св занных с ней параметров жидких и газоо разных веществ. Наиболее близок к данному техническому решению способ определени  скорости ультразвука, при котором в среду излучают ультразвуковые колебани , принимают колебани  после прохождени  через среду, преобразую прин тые ультразвуковые колебани  в электрические импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые колебани  в среде, а о скорости ультразвука суд т по частоте прохождени  ультразвуковых импульсов через среду 1. Недостатки известного способа за лючаютс  в повышенной сложности, малом быстродействии и низкой надежности измерений. Целью изобретени   вл етс  упрощ ние и ускорение измерений, а также повышение их надежности. Указанна  цель дортигаетс  тем-ч дважды отраженные ультразвуковые пульсы выдел ют путем детектировани ограничени ,дифференцировани  усиле ных электрических импульсов и выбирают импульсы с максимальной амплитудой , по частоте которых суд т о скорости ультразвука.При этом длину л измерительной базы,на которой измер ют скорость ультразвука,выбирают согласно соотношению t где oL- коэффициент затухани  колебаний в среде; i - частота колебаний. Описываемый способ иллюстрируетс  временными диаграммами циркул ции электроакустических импульсов, изображенными на фиг.1 и 2. На фиг.1 в масштабе амплитуд А смещени  частиц среды при г1рохождении ультразвуковых колебаний и времени -fc изображен один из акустических импульсов у плоскости приемного преобразовател , образованный наложением импульса 1 однократного прохождени , импульсом 2, дважды отраженным от плоскости приемного и излучающего пьезопреобразователей, и импульсом 3, четырежды отраженным от упом нутых плоскостей. На фиг.1 А - амплитудное значение смещени  частиц ереды от импульса i; А - и аналогично амплитуда импульса 2 и импульса З; -fc - частота основной гарг«юнической составл ющей излученных импульсов , -Ьф- длительность фронта результирующего импульса, полученного от интерференции мипульса однокpaт oгo прохождени  импульсов дважды и четырежды отраженных. Дл  упрощени  графической иллюстрации форму, импульсов принимает близкой к одиночному синусоидальному импульсу, а отражени ми более пор дка пренебрегаем,

На фиг,2 в ос х времени с t по -fcp изображены моменты по влени  электроакустических импульсов и у плоскости излучател  (слева) и одновременно у плоскости приемника ультразвуковых колебаний (справа), Обозначени  соответствуют : 1 - генерируемый электрический импульс, 2 - акустический импульс однократного прохождени , 3 - однократно отраженный акустический импульс, образованный интерференцией импульса однократного прохождени  и дважды отраженного импульса (соответствует обычному режиму автоциркул ции, а также импульсу по фиг.1, причем дл  упрощени  графической иллюстрации трижды, четырежды и более раз отраженный импульс на фиг,2 Считаетс  равным нулю), 4 - искажённый импульс однократного прохождени , 5 - дважды отраженный акустический импульс.

Осуществление способа основано на следующем.

Известно, что дважды отраженные импульсы и импульсы многократного отрс1жени  от плоскости излучател  и приемника ультразвука приход т на приемный преобразователь в каждом цикле автоциркул ций на врем 

А--2иГ, .

1-де п - пор док отрешени ,

- врем  прохождени  импульса

в защитной мембране, раньше импульса однократного прохождени  (пренебрега  временем задержки импульса в электронной схеме/ В результате дл  обычного режима автоциркул цией электроакустических импульсов характерно удлинение переднего фронта прин тых импульсов за счет реверберадионного наложени  многократно отраженных импульсов, чт по снено на фиг.1, После детектировайи , ограничени  и дефференцировани  прин тых колебаний при выполнении соотношени 

.

амплитуда дважды отраженного импульса минимум в 1,27 раза превышает амплитуду искаженного импульса однократного прохождени  (в частности.

при 10 упом нутое превышение равно 2,11) ,

С учетом затухани  отраженных импульсов на двойном пути от излучател  до приемника и без учета потерь на отражение энергии длина Г акустической базы, при которой сохран етс  минимум 27%-ное.превышение амплитуды дважды отраженного импульса (а тем более амплитуда неискаженного имO однократного прохождени ) над амплитудой искаженного импульса однократного прохождени  при выполнении услови  (3), определ етс  из соотношени  (1),

Дл  получени  максимального превышени  амплитуды дважды отраженных импульсов над искаженными импульсами однократного прохождени  посто нную времени дифференцирующей цепи целесообразно выбирать исход  из услови 

0,

,(,.f

Учитыва , что соотношени  (3) и (4), как правило, уже имеют место при ультразвуковых автоциркул ционных измерени х, при выполнении услови  (1) можно обеспечить необходимое превышение амплитуды дважды отраженных импульсов (а тем более импульсов однократного прохождени , передний фронт которых не искажен реверберационными  влени ми/ над импульсами однократного прохождени  с искаженным передним фронтом. Это позвол ет отселектировать дважды отраженные импульсы и неискаженные импульсы однократного прохождени  с целью их использовани  дл  повторного возбуждени  ультразвуковых колебаний в среде и подсчета, т,е, проще и надежней осуществить режим запуска от дважды отраженных йМпУльсов, а также от неискаженных импульсов однократного прохождени .

Изложенное может быть по снено с помощью фиг,2 следующим образом.

Claims (1)

1. В момент времени -fc-i генерируют электрический импульс 1 и, преобразовав его в акустический,излучают в срду . После прохождени  среды в момент времени fc 2. принимают импульс 2 однократного прохождени , не искаженный реверберацирнными  влени ми, и генерируют в среду второй импульс, В момент времени -fcj принимают второй импульс однократного прохождени  без искажений, генерируют третий импульс в среду, который оказываетс  искаженным импульсом 3 однократного отражени , В момент времени-t 4 принимают искаженный импульс 4 однократного прохождени , но благодар  амплитудной селекции генерации четвертого электрического импульса не происходит , у плоскости излучедгел  находитс  /импульс 3 однократного отражени . В момент времени-fcj принимают дважды отраженный импульс 5, генерируют четвертый электрический импульс , который при преобразовании его в акустический также оказываетс  искажен импульсом однократного отражени . Поэтому в момент времени -tfj принимают искаженный импульс одн кратного прохождени  также без гене ции электрического импульса. В моме Времени 57 на приемник приходит толь ко дополнительно ослабленный четырежды отраженный импульс, который благодар  амплитудной селекции не способен вызвать генерацию акустического импульса. В момент времени bg принимают дважды отраженный акустический импульс и генерируют п тый электрический импульс. В последующие моменты времени процесс излучени  и приема колебаний повтор ет моменты времени .b и т.д. Описываемое техническое решение позвол ет определить скорость ультр звука проще, надежней и быстрее по сравнению с известным способом. Формула изобретени  1. Способ измерени  скорости уль развука, заключа ощийс  в том, что в среду излучают ультразвуковые колеба ни ,принимают колебани  после прохож дени  через среду,преобразуют прин т ультразвуковые колебани  в электрические импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые колебани  в среде, а о скорости ультразвука суд т по частоте прохождени  ультразвуковых импульсов через среду, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и ускорени  измерени дважды отраженные ультразвуковые импульсы выдел ют путем детектировани , ограничени , дефференцировани  усиленных электрических импульсов и выбирают импульсы с максимальной амплитудой, по частоте которых суд т о скорости ультразвука. 2, Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что,с целью повышени  надежности измерений, длину Е измерительной базы, на которой измер ют скорость ультразвука, выбирают согласно соотношению где oi. - коэффициент затухани  колебаний в среде f - частота колебаний. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Колесников А.Е, Ультразвуковые измерени . М., Издательство стандартов , 1970, с. 85 (прототип).