Ультразвуковой интерферометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(59 0 01 Н 5/00 / 1 029/О ь хае й нас В Кубил рецизионный и ерения скорос остях в диапа Акустический 1, с. 54"59.: кое свидетель0 01 Н 5/00 иене О.,терферои ультраоне частотжурнал,56) 1 перта ИлгуА метр для изм звука в жидк 3.-12 ИГц.1964, 10, Р2. Авторс Р 119358, кл (прототип). тво СССР 1956 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(71) Всесоюзный научно-исследоваский проектно-конструкторский инологический институт токов высочастоты им. В.П. Вологдина(53) 534 .6 г 534 .221(088 .8),(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР, содержащий измерительную камеру, включающую излучатель и рефлектор, высокочастотный кварцевый генератор и соединенный с излучателем высокоомный блок регистрации, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен включенным параллельно излучателю компенсирующим резонатором и конденсатором связи, потенциальный злектрод компенсирующего резонатора через конденсатор связи соединен с резонатором кварцевого генератора, а емкостное сопротивление конденсатора связи на порядок превышает модуль акустического импеданса интерферометра в рабочих максимумах кривой реакции.Изобретение относится к техникеакустических измерений и может бытьиспользовано для прецизионных измерений фазовой скорости и коэффициента затухания ультразвука в жидкихсредах.Известен ультразвуковой интерферометр, содержащий измерительную камеру, включающую излучательи рефлектор, и двухкаскадный усилительпостоянного тока,Измерение скорости ультразвукаосуществляется обычным способом поминимумам кривой реакции, а точностьизмерения достигает 1 на высоких частотах ) 0,01-0,02 Г 13.Недостатком интерферометра является то, что он дает искаженноевоспроизведение кривой реакции.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является ультразвуковой интерферометр, содержащий измерительную камеру, включающую излучатель и рефлектор, высокочастотныйкварцевый генератор и соединенныйс излучателем высокоомный блок регистрации 2).Однако внутреннее выходное сопротивление генератора достаточномало, так что происходит уменьшениеамплитуды максимумов импеданса кривой реакции иа-за. паразитного шунтирования входной цепи блока регистрации выходным сопротивлением генератора, что в свою очередь приводит ксистематическим погрешностям определения скорости и коэффициента зату.хания ультразвука.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что ультразвуковой интерферометр, содержащий измерительную камеру, включающую излучатель и рефлектор, высокочастотный кварцевый ге.нератор и соединенный с излучателем высокоомный блок регистрации,снабжен включенным параллельно излучателю компенсирующим резонатороми конденсатором связи, потенциальный электрод компенсирующего резонатора через конденсатор связи соединен с резонатором кварцевого генератора, а емкостное сопротивление конденсатора связи на порядок превышает. модуль акустического импеданса интер.ферометра в рабочих максимумах кривой реакции.На фиг. 1 приведена принципиальная схема ультразвукового интерферометра; на фиг. 2 - характерныеогибающие максимумов и минимумовмодуля импеданса.Ультразвуковой интерферометр со"держит измерительную камеру 1 1 фиг.1,:)заполняемую исследуемой жидкостью,и включающую излучатель 2 и рефлектор 3., включенный параллельно излучателю 2 высокоомный блок 4 регистрации, и компенсирующий резонатор 5,конденсатор б связи, кварцевый генератор 7, собранный по схеме ПирсаИиллера, потенциальный электрод компенсирующего резонатора 5 через конденсатор б связи соединен с резонатором 8 кварцевого генератора 7.10 Для установки .частоты генератора7, близкой к частоте резонанса параллельного контура, составленного изпараллельных емкостей излучателя 2,резонатора 5 и его эквивалентныхиндуктивностей и емкостей, параллельно резонатору 8 включен конденсатор 9 переменной емкости, среднеезначение которого равно сумме емкосбтей излучателя и входной цепи блока 2 О регистрации.Устранение шунтирующего влиянияимпеданса Е интерферометра достигается выбором емкости конденсатора бсвязи из условияжС10ЕФахевгде к - модуль импеданса интерферометра в рабочих максимумах кривой реакции.Увеличение емкости сверх оптимальногозначения приводит к заметному шунтированию, уменьшение же ее сопровожда-ется уменьшением напряжения на излуЗ 5 чателе 2, т.е. приводит к сокращениюдинамического диапазона измерений.; Интерферометр работает следующимобразом.При включении напряжения генера Отора 7 возбуждается по частоте, весьма близкой к частоте параллельногорезонатора эквивалентного контура,составленного из параллельно соединенных емкостей резонатора 8, конденсатора 9 и эквивалентных индуктивности и емкости последовательнойветви резонатора 8. Высокочастотноенапряжение с чрезвычайно малым коэффициентом гармоник через конденсаторб связи поступает на излучатель 2.Если суммарная емкость излучателя2, резонатора 5 и входной емкостиблока 4 равна. суммарной емкости резонатора 8, конденсатора 9 и входнойемкости транзистора генератора 7, 55 то будут обеспечены условия устранения неконтролируемых вариацийрезонансных частот обоих резонаторов.При перемещении рефлектора 3 от носительно излучателя 2 амплитудавысокочастотного напряжения на йоследнем изменяется пропорциональноакустическому импедансу камеры 11065695 каз 11030/41 Тираж 533 Подписног НИИП ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Динамический диапазон блока 4 регист рации определяется отношением максимальных и минимальных напряжений в рабочих экстремумах кривой реакции.Характерные огибающие максимумов и минимумов кривой реакции приведены на фиг. 2, Четные кривые соответ-ствуют огибающим минимумов, нечетное - максимумов. Кривые 1 и .2 соответствуют дифракционной задаче, рассчитанной для отношения коэффициен та Ы затухания к квадрату частотыо/ 100 10- сг/см, кривые 3 и 4 - для сЦВ = 50010-"д с/см. Одномерному решению для такого затухания соответствуют кривые 5,6 и 7,8. 15Иэ этих зависимостей, в частности, следует то, что при базе Ф10 мм динамический диапазон достигает 70 дБ. В таких условиях требования к коэффициенту гармоник и шумовому с спектру генератора 7 становятся исключительно высоки. Эти требования в интерферометре удовлетворяются тем что высокочастотное напряжение снимается непосредственно с высокодобротного кварцевого резонатора 5 (фиг. 1), а крайне малая величина ем. кости конденсатора 6 связи не создает дополнительной нагрузки для генератора 7.Использование ультразвукового интерферометра позволяет существенно повысить точность измерения скорости ультразвука и довести ее при обработке с учетом дифракционных поправок по методу наименьших квадратов до (1-2). 10 Ъ,