Способ измерения коэффициента поглощения ультразвука

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЗФЛВЕЕСНВРЕСПУБЛИН 9 0 ГОСУД АРСТВЕННЫИ ДЕЛАМ ИЗОБ(71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта 531 534.6.08(088,8(54) (571 СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ КОЭФФИ- ЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА,. заключающийсяв том, что помещают исследуемую среду в интерферометри- ческую. камеру, возбуждают в ней непрерывные ультразвуковые колебания, изменяют частоту и фиксируют значе". ния двух близких частот: первой, соответствующей резонансу, второй - для которой амплитуда сигнала ослабляется в К 2 раэ по сравнению с ее значением при резонансе, и по разности .этих частот судят о коэффициенте поглощения ультразвука, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений изменения коэффициента поглощения, ультразвуковые колебания на резонансной частотемодулируют по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналом с коэффициентом модуляции ю, прсшедший через среду сигнал детектируют и измеряют. постоянное напряжение и действующее значение переменного напряжения с частотой модуля" . циК, в качестве второй частоты выбирают одну из боковых частот в спектре модулированных колебаний, об ослаблении сигнала в У 7 раз на второй частоте судят по достижению отношения измеренных переменного и постоянного напряжений значения :т/2 1 ГУ при изменении частоты мо. дуляции, а разность частот полагают оавной частоте модуляции. . йЮИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изучении физико-химических свойств жидких сред,Иэвест .н способ измерения коэффициента поглощения ультразвука,заключающийся в непосредственномопределении величины ослабления амплитуды сигнала. при прохожденйи через среду 13Однако для веществ с.малым поглощением способ имеет большую погрешность определения.Наиболее близким к изобретению. по технической сущности и достигаемому результату является способизмерения коэффициента поглощенияультразвука, заключающийся в том,что помещают исследуемую среду винтерферометрическую камеру, возбуждают в ней непрерывные ультразвуковые колебания, изменяют частоту ификсируют значения двух близкихчастот: .первой, соответствующей резонансу, второй - для которой ампли.туда сигнала ослабляется в У 2 раэпо сравнению с ее значением при резонансе, и по разности этих частотсудят о коэффициенте поглощенияультразвука 2 1.Недостатком способа являетсяневысокая точность измерений, особенно при быстрых измерениях поглощения ультразвука, в средах с малымзначением коэффициента поглощения.Последнее связано с тем, что время,необходимое для установления колеба.ний в резонансной системе, пропорционально ее добротности. Это условие ограничивает скорость и.;.4 енения частоты при измерениях.Цель изобретения - повышение точности измерений изменения коэффициента поглощения, например, подвозДействием меняющихся внешних пара"метров. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэФфициента поглощения ультРазвука, заключающемуся в том, что по" мещают исследуемую среду в интерферометрическую камеру, возбуждают вней непрерывные ультразвуковые колебания, изменяют частоту и фиксируют значения двух близких частот: первой, соответствующей резонансу второй - для которой амплитуда сиг" нала ослабляется в 2 раэ по срав".нению с ее значением при резонансе, и по разности этих частот судят о коэффициенте поглощения ультразвука, ультразвуковые колебания на резонансной частоэе модулируют по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналомс коэФфициентом модуляции щ , прошедший через среду сигнал детектируют и измеряют постоянное напряжение и действующее значе 3(2) где штрихи относятся к амплитудамсигналов на выходе камеры 2. 65 ние переменного напряжения с частотой модуляции, в качестве второйчастоты выбирают одну иэ боковыхчастот в спектре модулированных колебаний, об ослаблении сигнала р5 7 раз йа второй частоте судят подостижению отношения измеренных пе,ременноге и постоянного напряженийзначения е/2 7 при изменениичастоты модуляции; а разность час-0 тот полагают равной частоте модуляции.На чертеже представлена блок-схе"ма устройства для реализации спосо-.ба.Устройство содержит последовательно со диненные ультразвуковойдиапазонный генератор 1, интерферометрическую камеру 2, детектор 3,фильтр 4, вольтметр 5, подключенныйвыходом к управляющему входу гене 20 ратора 1, низкочастотный генераторб, последовательно соединенные линию 7 задержки, усилитель-ограничитель В и частотомер 9. Вход линии7 задержки подключен к выходу гене 25 ратора 1, а выход усилителя-ограничителя 8 - к второму входу детектора 3,Способ осуществляется следующимобразом.З 0 Изменяя частоту генератора 1 помаксимуму измеряемого вольтметром 5постоянного напряжения настраивают,генератор 1 точно на резонанснуючастоту юринтерферометрической ка 35 меры 2,. Затем включают низкочастотный генератор 6 и осуществляют амплитудную модуляцию с заданным коэффициентом модуляции в частотойЯ,При этом, как известно, в спектре40 сигнала появляются две боковых час-.тоты, симметричные относительнодо. ф, 2 = шо +Я . Амплитуда Омэтйх частот на вйходе генератора 1равна щ Он, где Он - амплитудасигнала с йесущей частотой ыр .Вслед 2ствие конечной добротности 0, резонансной системы амплитуда сигнала. на выходе камеры 2 будет изменятьсяпри изменении частоты. Если значение Я соответствует половине поло 50 сы пропускания интерферометрическойкамеры на уровне 1/ У 2 = 0,707, (которая. определяет коэффициент поглощения среды), т.е. выполняется условие1)фрто для прошедших через среду сигналов после несложных преобразова 60ний получим1068802 Составитель В. ГордиенкоРедактор Р. цицика Техред В.ДалекорейКорректор О, Билак Заказ 11453/38 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, изменяя.частрту модуляции Я и добиваясь выполнения условия (2), можно определить на основании соотношения (1) добротность Я резонансной системы и тем самым вычислить коэффициент поглощения ультразвука.Осуществляется это следующим образом.Детектор 3 перемножает поступающий с интерферометрической камеры 2 сигнал с колебаниями генератора 1. В результате перемножения на выходе детектора 3 обрауется сложный сигнал, который поступает на фильтр 4 нижних частот, где выделяются полезные составляющие, так что на вход вольтметра 5 поступает напря- жение 0 О + ОсовЯ й.Вольтметр 5 измеряет отдельно постоянйую составляющую напряжения Ой и действующее значение переменной составляющей. Затем определяют отношение переменной составляющейпостоянной и . подстраивают час.оту Я генератора б так, чтобы выполнялось условие (2),фопределяют частотомером 9 частоту генератора б,.определяют по формуле (1) дорротность Я,а затем и коэффициентпоглощения а по формулесф с фЯ 5 где с - скорость распространенияультразвука в среде.Линия 7 задержки и усилитель-ограничитель 8 служат для.формирования коммутирующего сигнала прямоуго-ф 1 О льной формы, синфазного с несущимиколебаниями на выходе интерферометрической камеры 2 и необходимо го для нормальной работы детектора 3.фильтр 4.предназначен для фильт-.рации побочных продуктов детектирования.Если теперь коэффициент поглощения изменится в некоторых пределах,то для выполнения условия (2 ) потребуется изменить частоту Я на вели О чинудя, меньшую, чем значение ЯТак,при изменении О на 20 отношениедЯ/Я не превысит: 0,1. Это означает, что определить изменение коэф-.фициента поглощения можно быстрее, 25 чем известным способом. Причем, чемменьше изменение коэффициента Ытем выше точность измерений.Использование способа позволитповысить точность измерений на 10- ЭО 15.