Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ Бюл. У 2 логической физики ССР 1978, ЕНИЯ СКОФФИЦИЕАТА й ом а ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССЛО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГ ОПИСАНИЕ ИЗО(71 ) Институт биоАА СССР(54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЗПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА, содержащееизмерительную камеру, генератор,подключенные к его выходу излучающий электроакустический преобразователь, частотомер и измеритель девиации частоты, приемный электроакустический преобразователь и фазовый детектор, выход которого подключен к управляющему входу генератора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с цеЛью повышения точности измерении расширения частотного диапазона,оно снабжено последовательно соеди 801205007 А/ЕНИЯ ненными дополнительным генератором,первым смесителем, второй вход которого подключен к выходу генератора,первым усилителем-ограничителем ичастотно-фазовым детектором, выходкоторого подключен к первому входудополнительного генератора, связанного вторым входом с выходом фазового детектора, последовательно соединенными вторым смесителем, первыйвход которого связан с приемнымэлектроакустическим преобразователем,а второй вход - с выходом дополнительного генератора, и вторым усилителем-ограничителем, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, и последовательно соединенными генератором сигналов сэталонным сдвигом фаз и коммутатором,выход которого связан с вторым входом фазового детектора, формирователем меандра, соединенным с управляющим входомкоммутатора, а вторыевходы коммутатора и частотно-фазового детектора и вход формирователямеандра связаны с вторым выходом генератора сигналов с эталонным сдви 1Изобретение относится к ооластиультразвуковых измерений и можетбыть использовано в химической промышленности, в научно-исследовательских и заводских лабораториях дляанализа свойств и состава растворовпо их акустическим параметрам,Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапаэона частот,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, излучающий электроакустический преобразователь 2, установленный в измерительной камере 3 с приемным электроакустическим преобразователем 4,соединенным через последовательносоединенные первый смеситель 5, первый усилитель-ограничитель б с первым входом фазового детектора 7, выход которого подключен к управляющимвходам генератора 1 и дополнительного генератора 8, выход которого подключен к второму входу первого смесителя 5 и через второй смеситель 9к второму усилителю-ограничителю 10.Устройство содержит частотно-фазовый детектор 11, включенныймеждувыходами второго усилителя-ограничителя 10 и генератора 12 сигналов сэталонным сдвигом фаз и вторым входом дополнительного генератора 8,Устройство содержит частотомер 13 иизмеритель 14 девиации частоты, подключенные к выходу генератора 1 ик второму входу второго смесителя 9,Выходы генератора 12 сигналов с эталонным сдвигом фаз подключены черезкоммутатор 15 к второму входу фазового детектора 7. Формирователь 16меандра включен между управляющимвходом коммутатора 15 и выходом генератора 12, связанным с входом частотно-фазового детектора 11,Устройство работает следующим образом,Напряжение генератора 1 возбуждает преобразователь 2, который излучает ультразвуковые волны, распро -страняющиеся в исследуемой среде,заполняющей измерительную камеру 3,Ультразвуковые волны воздействуютна приемный злектроакустический преобразователь 4, на выходе которогообразуются электрические колебания,поступающие на сигнальный вход сме 205007 510 20 25 50 35 сЩ 45 50 55 сителя 5, на опорный вход которого поступает синусоидальный сигнал с выхода генератора 8; С выхода смесителя 5 снимается сигнал низкой разностной частоты 1, амплитуда и Фаза которого относительно сигнала на выходе смесителя 9 промодулированы из-за свойств раствора, помещенного в измерительную камеру 3. Напряжение с фазового детектора 7 поступает на управляющие входы генерато-. ров 1 и 8 в качестве сигнала отрицательной обратной связи в системе Фаэовой автоматической подстройки частоты,Ввиду того, что регулировочные характеристики генераторов 1 и 8 приблизительно одинаковы, а .на их управляющие входы поступает один и тот же управляющий сигнал, частота 1 н стабильна и не зависит от управляющего сигнала. Кроме того, стабильность частоты н повышена за счет цепи автоматической подстройки частоты и фазы Г, включающей частотно- Фазовый детектор 11, смеситель 9, усилитель-ограничитель 10 и генератор 12 сигналов с эталонным сдвигом фаз. Стабилизация Гн обеспечивает свою независимость от частоты генератора 1, что устраняет частотные искажения, обусловливает узкополосную фильтрацию шумов в цепях усиления и Фазового детектирования.При поступлении сигнала с одного из выходов генератора 12 опорной фазына вторОй вход фазового деотектора 7 система настраивается на точку характеристики, в которой разность фаз равна 1 Г( . Это достигается предварительной настройкой фазового детектора 7 При поступлении сигнала смещенной Фазы Ч + и 1 с выхода формирователя 1 б меандра на второй вход Фазового детектора 7 сигналы опорной и смещенной фаэ вызывают тем самым модуляцию разности Фаз ,и соответствующую ей девиацию частоты Я 1, которую измеряет измеритель 14 девиации частоты. Частотомер 13 измеряет при этом среднее значениечастоты.Скорость ультразвука 1 определяется по среднему значению частоты п-го резонансаиз соотношения1205007 61 АЛ 10 15 Составитель Л. КондрыкинскаяТехред А.Бойко Корректор Т. Колб Редактор С, Лисина Заказ 8520/44 Тираж 896 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где и - номер резонанса;К - расстояние между электроакустическими преобразователями,которое постоянно,Номер п определяют из соотношения Величину частоты Х- определяютс помощью инвертирования сигнала в.одном из усилителей-ограничителей6 или 10.Коэффициент поглощения д. связанс величиной девиации частоты 87соотношением где д - длина волны;о - постоянная, которая характериэует потери энергии, необусловленные поглощениемультразвука в исследуемойжидкости.Использование предлагаемого устройства в сравнении с известными обеспечивает значительное расширение диапазона рабочих частот и более чем в 80 раз повышение точности измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука.