Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука

(191 (И 1 (51146 01 Н 5/00 29/О ИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИ рабочих частот и обеспечения возможности различения фаз, отличающихсяна 2 Т . Устройство содержит генератор 1, измерительную камеру 2 с излучающим и приемным ультразвуковымипреобразователями, фазовый детектор3, суммирующий интегратор 4, сумматор 5, управляемый источник 7 иблок 6 управления, Суммирующий интегратор 4, введенный в цепь отрицательной обратной связи регулирования частоты генератора, обеспечиваетфункции модуляции фазы, задания среднего ее значения, фильтрации входных сигналов и запоминания уровняна время перестройки частоты генератора 1. Блок 6 управления обеспечивает модуляцию разности фаз и измерения центральной частоты и девиациичастоты. Сумматор 5 обеспечивает перестройку на частоты гармоник, отличающихся по разности фаз на 2 Т .2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР В 1265605 кл. С 01 И 29/00, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЙЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической и микробиологической промышленности, в гидроакустике для прецизионных измерений акустических параметров жидких сред.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности измерений за счет частотно-независимого управления разностью фаз, расширения диапазона ЖС 1".-" "%Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике для прецизионных измерений акустических па-.5 раметров жидких сред.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства за счет частотно-независимого управ ления разностью фаз, расширения диапазона рабочих частот и различения фаз, отличающихся на 2 п.На фиг. 1 изображена блока-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - форма фазочастотной характеристики (ФЧХ) измерительной камеры, измеряемые величины частот и задаваемые уровни модуляции фазы на выходе блока управления. 20Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, измерительную камеру 2 с излучающим и приемным акустическими преобразователями (не показаны), фазовый детектор 3, суммирующий интегратор 4 и сумматор 5, блок 6 управления, вход которого подключен к выходу генератора 1, а выход - к второму входу суммирующего интегратора 4, и управляемый источник 7, выход которого соединен с вторым входом сумматора 5, второй вход фазового детектора 3 подключен к выходу генератора 1, выход сумматора 5 соединен с управляющим входом генератора 1.Устройство работает следующим образом.ФНапряжение генератора 1 возбуждает излучающий преобразователь измерительной камеры 2, который излучает ультразвуковую волну, распространяющуюся в исследуемой среде. Ультразвуковая волна преобразуется на приемном преобразователе в электри 45 ческие колебания, поступающие на первый вход фазового детектора 3, на второй вход которого подается сигнал с генератора 1. На выходе фазового детектора 3 формируется сигнал, уровень которого пропорционален разности фазвходных сигналов без учета целого числа. Этот сигнал поступает на первый суммирующий вход интегратора 4На второй вход интегратора 4 поступает сигнал с вы хода блока 6 управления, Уровень сигнала модуляции фазы +з(р на выходе блока 6 управления представляет собой периодическую последовательность трех уровней. Если среднийуровень , сигнала на выходе блока 6 управления не равен уровнюсигнала на выходе фазового детектора 3, то напряжение на выходе интегратора будет изменяться и по цепи отрицательной обратной связи через сумматор 5 будет обеспечиватьфазовую автоматическую подстройкучастоты (ФАПЧ) генератора 1 нацентральную частоту Й, соответствующую разности фаз иЧ на ФЧХ измерительной камеры, Дискретное переключение уровня сигнала модуляциифазы+э Ч будет отслеживаться ФАПЧ,что будет вызыва-ь модуляцию разности фаз между сигналами на входе ивыходе измерительной камеры 2 и соответствующую ей девиацию частоты +зй(см.фиг.2). Величина перепадов сигнала модуляции +в ротносительно среднего значения ц соответствует модуляции разности фаз на + "/,Блок 6 управления обеспечивает измерение центральной частотый идевиации частоты +зЕ , соответствующих выбранному номеру и из номеровгармоник измерительной камеры 2. Дляопределения номера гармоники и фиксируют частоту Г, уровень сигналана выходе управляемого источника 7изменяют на величину, приблизительносоответствующую разности центральныхчастот двух гармоник, отличающихсяпо фазе на 2 Т , При этом ФАПЧ точнонастраивается на частоту Е+ 2 тойгармоники, в область которой былперестроен генератор 1 йри измененииуровня на выходе управляемого источника 7, Номер и гармоники определяют по разности 2 А 1 центральных частот Е + 2 и Гв соответствии соиследующим выражением:ии = - .(1) Для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука в исследуемой среде измерительную камеру 2 заполняют средой с известными значениями скорости распространения С и коэффициента поГглощения М р ультразвука. Записывают установившиеся значения Гцентральной частоты и девиации частоты зГ.Затем измерительную камеру 2 заполняют исследуемой средой и по ус1388730 Гс 4 Р(П постоможноработы тения- (21 пр- вг 1, Устройство для измерения скоростираспространения и коэффициента поглощения ультразвука, содержащее последовательно соединенные генератор, измерительную камеру с излучающим иприемным ультразвуковыми преобразователями и фазовый детектор блок упУравления, вход которого соединен свыходом генератора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и расширения функциональных возможностей, оно снабжено 20последовательно соединенными суммирующим интегратором, первый вход которого соединен с выходом фазовогодетектора, и сумматором, выход которого соединен с управляющим Входомгенератора, управляемым источником,выход которого соединен с вторым входом сумматора, второй вход фазовогодетектора соединен с выходом генератора, а второй вход суммирующегоинтегратора соединен с выходом блокауправления.(3) 1 еИГ РиФ оставитель Д. Широчй ехред М.Ходанич орректор Л Редактор Э. н енко писное Заказ 1571/43 Тираж 524 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушкомитета ССС открытий ая наб., д. 4/5 оизводственно-полиграфическое предприяти Ужг ул. Проек тановившимся значениям центральной частоты Ец и девиациичастоты зГ ви определяют скорость распространения Си коэффициент поглощенияв соответствии со следующими выражениями: где В - постоянная, характеризующаяпотери энергии в измерительной камере 2, не связанныес поглощением ультразвука висследуемой среде,1 Г ЫрСр (4)- рйпрдрФАПЧ с помощью суммирующего интегратора 4 позволяет компенсироватьпогрешности измерения, обусловленныеизменением уровней сигналов на втором входе сумматора 5 или на управляющем входе генератора 1. Управляемый источник 7 обеспечивает дискретное переключение двух уровнейП, и Б + ЬП , разность между которыми ЬБ соответствует перестройкечастоты генератора 1 на величину дР,определяемую соотношением Ь36 Г . Оставляя величину 6 янной, но смещая уровень П, выбирать частоты диапазона ФАПЧ.ф о р м у л а и з о б р е