Поглощение ультразвука в сильнопоглощающих средах

Союз Советских Социалистических Реснублик) М. Кл, 6 01 п 29,осударственный комите овета Министров ССС 53) УДК 534,22(088,8) лам изобретенийн открытий Дат я 0906 бликования опис 2) Авторы изобретени здрев, Б. А. Белинский, Л. М. Лазаренко и Г, М, Зайцев(71) Заявитель сковский областной педагогический институт им, Н. К. Крупской ВП ГБФ 333 301,:.БИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТРАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЭффИЦИЕНТА ПОГЛОЩ УЛЬТРАЗВУКА В СИЛЬНОПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД 2 Изобретение относится к технике акустических методов исследования вещества и можетиспользоваться в акустических уровнемерах ирасходомерах вязких сред,Известны устройства для измерения скорости распространения коэффициента поглощенияультразвука в сильнопоглощающих средах, содержащие преобразователь с приемо-передающими пьезоэлементами, генератор монохроматических колебаний, гетеродинный приемник 10с двумя когерентпыми каналами, усилители,смесители, ограничители и импульсные счетчики.Возможность измерения с помощью известных устройств сильнопоглощающих сред ограничена вследствие малого отношения сигнал/шум. Такие устройства имеют низкуюточность и малый предел измерения.Целью изобретения является повышениеточности и расширение пределов измерения. 20Это достигается тем, что в предлагаемомустройстве опорный канал содержит 2 гг кольцевых смесителей, входы которых соединеныс отводами гг-ступенчатого делителя частотыопорного генератора и выходами усилителей 25промежуточной частоты опорного канала, авыходы - с соответствующими кольцевымисмесителями в опорном и измерительном каналах, к усилителям которых подключен цифровой вычислитель корреляционной функции, 30 включающии усилители-ограничители, формирователь - умножитель частоты, соединенный с входами схемы селекции полярностей сигналов, выходы которой связаны с входами двух импульсных счетчиков.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство состоит из генератора 1 моно- хроматических колебаний; предварительного усилителя 2; первых смесителей 3 и 4; гетеро- дина 5; первых усилителей 6 и 7 частоты; кольцевых смесителей 8, 9 и 10; ступенчатого делителя 11 частоты; вторых усилителей 12 и 13 промежуточной частоты; кольцевых смесителей 14, 15 и 16; третьих усилителей 17 и 18 промежуточной частоты; опорного генератора 19; цифрового вычислителя 20 корреляционной функции, содержащего формирователь-умно- житель 21, усилители-ограничители 22 и 23, схему селекции, состоящую из схем совпадения 24 - 27 и вентильных схем 28 и 29, схемы инвертирования 30 и 31 и два импульсных счетчика 32 и 33; и акустического преобразователя 34 с двумя приемо-передающими пьезоэлементами 35 и 36.Схема соответствует случаю трехкратного гетеродирования для и, равного двум.Усилители 6 и 7 широкополосны, реализация преимуществ работы акустического устройства в непрерывном режиме в этом случае5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 возможна при условии узкополосности последующих каскадов в измерительном канале и как следствие высокой стабильности частоты сигналов второй и последующих промежуточных частот, что выполнено с помощью кольцевых смесителей 9 и 15, ступенчатого делителя 11 частоты и опорного генератора 19, Суммарная нестабильность генератора 1 и гетеродина 5 компенсируется в кольцевы.( смесителях 8,и 10, 14 и 16, в результате усилители 12, 13, 17 и 18 работают на частоге, стабильность которой определяется высоко- стабильным генератором 19. Это исключаег амплитудные и фазовые погрешности, обусловленные флуктуациями частоты генератора 1 и гетеродина 5 в полосе пропускания усилителей 12, 13, 17 и 18, и за счет резкого сужения энергетического спектра шумов повышает отношение сигнал/шум, Генератор 1, работающий в непрерывном режиме, подключен к акустическому преобразователю 34 и к смесителю 4, к второму входу которого подкл 1 очен гетеродин 5. На входы другого смесителя 3 после прохождения через преобразователь 34 и предварительного усиления в усилителе 22 ;Годается принятый акустический сигнал и сигнал от гетеродина 5. В результате на выходе широкополосных усилителей 6 и 7 промежуточной частоты образуются когерентные сигналы промежуточной частоты, которые подаются на кольцевые смесители 8 и 9 измерительного и опорного каналов. Одновременно к смесителю 9 подключен выход ступенчатого делителя 11 частоты, вход которого связан с выходом высокостабильного генератора 19, Образующийся сигнал разности частот подается на входы кольцевых смесителей 8 и 10, где суммарная нестабильность частоты генератора 1 и гетеродина 5 вычитается, в результате чего стабильность частоты на выходе смесителей 8 и 10 определяется стабильностью генератора 19. 1-1 еобходимое подавление сигпалов генератора 19 и одной из боковых частот обеспечивается балансировкой кольцевых смесителей 8, 9 и 10, Аналогичное преобразование осуществляется в смесителях 14, 16 и 16. Увеличения отношения сигнал/шум осуществляется путем включения в измерительном канале узкополосных усилителей 12 и 17, имеющих разные полосы пропускапия, соогветствуюГцие разным пределам измерения коэффициента поглощения,Определение коэффициента поглощения ведется путем подключения осциллографа или вольтметра к входам усилителей 12 или 17. Одновременно к выходам усилителей 17 и 18 подключены усилители-ограничители 22 и 23 цифрового вычислителя, с выхода которых ограниченные по амплитуде сигналы подаются на входы схем совпадения 24 - 27, куда одновременно поступают импульсы стробирования, образующиеся в формирователе-умножителе частоты 21. Выходы схем совпадения подключены к вентильным схемам 28 и 29. Схемы 30 и 31 служат для инвертирования полярностей сигналов измерительного и опорного каналов; с помощью синхронно работающих импульсных счетчиков 32 и ЗЗ осуществляется за время уставки интегрирование импульсов стробирования, число которых соответствует времени совпадения или несовпадения полярносгей сигналов опорного и измерительного каналов.Разность результатов измерения счетчиков 32 и 33 соответствует значению коэффициента корреляции между опорным и измерительным каналами, а момент его перехода через нуль соответствует смещению пьезоэлементов в преобразователе 34 на длину акустической волны. Предмет изобретения Устройство для измерения скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука в сильнопоглощающих средах, содержаГцее акустический преобразователь с приемо-передающими пьезоэлементами, генератор монохроматических колебаний, гетеродинный приемник с двумя когерентными каналами и импульсные счетчики, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, опорный канал содержит 2 п кольцевых смесителей, входы которых соединены с отводами и-ступенчатого делителя частоты опорного генератора и выходами усилителей промежуточной частоты опорного канала, а выходы -с соответствующими кольцевыми смесителями в опорном и измерительном кана,лах, к усилителям ко 1 орых Годключсн цифровой Вь 1 Ч 11 слитель корреляционной функции, включающий усилители-ограничители, формирователь-умно- житель частоты, соединенный с входами схе 11 о.;Гя 1)ностей синаов,которой связаны с входами двух импульсных счетчиков,448381 Г1 1 1 1 аказ 1336/15ЦНИИПИ Г Тираж 651овета Министров СГоткрытийаб., д. 4/5 Изд Лз 1236 сударственного к ио делам изоор 1 осква, Ж, РПодписноеР омитета етении иаушская ипография