Цифровой ультразвуковой интерферометр

эн:рпа; жэте; а;, л Союз Советских Социалистицеских Республик/18 О 01 0 Гвс,дарствееыЭ кюСССР вв ляла Опубликовано 05.09,79.,6 ю Дата опубликования описан 53) УДК 534.63.в еткрит 10.09.79 2) Авторы иен ндротас и Э. П. Ярони В, А, С ас, К. Каунасски итехнический институтАнтанаса Снечкуса 7) Заяви) БИФРОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕ ючения коэффициента делителя 11 .о указанный интеизмерение толька исследуемой срранения ультразвдругие параметракустическое со области ультхники,ния дополнит ного дел Однак печиваетрферометр обесо единственногоеды - скоростиука в ней и неы, напримерпротивленне. Известен циФровой ультразвуковой интерферометр по авт, свид, % 446825, содержащий, алектроакустически последовательно соединенные диапазонный генератор, измерительную камеру с пьеаоиалучателем и пьеаоприемником, тракт усиления и формирования сигнала пьеаоприемника, блок0 иастройкв н управления, который соединен с диапазониым генератором и электронно- счетным частотомером, содержащим делители частоты и меток времени, Он также снабжен дополнительным делителем част- ты с переменным коэффициентом деления,15 включенным между делителем частоты и выходом частотомера, и дополнительным блоком, состоящим иа последовательно соединенных измерителя девиации частоты и20 дискретного измерителя отношений двух напряжений, при этом вход дополнительного блока подключен к выходу диапааонного генератора, а выход - к входу перекараметаспрост амеря дель зобретения является расширенальных возможностей инте Белью иние функцио рфероме тра.Указанная цель обеспечивается тем,что в предлагаемый ультразвуковой цифровой интерферометр введены частотный демодулятор, пиковый детектор н блок индикации с памятью, причем выход диапазонного генератора через частотный де.модулятор и пиковыя детектор подключенко второму входу дискретного измерителя отношения напряжений, выход которогоподсоединен к блоку индикации с памятьюНа чертеже изображена блок-схемаописываемого интерферометра,И аобретение относитсразвуковой иамерительн 11 684437Устройство содержит генератор 1, в.,ход которого подключен к гьеэоиэлучателю2 камеры 3 интерферометра, пьезоприемник 4, подключенный к выходу тракта 5усиления и формирования выход которогосоединен с блоком 6 управления и настройки. Генератор 1 также соединен совходом делителя 7 частоты и с входомизмерителя 8 девиации, выход которогосоединен с входом дискретного измерителя 9 отношения напряжений, выход целой 10час".и которого подключен к выходу переключения коэффициента деления дополнительного делителя 1 0 частот, к другому входукоторого подключен выход делителя 7 частоты, К частотомеру 11 подключены вы Зходы дополнительного делителя 10, блока6, а также делитель 12 меток времени,Выходы блока 6 соединены с генератором1 и измерителем 9.Выход дробной части числа измерителя 09 соединен с блоком 13 индикации с памятью, а второй вход измерителя 9 через частотный демодулятор 14 и пиковыйдетектор 15. соединен с выходом генератора 1,Интерферометр работает следующим образом,В исходном состоянии генератор 130вырабатывает высокочастотное напряжение,которое преобразуется пьеаоизлучателем2 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой среде, находящейся в камере 3. Ультразвуковая волна впьезоприемнике 4 частично преобраэует 33ся в высокочастотное напряжение, которое подается на вход тракта усиления иформирования. С началом измерения частота генератора 1 от сигнала, подаваемого с блока 6, увеличивается и достигает40аначения, соответствующего акустическому резонансу в камере 3. В момент резонанса на выходе пьезоприемника 4 тракт5 усиления и формирования вырабатываетсигнал, воздействуюший на блок 6, Посигналу с блока 6 в этот момент начинается перестройка частоты до возникновения в камере 3 акустического резонанса с частотой, меньшей ее исходного значения. С этого момента частота генератора 1 опять увели ивается, В результате,частота генератора 1 качается между дву.мя соседними резонансами камеры 3, чтоприводит к появлению сигнала на выходеизмерителя 8 девиации частоты, По сигналу с блока управления и настройки запускается дискретный иэл еритель 9, осуШествляюший деление опорного напряже гдеп- частота низкочастотногоиспользуемого акустического резонанса.Иэмеояемая скорость ультразвука С в области половины резонансной частоты преобразователей 2 и 4 связана с частотами п и 1 1 следуюшими соотношениями: г е нег,ГХБХо о- расстояние между пьеэопреобразователями 2 и 4., и и П -1количество полуволн ультразвука на расстоянии(номерарезонансных циклов) на частотахп " п, я - удельное акустическое,сопротивление кварца,нормированное относительно сред ы Ь Р 1 п - 1 - 051 1 Ь Гд ф а 0 5 о рф - резонансная частота пьезопреобразователей,С=Пгде Члены - -у2 Ы й 6 и - появиТглись в соотношении (1) ввиду того, чтофаза коэффициента отражения ультразвукеот пьезопреобразователей в областии О,Х . линейно зависит от частоты,и соответствуют акустически закороченнойзадней стороне ньезопреобразователей.Из уравнения (1) получаем: и(2) Таким образом целая часть показанийизмерителя отношения равна количеству 4ния на выходное напряжение измерителядевиации частоты,Опорное напряжение вырабатываетсячастотным демодулятором 14 и имеетвид постоянного напряжения с наложенным на него переменным напряжением,которые соответственно пропорциональныпостоянндй и переменной частям генератора 1. Пиковый детектор вырабатываетнапряжение, пропорциональное частоте более высокочастотного из двух используемых акустических резонансов Ур . Таким образом, показания измерителя 9 отношения напряжений равныЛ-Уи. Проектна полуволн ультразвука в среде л, дробная - однозначно связана с 2 , т,е.с удельным акустическим сопротивлениемсреды, так как удельное акустическоесопротивление вещества преобразователейвеличина известная,ФСигналом с измерителя устанавливается коэффициент деления дополнительногоделителя 10 частоты, равный числу полуволн ультразвука. На этом процесс переключения поддиапазона измерения ско 1 Врости ультразвука заканчивается,По сигналу с блока управления генератор 1 перестраивается на частоту более высокочастотного резонанса и запус 43кается апектронносчетный частотомер 11,сигнал иа выходе которого с учетом кгэффициеитов деления делителей 7 и 10частоты и делителя 12 меток времениоднозначно связаН со значением измеряе 20мой скорости ультразвука в среде.Величина, пропорциональная дробнойчасти показаний измерителя отношения,т.е. 1/Е , запоминается и индуцируетсяблоком 13 индикации с памятью..3Если измерении проводятся в областичастоты ф , то аналогично уравненщм(1) и (2) получаем: Дробная часть показаний измерителя отношения 9 в этом случае пропорциональна 2Таким образом с помощью интерферометра получается информация о двух акустических параметрах среды: скорости распространения,звука и удельном акустическом сопротивлении среды. Это позволяетобойтись без измерителей акустическогосопротивления, которыекроме того, оченьредки, что уменьшает объем аппаратуры,необходимой для исследования,Формула изобретения Цифровой ультразвуковой интерферометрпо авт. свид,446825, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью расширениифункциональных возможностей, в него введены частотный демодулятор, пиковый детектор и блок индикации с памятью, причем выход диапазонного генератора черезчастотный демодулятор и пиковый детектор подключен ко второму .входу дискретного измерителя отношения напряжений,выход которого подсоединен к блоку индикации с памятью,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР