Ультразвуковое устройство для измерения физических параметров веществ

(5) б 01 Н 29 0 ИИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕПЬСТВ ЬИВАЙ 11е.,АВТОРСКОМУ,измерителя отношения напряжений, призма наклонног 9 пьезопреобразова теля выполнена жйдкостной и установлена на одной с прямым пьезопреобразователем поверхности звукбъровода, расстояние между осью симметрии прямого и точкой ввода наклонного пьезопреобразователей выбирают равным сумме расстояний от прямого пьезопреобразователя до отражающих поверхностей звуко- провода, а длину дальней. отражающей поверхности выбирают равной расстоянию от нее до прямого пьезопреобразователя.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я;тем, что материа- лы для выполнения твердого звуко- провода и жидкостной призмы и угол ее наклона. выбирают из условийС г , С гС С,йтг Ь 9 плотности материалов жидкостной призмы и твердого звукопровода соответственно; скорости распространения продоль в материале жи призмы и пойер волн в материдого звукопровветственно;угол наклона жи призмы. гд), т 1 2 ных волндкостнойечныхале тверода соотдкостной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 03 НРЬП(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(53) 620, 179 (088. 8)56) 1. Авторское свидетельство СССР,М 896539, кл, 0 01 й 29/00, 1980,2. Авторское свидетельство СССРР 913237,кл. Я 01 м 29/00, 1980(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВОДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВВЕЩЕСТВ, содержащее наклонный спризмой и прямой пьезопреобраэователи, твердый звукопровод с двумяразновысотными отражакщими параллельными поверхностями, генератор импульсов, связанный с пьезопреобраэователями,подключенные к прямому пьеэо-;.преобразователю последовательно соединенные первые селектор импульсов,усилитель и измеритель отношенийнапряжений, второй вход которогосоединен с вторым выходом селектора импульсов, и второй усилитель,прямой пьезопреобразователь установлен на поверхности звукопровода,параллельной его отражающим поверх.ностям, а его ось симметрии лежитв плоскости, соединяющей поверхности и перпендикулярной к ним,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностейроно снабжено последовательно соединенными вторым селектором импульсов, подключенным кпрямому пьезопреобразователю, и вторым измерителем отношения напряже"ний, второй усилитель включен междувторым выходом второго селектораимпульсов и вторым входом второго 01100559 Аму пьеэопреобразователю последова тельно соединенные первые селектор импульсов, усилитель и измеритель отношения напряжений, второй вход которого соединен с вторым выходом селектора импульсов, и второй усилитель, прямой пьезопреобразователь установлен на поверхности звукопровода, параллельной его отражающим поверхностям, а его ось симметрии лежит,в плоскости, соединяющей отражающие поверхности и перпендикулярной к ним, снабжено последовательно соединенными вторым селектором импульсов, подключенным к прямому пьезопреобразователю, и вторым измерителем отнодения напряжений, второй усилитель включен между вторым выходом второго селектора импульсов и вторым входом второго измерителя отношения напряжений, призма наклонного пьезопреобразователя выполнена жидкостной и установлена на одной с пряжм пьеэопреобразователем поверхности звукопровода, расстояние между осью симметрии прямого и точкой ввода наклонного пьезопреобразователей выбирают равным сумме расстояний От прямого пьезопреобраэователя до отражакщих поверхностей звукопровода, а длину дальней отражающей поверхности выбирают равной расстоянию от нее до прямого пьеэопреобразователя.Материалы для выполнения твердого звукопровода и жидкостной призьи и угол ее наклона выбирают из условий р - плостности материалов гпризма и твердогозвукопровода соответственно;С - скорости распространения продольных волн вматериале жидкостнойпризмы и поперечных,волн в материале твердого звукопровода соответственно; .( - угол наклона жидкостной призмы. Недостатком известных устройств являются их низкие функциональные возможности из-з а невозможности проведения измерений при одностороннем доступе к исследуемому веществуЦель изобретения - расиаирение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем, что ультраз вуков ое устрой ст вр для .измерения Физических параметров веществ, содержащее наклонный с призмой и прямой пьезопреобраэователи, твердый звукопровод с двумя раэновысотными отражающими параллельными поверхностями, генератор импульсов, связанный с пьеэопреобразователями, подключенные к прямо 55 На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит наклонный пьезопреобразователь 1 с жидкостной призмой 2, прямой пьезопреобразователь 3, твердый звукопровод 4, имею щий две разновысотные отражающие 60 Изобретение относится к средствамнеразрушающего контроля и может бытьиспользовано для измерения физических параметров жидких и гелеобразных веществ.Известно ультразвуковое устройстводля измерения физических параметроввеществ, например, биологическихтканей, содержащее угломер, состоящий из подвижной части и неподвижной, выполненной в виде трапецеидальной призмю, два пьезопреобразователя, устансрленных один на наклонной поверхности призма, другойна ее поверхности, противоположнойрабочей, так, что их точки ввода 15совпадают, и микрометрическоеустройство перемещения подвижнойчасти угломера 13.Наиболее близким к изобретению,по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для измерения.Физических параметров веществ, содержащее наклонный с призмой и прямойпьезопреобраэователи, твердый звукопровод с двумя. раэновысотными отражающими параллельными поверхностями, генератор импульсов, связанныйс пьезопреобразователями, подключенные к прямому пьезопреобразователюпоследовательно соединенные первыеселектор импульсов, усилитель и измеритель отнсыения напряжений,второй вход которого соединен свторым выходом селектора импульсов,и последовательно наклонного пьезопреобразователя, и регистратор,прямой пьеэопреобразователь установлен на поверхности звукопровода,параллельной его отражающим поверхностям, а его ось симметрии лежит 40в плоскости, соединяющей отражающиеповерхности и перпендикулярной кним, при этом призма наклонного пьезопреобраэователя выполнена твердойи соединена со эвукопроводом, а ее 45рабочая поверхность совпадает с рабочей поверхностью звукопровода Г 23.таким образом, чтобы при отсутствииисследуемого вещества 16 амплитудыимпульсов, подаваемых на входя первого.измерителя 8 отнсшения напря жений были равны. Тогда показаниепервого измерителя 8 отношения напряжений при акустическом контактеэвукопровода 4 с исследуемым веществом 16 равно коэффициенту отра жения продольных ультразвуковыхволн от границы между звукопроводоми исследуемым веществом.Пьезопреобраэователь 1 излучаетимпульсы продольных ультразвуковых 5 волн в жидкостную призму 2 с углом с наклона, которые при переходе в эвукопровод 4 трансформируются впоперечные ультразвуковыеволны 14 и 15. Если. материалыдля выполнения звукопровода 4 ипризмь 1 2 и угол о наклона последней выбраны иэ условий (1), то импульсы поперечных волн 14 и 15 распространяются под углом 45 к отражающим поверхностям, Так как расстояние между осью симметрии прямого преобразователя 3 и точкойввода наклонного преобразователя 1равно О+ 62, а длина дальней отпрямого йьезопреобразователя отраЗ 0 жающей поверхности равна д 2 , тоимпульсы поперечных волн 14 отража"ются от ближайшей к прямому преобразователю отражающей поверхности,а импульсы поперечных волн 15- 35 от дальней. Принятые импульсы подаются на вход второго селектора 9импульсов и далее на блоки 10 и 11так же, как и на блоки 7 и 8 соответственно. При этом в случае выбора 40 коэФфициента усиления второго усилителя 10 из тех же условий, что ипервого усилителя 7, показание второго измерителя 11 отношения напряжений в рабочем положении рав- .но коэффициенту отражения поперечных ультразвуковых волн от границымежду эвукопроводом и исследуемымвеществом.По найденным значениям коэффициентов отражения можно определитьскорость С распространения продольных ультразвуковых волн в исследуемом веществе, его плотность.р и коэффициент адиабатической сжимаемости Фазиз следующих формул:С: Устройство работает следующимобразом.Генератор 5 импульсов возбуждаетодновременно пьезопреобраэ сватели 1 и 3. Пьезопреобразователь 3излучает в твердый звукопровод 4импульсы продольных ультразвуковых.волн 12 и 13, Отраженные от ближай-шей отражающей поверхности эвукопро 5вода, граничащей с воздухом, и отдальней отражающей. поверхности,граничащей с исследуеьжм веществом,ультразвуковые импульсы принимаютсяпьезопреобразователем 3 и подаютсяна вход первого селектора б импульсов, на первом выходе которого выделяется импульс, создаваеьвй продольными волнами 12, а на втором - продольными волнами 13, и далее этисигналы: первый непосредственно, 60второй в пос усиления первым усилителем 7 подаются соответственнона знаменательный и числительныйвходы измерителя 8 отношениянапряжений. При этом коэффициент усиповерхности, параллельные его поверхности, на которой размещены пьезопреобразователи, генератор 5 импульсов, соединенный с пьеэопреобраэователями, соединенные последовательно первый селектор б импульсов, вход которого соединен с прямым преобразователем,первый усилитель 7 и первый измеритель 8 отношения напряжений, второй вход которого соединен с вторым выходом первого селектора импульсов, и соединенные последовательно второй селектор 9 импульсов, вход которого соединен с прямям преобразователем, второй усилитель 10 и второй измеритель 11 отношения напряжений, второй вход которого соединен с вторым выходом второго селектора импульсов, причем ось симметрии прямого пьезопреобразователя лежит в плоскости, соединяющей отражающие поверхности и перпендикулярной к ним, расстояние между осью симметрии прямого и точкой ввода наклонного пьезопреобразователей выбирают равным сумме расстояний 3 - от прямого пьезопреобраэователя до ближайшей отражающей поверхности и И - от прямого пьезопреобразователя до . дальней отражающей поверхности, а длину последней Выбирают равной расстоянию д от нее до прямого пьезопреобраэователя. Позициями 12-15 обозначены направления распространения ультразвуковых волн в звукопроводе, а позицией 16 - исследуемое вещество."Материалы для выполнения твердого эвукопровода и жидкостной призмы и угол ее наклона выбирают из условий 1). ления первого усилителя 8 выбираютАндреева Составигель Техред ННадь Рректор О, Билак Редактор П. Макаре аж 823 Подписноевенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб;, д. 4/5 Заказ 4575 35/ Т ВНИИПИ Государпо делам нз 113035, Москва филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная1 +1У1 -.Ч- плотность материалазвукопровода 11 - коэфФициенты отражеЬиия соответственнопродольных и поперечных волн от границы звукопровод,- исследуемое вещество.Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет осуществлять измерение физических параметров вещества при одностороннем к нева доступе.