Способ определения приращения скорости распространения волн

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 12214 И 9 5 00 1)4 С Г1.,мР ис ение Ь О, то волновое чит приращение, равное3 , где Я - частота си чит приращ ло К получ У 12 титу и Ин 3коа, подаваическогоость Ч 0 В механизацииитут прина входазовател могореобрлны поьМ, пры- /ьМ /с 7МФ0преобратеристик ектроакусЕсли скооторое только С Рубано пучит н ичем н ращение ь 0 алое, чт гд 970 ователями,получит а Х -- - АУ М оПРИРАЩЕНИЯ ВОЛН жения первого (вттеля,- целое чТогда приращение ся по формуле ент стоячихазовой кар- коэффиц иращение ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский инссельского хозяйствакладной физики АН БС(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении приращений скоростей распространения ультразвуковыхволн. Целью изобретения является повьппение чувствительности и точностиизмерений. В способе определения при.ращения скорости распространения волнв исследуемую среду излучается ультразвуковой сигнал плоским злектроакустическим преобразователем. Междупервым и вторым преобразователямисоздается режим стоячих волн. Еслискорость Ч распространения акустических волн в исследуемой среде полурасстояние междуто фазовая харакприращение, равигде К в режимепринимать значенКоэффициентпзначение и станоциенту стоячих в2 ы 1++ 1офазовые значения стоячих волн может ия 11.или Кс 1 ринимает максимально вится равным коэффиолн при условии=-- ьФ гдек Ьд фволн, ь Ф -акт еристики.Нзобретение относится к измерите.и нои гехнике и может быть исполь:1 овяно при измерении приращений ско:.;1 стей распространения ультразвуко- ВЫХ )10 ЛНеЦе.ць изобретения - повышение чувствительности и точности измерений,Сущность способа определения приращения скорости распространения волн заключается в следующем.В исследуемую среду излучается ультразвуковой сигнал плоским электроакустическим преобразователем, на вход которого подается напряжение, которое в комплексной записи имеет вид 11(е) = п,ехр -1(ие е 1 У(Оу = а ехр (х( ),где а и с) - амплитуда и фазовая константы прямого линейного преобразования, зависящие от акустических иэлектрических свойств электроакустического преобразователя и волновогосопротивления среды, С учетом выражений ( и (2) получаем Но(е) ехр-(Ье е е у На основании выражения (3) можно записать уравнение для плоской акустической волны, излучаемой плоским электроакустическим преобразователем) (х, е) ехр (-ех) ехр -1(их Чо -Кх е М +1),(4) где Б - амплитуда напряжения сигнала, подаваемого на входэлектроакустического преобразователя;начальная фаза;- координата времени;Ю - частота сигнала, подаваемого на вход электроакустического преобразователя;ехр - экспоненциальная функция.При излучении ультразвукового сигнала линейным плоским электро- акустическим преобразователем напряжение Б(с)р подаваемое на вход электроакустического преобразователя, и смещениечастиц среды, которые возникают при возбуждении этого электроакустического преобразователя, связаны соотношением2 где К- волновое число;ж - коэффициент поглс 1 г(е 11 ияплоских акустических волн;Ч - скорость распространения 5 плоской акустической во,(тны;х - координата, отсчитываемаяот излучающей поверхностиплоского электроакустического преобразователя понормали в сторону второгоплоского линейного преобразователяМежду первым и вторым преобразователями создаем режим стоячей волны,Уравнение для колебаний частиц средыв стоячей волне, образованной в исследуемой среде в результате многократных отражений от преобразователей, имеет вид 10 20(х,е) =ехр(-1(ие е(е р)ехр х( - фазовое значение сигнала,снимаемое с второго линейного преобразователя,г.,е В. = г,г ехр(-2(6 Ь);, (б) 30Ь - расстояние ме)кцу преобразователями;г(г ). - амплитудное значение коэффициента отражения первого(второго) преобразователя;35 31,3- фазовое значение коэффициента отражения первого(второго) преобразователя.Напряжение 0(г) р возникающее нявыходе второго линейного плоского 0 ультразвукового преобразователя,определяется из соотношенияа Фазовое значение сигнала, снимаемого с второго линейного преобразователя, определяется из равенства 2 сЬ- -+6 +6 =2 пЧоИз выражений (140 чаем, что коэфф равен 1 щах в 4) и (17 Поэтому если ск чит некоторое и олу- ичем сть Ч волнь о ащение ь 7,то - -Ь 11ОЬ 1 г а) сл т, что изменеЬЧв ре обусловленное от Ч до 7 +волны (КО) бу настолько мал нием скоростижиме стоячей1+К- раз бол1 - К50 щей волны, аопределяется 1 О х Р= - К уг о).к " ы(К=О 5 Ф Способ определени пости распростран приращенияия ноля, зак нь и т и 11,Фо.М.Ч Ч" ЬаЦГхоо(,61(К,6,6 д), Ва 1 х.8,соьх 1 в сов( В, Йово,1 ,сов" жй,1 Если выражение (9) можно рассматривать как амплитудную характеристику акустического интерферометра, то в качестве фазовой характеристики акустического интерферометра выбирается разность фаз, равная Если скорость Ч распространения о акустических волн в исследуемой среде получила приращение ЙЧ то волновое число К получит приращение, равноеа Фазовая характеристика Ч получит приращение, величину которого можно найти путем дифференцирования выражения (10) . Получаем с учетом выражений (11) и (12), что с 1(1=й 1=с 1, ы Окги аУ- -----х2 яг.1-2 К соя( - -+ 6 + 6 )+кггоУЬ (13хга то, как следует из интегрирования(13), фазовая характеристика получитприращение равное Откуда в режиме бегущей во К = 1, в режиме стоячей в (Ок с 1) коэффициент К мож симости О 1 эн а 1 еиия величины о Из Формулы (15) следует также, чтомаксимальное значение К для слабопоглощающих сред (т.е. при М Ь1)будет в случае когда где и - целое чис.1 о.В этом случае коэффициент К станоВится равным коэффициенту стоячих волн и определяется выражением При выполнении условия (16) навыходе второго преобразователя наблю.дается один из локальных максимумовамплитуды напряжения Б =1+2 г соз +гБ ех (-мЬ)оща а а 1 - Кг г(18)При значениях Ь и и , для которых 2 цЬлЗОЧ 1- - +Ох + ох =(2 П 1 + 1)Х ГдЕ Ш - ЦЕЛОЕОчисло, амплитуда напряжения на выходе второго преобразователя,соответствующая одному из своих локальныхминимумов, определяется выражением 3511 ехр(-аЛ )О ох а а 1+К ьше, чем в режиме бегуприращение скоростипо Формуле ула изобретениЗаказ 1 б 03/47 Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 лючаюшийся в излучении ультразвукового сигнала в среду, приеме прошедшего через нее ультразвукового сигнала и измерении разности фаз междуиэлученным и принятым ультразвуковымисигналами, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения чувствительности и точности, измерениеразности фаз между излученным и принятым ультразвуковыми сигналами производят в режиме стоячей волны, авеличину приращения скорости определяют по формуле 6) - частота излучаемых ультразвуковых сигналов;- длина базы прозвучивания;- начальная скорость распространения ультраэвуковогосигнала;- козффициент стоячих волн;6 Р - изменение разности фаз междуизлученным и принятым ультразвуковыми сигналами.