Способ определения приращения скорости распространения акустических волн

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЕСПУБЛИК(19) (11 (51)5 (3 01 Н 6 01 М 29 ОБРЕ ится к измеритель ь использовано дл я акустических па кие решения, осно азовых измерениях и распространения ия является повышеи точности измеоеприращения скорокустических волн реобразом,ду с помощью перакустических преГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства(56) Авторское свидетельство СССР М. 587389, кл. 0 01 К 29/00, 1976.Авторское свидетельство СССР И. 1121499, кл. 0 01 Н 5/00, 1982.Авторское свидетельство СССР В 1647280, кл, 8 01 Н 5/00, 1990.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН Изобретение относ ной технике и может бы исследований и контро раметров вещества.Известны техничес ванные на прямых ф приращения скорост акустических волн. Недостатками известных технических решений являются недостаточно высокие чувствительность и точность определения приращения скорости распространения акустических волн из-за формирования зондирующего сигнала, проходящего через исследуемую среду, только одним из двух преобразователей, образующих акустическую базу измерительной системы.Наиболее близким по техническому решению является способ измерения приращения скорости распространения(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследований и контроля качества вещества, Цель изобретения - повышение точности измерений эа счет подбора амплитуды излучаемых волн, Цель достигается за счет того, что соотношение амплитуд фо 1 и 02 колебаний, излучаемых первым и вторым электромагнито-акустическими преобразователями (ЗАП),выбирают иэ определенного условия, приведенного в тексте описания, величину Ьл приращения определяют по формуле, также приведенной в тексте описания,акустических волн с фрующего сигнала двскими преобразоватегНедостатком изврешения является нечувствительность искорости распростраволн из-за неоптиманошения амплитуд акческих колебаний, извто рьол электроа куствателями, формируюсигнал,Целью изобретенние чувствительностиний,Способ измеренисти распространенияализуется следующимВ исследуемую свого и второго элект ормированием мя электроаку ями.естного технического достаточно высокая точность измерения нения акустических льного выбора соотустических гармонилучаемых первым и ическими преобразощими зондирующийОбразователей, расположенных на Оасстоянии друг От друга,синфазно излуча)от акустические волны, удовлетворя)ощие условиям52 в---- д 1 - д 2 = 2 пп г 2 = 1 д 2 = 0 (1)1где и =2+1, р=0,1,2го - частота излучаемых акус,ических 10 волн;м - начальная скорость их распространения в исследуемой среде;г 2 - модуль комплексного коэффициента отражения акустических волн от 15 второго злектроакустического преобразователя;д), дз - соответственно фазы комплексных козффициентов отражения акустиа;г ческих волн от первого и второго 0 электроакустических преобразователей,Выоира.:От величину Отношения амплитуд гармонических колебаний 0);,излучаемых первым электроакустицеским преобразователем,и с.02,излучаемых вторым 25 злектроакустическим преобразователем, по формулег- , - (1 - йо) еп -1 йо)+2 сор - г (1 йо) +ойояйо - й1 - йа ) к 3 е П 1+йо)+ей, )сое -хг ейо)сер(и ) гг)где В, = г 1 ехр(-га 1)35а - коэффициент поглощения среды;Принимают прошедшие через исследуемую среду акустические волны вторым злектроакустическим преобразователем, измеряют величину Лр измерения разности фаз между сигналами на входе первого и выходе второго преобразователей и определяют величину ЛЧ приращения скорости распространения акустических волн по формуле45о г йагЬгщ --- , - - Хогг-е йоес г Ь 1 Аг - ) егр( - 2 а) - . - г г +й)сог- - е р( - и + - П г йо)г Гйг, Йрог- егрг - га) -- - ор( - аа)ссг -- -, .с +йг 1 г 1 сог ., о (1-й,1 г,",амплитуда волны, излучаемой первым преобразователем, может быть представлена следующим выражением41 (С) =-801 ЕхР (а)С+у)1), (4)(б) из этого выражения Ьгг= -гс г +р г-й,(. - )егр- 2 аа ) -- ео) - Еер( - а й) сог -- - , - -с-+ й,) -гс-Гехр( - ай) - е - ( г +йа)сое - егр( - а.) р - г: . й ех г о ог откуда следует расчетная формула (3),При д 1 = 0 выражения (2) и (3) будутсоответственно иметь вид С 01 2 йо 1 - йо)Х ь 02 (1 +Во)2+4 Во Х (1+Во)ехр(а ) где 01 и р)1 соответственно амплитуда и начальная фаза излучаемых колебаний,- текущее время.В результате многократных отражений излучаемой волны, а таже отражений излучаемой вторым преобразователем волны той же фазы и частоты с амплитудой г подобранной согласно формулы (2), при выполнении условия (1) между преобразователями образуется стоячая акустическая волна, амплитуда которой в плоскости второго преобразователя описывается выражением( се 2 1 Со 1 - Во-ек р ( - 2 а 6 ) ---ек р ( - а с ) . - - - + В1.Во Отличительными признаками является то, что осуществляют подбор оптимального соотношения (2) амплитуд акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым электроакустическими преобразователями, а определение приращения скорости распространения акустических волн производят по формуле (3), Выражение (7) показывает как повышается чувствительность при измерениях в случае выбора соотношения амплитуд излучаемых акустических волн по формуле (2),изменение точности фаз на входе первого и выходе второго преобразователей оказывается в К раз чувствительней К приращению скорости Лч,.де К определяется выражением- 2 а. -- (1 Во)сое 2 еР( - 91.)4 4 (14 Веко выражение (10) пои подстановке реальныхзначений показываег повышение чувствительности в несколько раз, при этом возрастает и точность измерений,Оормула изобретения 1. Способ определения приращения скорости распространения акустических волн, заключающийся в том, что в исследуемой среде на расстоянии ( друг от друга размещают первый и второй электроакустические преобразователи, синфазно излучают первым и вторым электроакустическими преобразователями (ЭАП) в исследуемую среду одна навстречу другой гармонические акустические волны, формируют поле квазистоячих волн между первым и вторым ЗАП в соответствии с условиями 2 со - д 1 - д =2 ли; гг =1; д 2 =0о где г - частота излучаемых акустическихволн;чо - начальная скорость акустическихВОЛН д 1, д 2 - фазы комплексных коэффициентов отражения от первого и второго ЭАП соответственно; р = 0,1,2, принимают вторым ЗАП пришедшие через исследуемую среду акустические волны, измеряют изменения разности 10 фаз акустических волн, излученных первымЭАП и принятых вторым ЭАП, и определяют ее с учетом приращения скорости распространения акустических волн, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 15 точности измерений за счет подбора амплитуды излучаемых волн, соотношение амплитуд 01 и фо 2 акустических гармонических колебаний, излучаемых первым и вторым ЗАП, выбирают из условия20,2 гй 1- ( 1 йо ) О , - ( 1 Во Г + 2 ссе в( 1 + йо )2 + 4 йо ( йо ( 1 - Во )е 2 6 ГДЕ йо = Г 1 ЕХР(-2 а Ц;а величину Л ч приращения скорости распространения акустических волн определя ют по формулегде г 1 и г 2 - модули коэффициентов отражения акустических волн от первого и второго 40 ЭАП;а - коэффициент поглощения акустических волн.2, Способ поп,1, отл и ча ю щийс ятем, что формирование поля квазистоячих 45 волн производят в соответствии с условия- ми 1 2а величину приращения скорости распространения акустических волн определяют поформуле,ф.) ечР( - 2 й 1.1 - 2- еХР 1 - еч)- - " +йе 0 5 2 Составитель А.РубановТехред М,Моргентал Корректор П.Гереши Реда кто околовэ каз 3640 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5