Способ определения акустического сопротивления переходного слоя

(54) СПОСОБ О СКОГО СОПРОТ СЛОЯ(57) Изобретени жет быть испо устике, в чая акустичепомощью пульсов, и боростроея какеленсих ивпр( ЙЬ г Кс) =. А 0 ех - частота ьныйимпу г = О, отм лообразно На фиг, 1 предния импульсов отным слоем; на фиг.импульсов; на фиг.ва для осуществлен где Й. моугменикало одуляции с подает чая тем импульс колокол:1. пряя в мал: ,т вресамьц центр ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт прикладной физики АН БССР (72) Г.Н.Быль и В,И.Крылович(56) Авторское свидетельство СССР (ч. 1458714, кл. 0 01 Н 15/00, 1989.Авторское свидетельство СССР (ч. 1460623, кл. 6 01 Н 15/00, 1989;ПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОДНОГО носится к акустике и мо овано в измерительны Изобретение относитс стности к методам опред ских сопротивлений зондирующих акустичес может быть использованонии.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет регистрации временных параметров отраженных сигналов и измерения бесконтактным методом. Под переходным слоем на поверхности объекта мы понимаем переходной слой за счет неровностей (шероховатостей) поверхности, различные покрытия на поверхности, контактный слой между двумя поверхностями или средами (например, слой или на .грунте в водоемах) и т.д. тавлена схема отражеоверхности с переход - картина отраженных - блок-схема устройстия способа..,Ю, 1820233 А 1 акустических приборах. Цель изобретения - повышение точности при определении акустического сопротивления переходного слоя. В процессе измерений регистрируют время задержки прямоугольного импульса в переходном слое, временной интервал между моментом приема первого отраженного прямоугольного импульса и моментом приема максимума амплитуды отраженного колоколообразного импульса, Полученные величины наряду с известными акустическими сопротивлениями среды прохождения и отражающей среды используют для определения акустического сопротивления переходного слоя. 3 ил,Устройство содержит генератор 1 частоты й; формирователь 2 колоколообразного импульса, генератор 3 прямоугольного импульса, излучатель 4, отражающую поверхность 5, приемник 6, измеритель 7 времени задержки прямоугольного импульса в переходном слое, измеритель 8 временного интервала между моментом приема первого отраженного прямоугольного импульса и моментом приема максимума амплитуды отраженного колоколообразного импульса, блок 9 обработки. редлагаемый способ осующим образом,локолообрэзный импульс1820233 Отражающая поверхность в общем случае представляет собой тонкий плоский слой толщины б, лежащий на отражающей среде, т.к, граница раздела содержит неко-. торый переходной слой. Пустьг 1= р 1 Чь"1, 5 2. 3 - акустические сопротивления трех сред;р - их плотность, Ч - скорость звука в них.С помощью высокочастотного импульса определяем время задержки в тонком слое 10 2 хз =-, измеряемое между двумя при 2 б= Ч 2ходами отраженного высокочастотного импульса, отразившегося от передней и задней стенки переходного слоя. При этом длительность х высокочастотного импульса выбирается такой, что х 0 хэ. Тогда спектральный состав колоколообразного сигнала20 Со = ВоА 0(1 0)Отсюда следует, что 12 Щ =.1 и,Со2 С 1 40 следовательно, этот максимум исчезает сучетом последующих членов разложения (3)коэффициента отражения. Максимум жеВпри 11 = -хз сохраняется и при учетеВо45 последующих приближений в (3), так как11 Щ 1. Таким образом получают, что центральный максимум отраженного колоколообразного сигнала сдвигается при отражении от значения 1 = 0 к значению 50 В 111 = - хзКогда значения коэффициенВотов В 1, В 0 совладают по знаку (см,фиг,2), получаем тО, когда они различны по знаку, получают 11О, Таким образом, что мак 55 симум амплитуды отраженного сигналасдвигается по времени в ту или другую сторону в зависимости от соотношения величин акустических сопротивлений г 1, г 2 и гз.В связи с тем, что временной сдвиг максимума амплитуды отраженного колоколо 1(в) - ехр(-йР/4 Ы), (2) А ж Я) дает концентрацию частот в малом интервале ширины порядка СЬ относительно нулевой частоты и коэффициент отражения от слоя может быть взят в виде разложения около точки в = О; В(в) =й(в)/в=О ++в /в=О+0(аР) дв Здесь О (йР) - величина порядка оР и отбрасываемая в дальнейшем, как дающая незначительный вклад порядка (ь 8 Ьхз) в интересующем нас случае. После использования общего выражения для В(в) получаютприближенную формулу: В(в) В 0+вхз ЗВ 1, (4) где Во81 г 1-гз,2 гз 8-г 1,. (5)г 1+гзг (г г )2 После отражения колоколообразного импульса с коэффициентом отражения; взятом в виде (4), получают импульс вида 1 ф) = (Со+ 2 С 1 Ъ 1)ехрЯ Й 1 Ц (6) 2 б 1. где т " т - , б 1 - расстояние от излучаЧ 1 теля-приемника до отражающей поверхно 2 б 1 сти, Таким образом, -- время. задержки Ч 1 импульса при распространении его впер вой среде до отражающей поверхности иобратно, Коэффициенты Со, С 1 в выражениидля 11(1) выражаются через А 0 в следующемвиде: Такая связь вытекает из спектрального разложения сигналов т(1) и 1(т) и использования разложения (4) коэффициента отражения В(в) для преобразования коэффициентов спектрального разложения.Исследуя на экстремум амплитуду отраженного колоколообразного сигнала 11(1), получают два значения максимума этой фун- кции 1 - Со оСоо+8 СГ ( )Й) 4 С 1 Так как Йхз 1, то С 1/С 0 1 и можно записать Для второго экстремума получают:1820233 г.г оставитель Г.Бы ехред М,Моргент едактор С,Кулакова орректор С.Пекарь каэ 2023 ВНИИПИ Государст Тираж Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательскийкомбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что, с целью повышения точности, излучение осуществляют двумя импульсами - колоколообразным и узким прямоугольным, который излучают в момент времени, соответствующий максимальному значению амплитуды колоколообразного импульса, измеряют время задержки прямоугольного импульса в переходном слое и время между первым отраженным прямоугольным импульсом и максимумом отраженного колоколообразного импульса, по соотношению которых с учетом акустических сопротивле ний отражающей поверхности и среды прохождения акустических импульсов до переходного слоя определяют искомый параметр.