Ультразвуковой интерферометр

ОПИСАНИЕИЗОБ, НИЯ 657 ЗЗ 1К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнк Соцналнстнческнк Республик(23) Приоритет Государствеииый ком СССР по делан изобретен и открытийата опубликования описания 1504. Авторизобретен и В.А. Сукацкас тель аунасский политехнический институт им. А, Снечкуса(54) УЛЬТРАЗВУКОВОИ ИНТЕРФЕРОМЕТ о акус Изобретение относится к технической акустике и может найти применение в измерительной технике.Известно устройство для измерения акустических параметров материалов, 5 основанное на принципе ультразвуковой интерферометрии 1. Однако оно не позволяет непосредственно измерять удельное акустическое сопротивление среды. 10Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ультразвуковой интерферометр, содержащий последовательно соединенные блок настройки, диапазон ный генератор, излучающий преобразователь, установленный по одну сторону кюветы, по другую сторону которой напротив излучающего установлен приемный преобразователь, под- иО ключенный к полосовому усилителю - детектору с центральной частотой, вдвое меньшей резонансной частоты преобразователей, и Формирователь 2 .Однако этот интерфероме."р также И не обеспечивает непосредственного измерения удельного акустического сопротивления среды.Целью изобретения является обеспечение непосредстиенного измерения ЗО удельног тического сопротивления среды.Цель достигается благодаря тому, что в предлагаемое устройство введены второй полосовой усилитель-детектор с центральной частотой полосы,вдвое превышающей центральную частоту полосы первого, переключатель режима работы, триггер и последовательно соединенные ждущий генератор импульсов, вольтметр и источник регулируемого постоянного напряжения, при этом второй полосовой усилитель- детектор подключен параллельно первому, и они оба соединены со входом формирователя через одну секцию переключателя режима, средний контакт второй секции которого подключен ко входу блока настройки и ко входу ждущего генератора, а переключаемые контакты - к выходу формирователя непосредственно и через триггер.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого интерферометра на Фиг. 2 - эпюры напряжения и частоты.Диапазонный генератор 1 подключен к пьезоизлучателю 2, находящемуся в кювете 3, Пьезоприемник 4 соединен ,со входом полосовых усилителей-де15 45 текторов 5 и б, Полоса пропусканияусилителя-детектора 5 соответствуетдиапазону частот генератора 1 и находится в области частот 0,5 Г , гдеГ - резонансная частота преобразователей 2 и 4. Полоса пропусканияусилителя-детектора б находится н 5области резонансной частоты Г . Выходы блоков 5 и б через одну секциюпереключателя режима 7-9 подключенык входу формирователя 10, а среднийконтакт второй секции соединен с )Ождущим генератором 11. Выход формирователя 10 подключен к счетномувходу триггера 12 и контакту 13 второй секции переключателя режима, Выход триггера 12 соединен с контактом 14, а общий контакт 15 переключателя - с входом блока настройки 16и с входом ждущего генератора 11 импульсон стабильной частоты и амплитуды, последовательно соединенногос вольтметром 17 постоянного напряжения и источником постоянного регулируемого напряжения 18. Выход блока настройки 16 сняэан с входом настройки частоты генератора 1,На фиг.2 номером 19 обозначен гра-ч 5фик расположения акустических резонансов системы из исследуемой среды,расположенной между преобразователями 2и 4,и самих преобразователей 2 и 4 вобласти частоты 0,5 й ; 20 - графики 30расположения акустических резонансов в области резонансной частотыпреобразователей Го и изменение частоты генератора 1 но времени; 21выходные импульсы формирователя; 3522 - импульсы триггера 12. Выходноеимпульсное напряжение генератора 11и его средняя составляющая в обоихрежимах работы (соответственно ОиОь), переключаемых двухсекционным 40переключателем с контактами 7-9,13-15 в момент времени ,показаныграфиком 23.Интерферометр работает следующимобразом.Включают питание и помещают исследуемое вещество в кювету 3 междупреобразователями 2 и 4. В конструкции кюветы предусмотрено фиксированное расстояние между преобразователями 2 и 4, если исследуется толькожидкость или газ, либо переменноерасстояние, с целью прижатия преобразователей к поверхностям плоскопараллельных исследуемых образцов разной толщины иэ тнердого тела. Переключают переключатель режима в положение, в котором замкнуты контакты 8,9 и 14,15 соответственно. Частота генератора 1 под воздействиемсигнала с блока настройки 16 изменяется в области частоты 0,5 й , например увеличивается (графики 19, 20)по прямолинейному закону. Процесспротекает до возникновения акустического резонанса системы исследунмое вещество - преобразователи,Выходное напряжение усилителя-детектора 5 увеличивается и н момент акустического резонанса становится максимальным. В этот момент временисрабатывает формирователь 10 (график 21). Импульс формирователя 10поступает на вход блока настройки16, который с этого момента начинаетизменять частоту генератора 1 н противоположном направлении. Одновременно импульс формирователя 10 поступает на счетный вход триггера 12,"перебрасывая его (график 22), запускает генератор 11 импульсов стабильнойдлительности и частоты. Частота генератора 1 уменьшается до достиженияакустического резонанса и, ввидусрабатывания блоков 10 и 16, опятьначинает увеличиваться и т.д. В каждый.момент реверса изменения частотыимпульс с формирователя поступаетна запуск генератора 11, который вырабатывает серию импульсов стабильнойамплитуды и длительности (график 23) .Регулируют напряжение источника 18до достижения нулевых показаний нольтметра 17, т,е. до достижения равенства напряжения источника 18 среднемунапряжению Б последовательности выходных импульсов генератора 11. Поскольку скорость изменения частотыгенератора 1 постоянна, а генератор11 запускается каждый раэ при изменении частоты на величину интерваламежду двумя соседними акустическимирезонансами ьй то напряжение Ц(обратно пропорционально величине интервала ЬГ,В момент времени 1 переключаютконтакты 7-9 и 13-15 переключателярежима. Усилитель-детектор б настроенна вторую гармонику напряжения генератора 1 и на его выходе выделяютсясигналы акустических резонансов, находящихся в области резонансной частоты преобразователей Й (график 20) .Коэффициент передачи преобразователей на этой частоте существенно выше,чем в предыдущем случае (в области0,5 й ) и роль напряжения возбужденияпьезоизлучателя 2 выполняет напряжение второй гармоники, содержащеесяв сигнале генератора 1, Закон изменения частоты второй гармоники одинаков как и частоты первой гармоники, но скорость изменения в два разавыше. Поэтому сигнал формирователя10 поступает на входы блока настройки 16 и генератора импульсов 11 через триггер 12, который делит количество импульсов на 2, В остальномработа интерферометра не отличаетсяот предыдущего случая. Среднее напряжение выходных импульсов генератора 11 ц теперь будет обратнопропорционально интервалу частоты ьГмежду двумя акустическими резонансами в области резонансной частотыпреобразователей. Напряжение источника 18 было установлено равным Птаким образом вольтметр 17 покажет напряжение 1 -Цо, которое, в свою очередь, пропорционально д 1- - дВеличины частотных интерйалов ьй ЬЙ связаны с удельным акуст.ческим сопротивлением среды 2 находящейся между преобразователями 2 и 4, след й о м лой:ующе фру" ж-, - .-:(-, - .-.где 2 - удельное акустическое сопротивление материала преобразователя.По показаниям вольтметра, градуированного согласно этому уравнению отсчитывают искомое сопротивление.Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в упрощении измерений, необходимы только три операции: введение вещества в кювету, регулирование напряжения источника и переключение переключателя режима, не требуется измерения расстояния между преобразователями или длины образца, результат отсчитывается непосредственно по шкале. Расширяется область применения, измеряют акустическое сопротивление жидкостей, газов или твердых веществ в виде плоско- параллельных изделий. Кроме того, не требуется знать значение скорости ультразвука в исследуемой среде.Формула изобретенияУльтразвуковой интерферометр, содержащий последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, излучающий преобразователь, установленный по одну сторону кюветы, по другую сторону которой напротив излучающего установлен приемный преобразователь, подключенный к полосовому усилителю-детектору с центральной частотой, вдвое меньшей резонансной частоты преобразователей, и формирователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения непосредственного измерения удельного акустического сопротивления среды, в него введены второй полосовой усилитель- детектор с центральной частотой полосы, вдвое превьзаающей центральную частоту полосы первого, переключатель режима работы, триггер и последовательно соединенные ждущий генератор импульсов, вольтметр и источник регулируемого постоянного напряжения, при этом второй полосовой усилитель- детектор подключен параллельно первому, и они оба соединены со входом формирователя через сдну секцию переключателя режима, средний контакт второй секции которого подключен ко 25 входу блока настройки и ко входуждущего генератора, а переключаемые контакты - к выходу формирователя непосредственно и через триггер.Источники информации, принятые во 30 внимание при экспертизе1, Иванов В.Е. Об измерении скорости ультразвука в твердых телах ин 1 терферометром с двумя пьезопрербразователями, Труды ВУЗов, Лит.ССР, 35 Ультразвук, 1969, 1, с. 135-1412. Авторское свидетельство СССРР 372495, кл. С 01 М 29,УОО, 1971.(1 Со Те итель М.иет о Шби ректоР О, ж ж е тор ла Заказ 1783 ЦНИИ о 1130 а ро Тираж 1089 И Государственн делам изобретен осква ЖРа илиал ППП Патент, г. Ужгород,Подписноемитета СССткрытий