Интерферометр для измерения поглощения ультразвука

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 0 С 01 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 25 Бюл. У 43ий филиал Влаеского инститкин, Ю.В.Моло коин 9 (088.8)е свидетельство СССС 01 И 29/00, 1975 ансу столбикалучателем и пь акустическому резо среды между пьезои зоприемником и пов менении длины стол полуволну ультразв блоков выделения м тельных и отрицате сигналы поступают ля отношений, с ко ся при иза каждую выходов и ка. кси ов полож ных импульсов входы измеритеорого сигнал поор. Интегратор ать поступающий ступает на интегратначинает интегрировна его вход сигнал ихода н ос ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 3907650/ (22) 06.06.85 (46) 23.11.86 (71) Ковровск го политехнич (72) А.В.Моло и Е.П.Тетерин (53),534,321 (56) Авторско Р 542 134, кл(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения поглощенияультразвука. Целью изобретения является повышение производительности ипомехозащищенности путем выделениямаксимальных значений модулирующегосигнала не только при возрастании,но и при увеличении его амплитуды.В интерферометре генератор возбуждает пьезоизлучатель, который излучаетультразвуковые волны в исследуемоевещество, помещенное в камеру, Ультразвук частично отражается от пьезоприемника, частично преобразуется имв электрические колебания, которыепоступают на усилитель-детектор,801272123 Процесс измерения начинается с запуска генератора одиночных импульсов,который вырабатываемым им импульсомприводит в исходное рабочее состояние интегратор и программный счетчики запускает ждущий мультивибратор.На обкладках пьезоприемника развивается переменное напряжение, максимумы модуля которого соответствуют его вход запускающего импульса свторого выхода программного счетчика импульсов, выдаваемого после прихода на его третий вход второго посчету короткого положительного импульса с выхода формирователя нулевых смещений. Получаемое на выходеинтегратора напряжение измеряетсяцифровым вольтметром. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-зовано для измерения поглощенияультразвука,Цель изобретения - повышение про" 5изводительности и помехозащищенности путем выделения максимальныхзначений модулирующего сигнала нетолько при возрастании, но и приувеличении его амплитуды. 10На фиг. 1 изображен интерферометр для измерения поглощения ультразвука; на фиг. 2 - временные диаграммы интерферометра.Интерферометр для измерения поглощения ультразвука содержит последовательно соединенные генератор1, пьезоизлучатель 2 и пьезоприемник 3, расположенные в камере 4, иусилитель-детектор 5, блок 6 переме Ощения пьеэоприемника 3, последовательно соединенные блок 7 выделенияположительных импульсов, соединенныйс выходом усилителя-детектора 5,блок 8 выделения максимумов положительных импульсов с формирователем9 нулевых смещений, последовательносоединенные блок 10 выделения отрицательных импульсов, соединенный свыходом усилителя-детектора 5, блок 3011 выделения максимумов отрицательных импульсов, измеритель 12 отношений, первым входом соединенный с выходом блока 8 выделения максимумовположительных импульсов, вторым входом - с выходом блока 11 выделениямаксимумов отрицательных импульсов,последовательно соединенные генератор 13 одиночных импульсов и ждущиймультивибратор 14, последовательно 40соединенные программный счетчик 15импульсов, первым входом соединенныйс выходом генератора 13 одиночныхимпульсов, вторым входом - с выходомждущего мультивибратора 14, третьим 45входом - с вторыми выходами блок:а 8выделения максимумов положительныхимпульсов с формирователем 9, и частотомер 16, вторым входом соединенный с выходом усилителя-детектора 5, уПоследовательно соединены интег"ратор 17, первым входом соединенныйс выходом генератора 13 одиночныхимпульсов, вторым входом - с вторымвыходом программного счетчика 15 им-пульсов, третьим входой - с выходом,сизмерителя 12 отношений, и цифровойвольтметр 18, вторым входом соединен ный с блоком 6 перемещений, выход ждущего мультивибратора 14 соединен с входом блока 6 перемещений, а второй выход блока 8 выделения максимумов положительных импульсов с формирователем 9 нулевых смещений соединен с вторым входом блока 11 выделения максимумов отрицательных импульсов.Предусмотрено введение формирователя 19 амплитуд, вход которого соединен с выходом усилителя-детектора 5,а выходы - с вторыми входами блоков 7 и 10 выделения положительныхи отрицательных импульсов. Второйвыход блока 8 выделения максимумовположительных импульсов является выходом формирователя 9 нулевых смещений,Интерферометр для измерения поглощения ультразвука работает следующимобразом.После включения генератор 1 начинает вырабатывать высокочастотноенапряжение, подаваемое на пьезоизлучатель 2, который излучает ультразвуковые волны, распространяющиесяв исследуемом веществе, помещенномв камере Ф, Ультразвук частично отра"жается от пьеэоприемника 3, частично преобразуется им в электрическиеколебаний, усиливаемые и детектируемые усилителем-детектором 5. Процессизмерения начинается с запуска генератора 13 одиночных импульсов. Вырабатываемый им импульс приводит в исходное рабочее состояние (сброс) интег"ратор 17 и программный счетчик 15импульсов и запускает ждущий иультивибратор 14. Сформированный ждущиммультивибратором 14 импульс запускает программный счетчик 15 импульсов и блок 6 перемещения, которыйс постояннойскоростью начинаетперемещать пьезоприемник 3 относительно пьезоиэлучателя 2 на фиксиро"ванном расстоянии Е.На обкладках пьеэаприемника 3 развивается переменное напряжение, максимумы модуля которого соответствуютакустическому резонансу столбика среды между пьезоиэлучателем 2 и пьеэоприемником 3 к повторяются при изменении дЛины столбика на каждую полуволну/2 ультразвука. Максимумы получаются при длине столбика среды,отличающейся от указанного на четверть длины волны/4 ультразвука.Величина/4 через Фиксированное расстояние Ь и число длин полуволн М, укладывающихся на этом расстоянии, выразится 15 ЬА/4 = - -2 М(2) Так как отношение - = сопят убминпри интегрировании М 1"- - - наААвыходе интегратора 17 величина выдаваемого им напряжения будет 25Ч-- (1 ь А - 1 к А. )й, (3)иаке 1 мин 30 М(5) Ч 1Ь Так как Огибающая переменного напряжения выделяется усилителем-детектором 5, выходное напряжение которого изображено на. Фиг. 2 а.По определению коэффициент поглощения ультразвука может быть найден по формулеЕ - дядААф - .й . (1)Л/4 1 где- постоянная интегрирования,- время интегрирования, которое . можно выразить через период Т следования максимумов выходного сигнала усилителя-детектора 5 или через их частоту следования 1 Тогда коэффициент поглощения ультразвука через введенные параметры может быть определен по формуле 2 М сЧ 2 МЧ) 2= К = сопз то М = К Ч 4 ЬУ Таким образом, по измерению напряжения интегрирования и частоты изменения сигнала при заданных константахи Ь возможно определение коэффициента поглощения ультразвука. 55 Для этого на первом и втором выходах формирователя 19 амплитуд вырабатываются короткие положительные имО 1пульсы, соответствующие отрицательным и положительным амплитудам входного напряжения (Фиг.28,Ь). В момент поступления короткого положительного импульса на вход блока 7 выделения положительных импульсов на его второй вход одновременно поступает экстремальное значение положительного полупериода входного напряжения, которое запоминается и хранится на выходе этого блока 7 в течение одного периода Т, (фиг. 2 г).В момент поступления короткого положительного импульса на вход блока 10" вьделения отрицательных импульсов на его второй вход одновременно поступает экстремальное значение отрицательного полупериода входного напряжения, которое запоминается и хранится на выходе этой схемы в течение одного периода Т. (Фиг.2),При выработке формирователем 9 нулевых смещений коротких импульсов (Фиг.2 е) в момент изменения знака входного напряжения блоки 8 и 11 выделения максимумов запоминают в течение одного и того же периода Т значения положительного и отрицателью ного напряжения соответственно(Фиг.2 ж,). С выходов блоков 8 и 11выделения максимумов сигналы поступают на входы измерителя 12 отношений, который определяет логарифмотношения двух входных сигналов(Фиг, 2 и),С выхода измерителя 12 сигнал поступает на вход интегратора 17. Последний начинает интегрировать поступающий на его вход сигнал после прихода на его вход запускающего импульса с второго выхода программного счетчика 15 импульсов, выдаваемого после прихода на его третий входвторого по счету короткого положительного импульса с выхода формирователя 9 нулевых смещений (Фиг.2 к).Получаемое на выходе интегратора 17напряжение (Фиг.2 ь) измеряется цифровым вольтметром 18 по приходу наего стартовый вход импульса с выходаблока 6 перемещений, выдаваемогоэтим блоком по окончании перемещенияпьезоприемника 3 на Фиксированномрасстоянии Ь,Измерение частоты изменения напряжения осуществляется частотомером16 по приходу на его вход импульсас выхода программного счетчика 153 127 импульсов, формирующего этот импульс по второму преднабору последователь" ности коротких положительных импульсов с выхода форми теля 9 нулевых смещений в момент времени, когда пьезоприемник Э находится приблизительно посредине перемещения Ь.формула изобретенияИнтерферометр для измерения поглощения ультразвука, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор, пьезоизлучатель и пьезоприемник, расположенные в камере интерферометра, и усилитель- детектор, блок перемещения пьезоприемника, последовательно соединенные блок выделения положительных импульсов, соединенный с выходом усилителя-детектора, и блок выделения максимумов положительных импульсов, последовательно соединенные блок выделения отрицательных импульсов, соединенный с выходом усилителя- детектора, и блок выделения максимумов отрицательных импульсов, измеритель отношений, входами соединенный с выходами блоков выделения максимумов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью, повышения произ 2123водительности и помехозащищенности,он снабжен последовательио соединенными генератором одиночных импульсови ждущим мультивибратором, последа-Вательно соединенными программнымсчетчиком импульсов, первым входомсоединенным с выходом генератораодиночных импульсов, вторым входом -с выходом ждущего мультивибратора, 10 и частотомером, вторым входом соединенным с выходом усилителя-детектора, последовательно соединеннымиинтегратором, первым входом соединенным с выходом генератора одиноч ных импульсов Вторым ВхОдОм - свторым выходом программного счетчика импульсов, третьим входом - свыходом измерителя отношений, и цифровым вольтметром, вторым входом 20 соединенным с блоком перемещений,блок выделения максимумов положительных импульсов выполнен с формирователем нулевых смещений, второйвход которого соединен с выходом 25 усилителя-детектора, второй выход -с вторым входом блока выделениямаксимумов отрицательных импульсов,и с третьим входом программногосчетчика импульса, а выход ждущего Зо мультивибратора соединен с входомблока перемещений.6327/37 Тирак 507 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаПода комитета ССС и открытий ущская наб., е ак