Устройство для измерения коэффициента отражения акустических сигналов

сОюз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Таганрогский радиотехнический институт им,В,Д.Калмыкова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЗ Ф Ф ИЦИ Е НТА ОТРАЖЕ НИЯ А;УСТИЧ ЕСКИХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к устройствам для исследования акустических характеристик материалов и предназначено для определения комплексного коэффициента отражения акустических сигналов от поверИзобретение относится к устройствам .для исследования акустических характеристик материалов; предназначено для определения комплексного коэффициента отражения акустических сигналов от поверхности материалов, помещеннь 1 х в акустически прозрачные среды, и может быть использовано в гйдроакустике, геофизике, дефектоскопии.Известно устройство для измерения частотных зависимостей коэффициента отражения. В основе этого решения лежит излучение в среду радиоимпульса, отражение его от исследуемого материала и измерения параметров образовавшейся в пределах радиоимпульса акустической стоячей волны. Оно содержит генератор радио 50 1748043 А 1 ц 0 01 Ч 29/ОО1 14хности материалов, помещенных в акустически прозрачные среды, Устройство может быть использовано в гидроакустике, геофизике, дефектоскопии, Цель - расширение диапазона рабочих частот и повышение точности за счет реализации измерения непрерывной частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения в широкой полосе частот и реализации измерений в сильновязких средах в устройство, В среду излучают амплитудно-модулированный сигнал, Приемник принимает излученный сигнал и сигнал отражения от образца. В среде образуется сигнал разностной частоты, Фильтрами, подключенными к приемнику, выделяют сигнал, и фазометр измеряют фазу коэффициента отражения, Измеритель амплитуды определяют модуль коэффициента отражения, 2 ил. импульсов, соединенный с излучающим преобразователем, находящимся в акустическом контакте со средой, помещенной в акустическую трубу. На другом конце трубы помещен исследуемый материал, На оси трубы установлен приемник акустических сигналов, соединенный с механической координатной системой, которая перемещает приемник вдоль оси трубы с целью координат узлов и прочностей стоячей волны по максиму и минимуму звукового давления. Выход приемника через фильтр соединен с измерителем амплитуды,Измеритель амплитуды регистрирует уровни звукового давления в узлах и пучностях стоячей волны, по их значениям и координате первого узла определяется модуль ифаза коэффициента отражения для разныхчастот.Недостатком этого устройства являетсянизкая точность измерений комплексногокоэффициента отражения в стоячей волне,Из-за конечных размеров приемника невозможно точно измерить звуковое давление вточке звукового поля - в узле или пучностистоячей волны. Это снижает достоверностьполучаемой величины модуля коэффициента отражения, Так как протяженность областей, расположенных между узлами,сокращается пропорционально росту частоты, то и точностьизмерения звукового давления в узле и пучности приемникомконечных размеров уменьшается с ростомчастоты. Таким образом, погрешностьметода измерения коэффициента отражения встоячей волне частотно-зависима и растет сувеличением частоты и размеров приемника;Наиболее близким к изобретению является устройство дпя измерения коэффициента отраждния образцов, Модулькоэфя: йциейта отражения находится из отно"шения амйлитуд отраженной л падающейволн, а фаза - как разность фаз между волнами с кратными частотами. Известное устройство содержит генератор радиоим- пульсов сизменяемой частотой. подключенный к немуакустический излучатель, гидрОакустическуютрубу, один койец которой сопряжен с акустическим излучателем, а другой - прЕдназначендля контактирования с образцом. установленный в трубе акустический приемник. блокрегистрации, выполненный иэ О фильтровгармоник,входы которых соедийены с акустическим приемником, и измерителей амплитуды и (и) электрических цепей, состоящих изпоследовательно собдиненных умножителейцастоты, фазометра и индикатора, входы умножителей частоты подключены соответственно к выходам первых (и) фильтровгармоник и измерителей амплитуды, а вторыевходы фазометров подключены соответственно к выходам фильтров последующих гар моник,Недостаток прототипа - ограниченность рабочего диапазона частот, т,е. невозмокность измерения коэффициентаотражения на частотах ниже резонайснойчастоты излучателя. так как в качестве информационных волн используются излученная волна и генерируемые ею гармоники,Кроме того, известное устройство характеризуется невозможностью использования в качестве рабочих сред, заполняющих измерительную трубу. сильновязкихжидкостей (минеральные и растительныемасла, нефть и др.) и материалов коллоид ные растворы, эмульсии, суспензии, жидкий ил, глину и другие). Большие значения коэффициента затухания звуковых волн и квадратичная зависимость от его частоты не позволяет эффективно генерировать в таких средах гармоники из-за их быстрого поглощения, что приводит к низкой точности измеоения,Использование высокоцастотных гармоник, плавная перестройка которых в широких пределах невозможна из-за узкой полосы пропускания излучающего преобразователя, искл,оцает возможность получения в прототипе непрерывной частотной зависимости коэффициента отражения в промежутках между частотами гармоник,Измерение разности Фаз между гармониками в прототипе не позволяет получить значение фазы коэффициента отражения акустической волны от образца исспедуемого материала в том случае, когда она зависит от частоты отражающейся волны.Цель изобретения - расширение диапанепрерывной частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения в широкой полосе частот и реализация измерений в сильновязких средах,30 Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерсния коэффициента отражения образцов, содержащее акустический излучатель, гидроакус,ическую трубу, один конец которой сопряжен с акустическим излучателем, подключенньил к генератору, а другой - предназначен для контактировэния с образцом, установленный в гидроакустической трубе акустическлй приемник, фазометр и индикатор, два фильтра, входы которых подключены к выходу акустического приемника, к выходу первого фильтра подключены измеритель амплитуды и один из входов фазометра, к выходу которого подключен индикатор, в качестве генератора использован генератор амплитудно-модулированного сигнала с из 35 40 меряемой частотой модуляции, снабжено последовательно соединенными амплитудным детектором й фильтром нижних частот, 50 выход которото подключен к второму входу Фазометрэ, а вход амплитудного детектораподключен к выходу первого фильтра.При распространении в нелинейной среде заполняющей гидроакустическуютрубу, радиоимпульса с амплитудно:модулированным АМ) заполнением Р,1+ гп сов Р- - хе" с , 1)я 1 ц 1 -г" х)С зона рабочих частот и повьпвение точности25 м счет реализации возможности измерениярование и выделение огибающей частоты. С Ф о р м у л а и з а б р е т е н и я вйхода фильтра 10 сигнал 04 постуйает на Устройствадля измерения коэффициента один из" входов фаэаметра 12. Фильтр 8 отражения акустических сигналов, содержа- предназначен для выделеййя из принятого щее последовательно соединенные генерайриемником сигнала радиоимпульса ВРЧ 5 тар и акустический излучатель, (Оз). С выхода фильтра 8 сигнал Оз поступа- . гидроакустическуатрубу; один торец которой ет на вход измерителя 1 амплитуды, где сопряжен сакустическим излучателем, э друпрбисходитизмерениеотношейияамплиту; гай предназначен для контактирования с абды, отраженной от образца ВРЧ к амплйту-разцом, установленный в гидроакустическойВРЧ па:аю ей- на о азе, Оотя2 " РУбеакУстический пРиемник, подключенныеде, падающеи на оо разе .О - юк нему первыи и втораи фильтры, последовэ т;е. модуля коэффициента отражения ВРЧ тельна соединенные фазометр и индикатор и от образца исследуемого материала, С вы- измеритель амплитуды, гадключенный к вы:хода фильтра 8 сигнал Оэ- поступает также: ходу втарага фидьгрэ, а т л и ч а ю щ е е с яна второй вход фаэометра Ф 2, где происхо тем, что; с цедра повышения точности и расдит измерение разности фаз междусйгна- . ширения частотного диайазана; ана снабжелами отраженной от образца ВРЧ и но последовательна соединенными огибающей отраженного от образца АМ-ра- амплитудным детектором, вход которого свядиоймпульса, равной согласно формуле 5)зан с выходом первого фильтра, и фильтром описания фазе коэффициента отражения 20 нижних частот, выход которого подключен к ф ВРЧ, С выхода фазометра 42 видебим- первому входуфазаметра, соединенного вто- пульс напряжейия 05. амплитуда когарвго рым входам с выходом второго фильтра, а в пропорциональна фазе коэффициента атра- качестве генератора использован генератор жения р, поступает на индикатор 13; амплитдна-модулированного сигналов,251748043 ставитель Л.Кондрыкйнская хред ММоргентал Ко ктор А,Ворович Ре ндура изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 2500:Тираж Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5