Устройство для автоматической регистрации параметров жидких сред

(51) 5 ИЕ ИЗО АВТОРСКО 8 ИДЕТЕЛ ЬСТ ий институт АН ТССР. Рудин. А, Ю. Ушако тельство СССР29/00, 1967,тельство СССРй 29/04, 1988,тельство СССРй 29/00, 1988 ТИЧЕ- ЖИД(54) УСТРОЙ СКОЙ РЕГИС КИХ СРЕД (57) Иэобрет ковой техни а втоматичес пространения,продольных в СТВО ДЛЯ АВТОМРАЦИИ ПАРАМЕТР ние относится к ул ке, предназначен ого измерения скор и коэффициента по олн в жидких средах тразвуной для сти раслощения и может параметров жидвии различных ологических проо-химически ри воздейс кто ов в тех для автоматичерости ультразвувысокой частоты, ого подключен кк измеритель тромеханичес а канала фор уска и сбро нои ки- миса,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидеМ 526811, кл, 6 01 йАвторское свидеЬ 1392498, кл. 6 01Авторское сеидеМ 1573418, кл, 6 01 Изобретение относится к ультразвуковой технике, предназначенной для автоматического измерения скорости распространения и коэффициента поглощения продольных волн в жидких средах одновременно на нескольких частотах в диапазоне частот 10 - 150 МГц и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лабораториях для экспериментального исследования быстропротекающих неравновесных релаксационных процессов, а также для контроля и опреде быть использовано при экспериментальном исследовании быстропротекающих неравновесных релаксационных процессов, а также для контроля и определения физико-химических параметров жидких сред при воздействии различных внешних факторов в технологических процессах, Цель изобретения - повышение точности и экспрессности за счет использования вычислительнойй техники. Измерение скорости распространения и коэффициента поглощения продольных волн в жидких средах осуществляется одновременно на нескольких частотах зондирующих колебаний при непрерывном изменении величины акустической базы в едином акустическом тракте с помощью электронно-вычислительного блока по специально разработанной программе. Относительная ошибка измерения скорости распространения и коэффициента поглощения составляет. соответственно, 3 10 и 1,5 10 2, 1 з,п. ф-лы, 1 ил,ления физик х ких сред и т внешних фа р н цессах.Известно устройство ской записи изменений ск ка. содержащее генератор управляющий вход котор синхронизатору, а выход - камере с образцом и злек ми преобразователями. д рования импульсов зап10 15 20 25 30 35 45 50 сС преобразователя еремя-амплитуда, вь;ход которого через пиковый вольтметр подключен к регистрирующему прибору(см, авт, св, М 526811,кл. С 01 М 29/00, 1967).Известно также устройство для одновременного измерения скорости и коэффициента поглощения ультразвука, содержащее генератор высокой частоты, измерительную камеру переменной длины с исследуемой жидкостью, снабженную двумя пъезопреобразователями, укрепленными на буферных стержнях и отражателем ультразвука, два усилителя, сумматор и регистрирующее устройство (см. авт. св, М 1392498, кл. 0 01 й 29/04, 1988).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для автоматической регистрации ультразвуковых параметров конденсированных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор. логарифмический модулятор, измерительную камеру с исследуемой жидкостью, снабженную пьезоэлектрическим излучателем и приемником ультразвука, усилитель, к выходу которого подключен первый вход сумматора и детектор с задержкой, выходом подключенный через усилитель постоянного тока к управляющему входу логарифмического модулятора и первому регистрирующему прибору, второй вход сумматора подключен к выходу генератора, а выход через детектор - к второму регистрирующему прибору(см. заявку М 4473342/28, решение о выдаче авт св от 27. 02. 89).1 Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является невысокая точность и большая продолжительность измерений частотной зависимости акустических параметров, Перечисленные недостатки обусловлень: тем. что устройство содержит только один акусто-электронный тракт, который позволяет проводить измерения в данный момент времени только на одной частоте. Измерения на других частотах осуществляются путем перестройки электронного таракта на соответсть, ш.;еастоты. Этот процесс занимает достаточно продолжительный пром жуток времени, затрачиваемый на перестройку геератора и усилителя на требуемую частотупроведение измерений на ка дой частоте в отдельности. При этом возни:аат дополнительная погрешность, обусловленная воервых, невозможностью обеспечения абсолютно одинаковь:х амплитудно-частотных характеристик электронного тракта на разных частотах, во-вторых, абсолютой погрешчостью установления акустическЫй Ьазы для каждой частоты и, в-третьих, изменением температурного поля в объекте при продо;,.ительной процедуре измерения.Целью изобретения является повышение точности измерений,В соответствии с изобретением укаэанная цель достигается тем, что устройство, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор синусоидальных колебаний, логарифмический модулятор, размещаемые в измерительной камере излучающий и приемный преобразователи ультразвука, снабжено первым и вторым формирователями строб-импульсов, коммутатором напряжения, электромеханической системой автоматического перемещения и синхронизирующим измерителем переме,ения, генератор синусоидальных колебаний выполнен в виде М-канального блока из поочередно включаемых импульсно-модулированных генераторов с частотами, соответствующими частотам гармоник пъезопреобразователей, усилитель выполнен в виде М частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора, пиковый детектор выполнен в виде Й-канального блока детекторов с задержкой, регистратор выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и электронно-вычислительного блока, приемный преобразователь ультразвука установлен с возможностью перемещения и механически соединен с электромеханической системой автоматического перемещения и с синхоонизиочюшим измерителем перемещения, выход которого подключен к управляю цим входам второго формирователя строб-;мпульсов и первого формирсвателя строб-импульсов, подсоединенного выходами к управляющим входам генератс р.- " -,: л-альных колебаний, коммутатор напря,ке ия подключен первыми входами к выходам пикового детектора. вторыми входами к выходам второго формирователя строб-импульсов, а выходом к входу регистратора и управляющему входу логарифмического модулятора.В предпочт:льном варианте выполнения устройства синхронизирующий измеритель перемещения выполнен в виде растрового ф-тоэлектричеслого блока, состоящего из последовательно соединенных источни,а света, растрового преобра:ователя и фотоприемника.На чертеже показана блок-схема пред. лггаемого устройства,Устройство содержит электромеханиче. скую систему 1 автоматического перемещеПриемный пъезопреобразователь 2 подключен к входу усилителя 10, выполненного в виде й частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора 6, и своими, выходами соединенного с соответствующими входами пикового детектора 11, выполненного в виде М-канального блока детекторов с задержкой. Выходы пикового детектора 11 подключены к первым входам коммутатора 12 напряжения, вторые входы которого соединены с выходами второго формирователя 4 строб-импульсов,06- щий выход коммутатора 12 напряжения подключен к управляющему входу логарифмического модулятора 7 и входу последовательно связанных аналого-цифрового преобразователя 13 и электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 14.В предпочтительной форме выполнения устройства синхронизирующий измеритель 3 перемещения выполнен в виде растрового фотоэлектрического блока, состоящего из последовательно соединенных источника света, растрового преобразователя и фотоприемника и выполняет две функции - измерителя акустической базы и общего синхронизатора импульсов.Используемая в данном устройстве электромеханическая система аетоматиче:кого перемещения приемного пьезопреобразователя 1 выполнена по типовой схеме и эбразована раверсиеным электродвигате 1 ем, ось которого через червячный редукторсоединение винт-гайка (на чертеже не ука 3 ана) связана с подвижным держателем приемного пъезопреобразователя, Последний совершает возвратно-поступательные перемещения, при этом компланарность и :оосность приемного 2 и излучающего 8 ния приемного пъезопреобразователя 2 ультразвука, механически связанную с синхронизирующим измерителем 3 перемещения, второй 4 и первый 5 формирователи строб-импульсов, входы которых подключены к выходу синхронизирующего измерителя 3 перемещений. Выходы первого формирователя 5 строб-импульсов подключены к управляющим входам генератора 6 синусоидальных колебаний, выполненного в виде М-канального блока поочередно включаемых импульсно-модулируемых генераторов с частотами, соответствующими частотам нечетных гармоник пьеэопреобразователей, Выходы генератора 6 синусоидальных колебаний включены параллельно к входу логарифмического модулятора 7, подключенного своим выходом к излучающему пьезопреобраэователю 8 измерительной камеры 9,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пъезопреобразоеателей,пыра ,..арушается,Используемая в данном устройстве измерительная камера 9 снабжена юстироеочно-микрометрическим механизмом (начертеже не указана), необходимым для установления пъезопреобразователей соосново взаимно-параллельных плоскостях.Используемый в устройстве логарифмический модулятор 7 представляет собой управляемый амплитудный модуляторсинусоидальнйх колебаний с экспоненциальной зависимостью коэффициента усиления от амплитуды управляЮщегонапряжения, оразованный" широкополосным нелинеййым усилителем, работающимв ждущем режиме см. 23. Роль нелинейныхэлементов выполняют высокочастотныетранзисторы,рабочая тоЧка которых выбрана так, чтобы обеспечйть экспоненциальную зависимость" коэффициента усиленияна базе транзистора.В качестве синхрониэирующего измерителя 3 перемещения используется стандартный растрОвый фотоэлектрическийблок 3, образованный ИСточником света.растровым преобразующим звейом и фотоприемником. бЬхрониэирующий измеритель перемещениясмонтирован нанеподвижной части акуСтической камеры имеханически связан с подвижным приемным пъезопреобразрвателем 2 ультразвука.ИспользуемйеЪ,нномг стройствеэлектронные волоки: йервый и второй формирователи строб-импульсое,генераторсинусоидальных колебаний, усилитель, детектор и коммутатор напряжения выполнены по типовым схемам на стандартныхполупроводниковых транзисторах и интегральных аналоговых микросхемах.Используемый в данном устройствепервый формирователь 5 строб-импульсовформирует пять равноотстоящих друг отдруга прямоугольных импульсов длительностью 1 у=10 мкс,каждый из которых подаетсяна вход соответствующего канала генератора б синусоидальных колебаний для автономной импульсной модуляции.Используемый в данном устройствевторой формирователь 4 строб-импульсовформирует пять равноотстоящих друг отдруга прямоугольных импульсов длительностью сш=1000 мкс, которые подаются на вторые входы коммутатора напряжения.Коммутатор вырабатывает в течение действия каждого широкого строб-импульса соответствующее управляющее напряжение,подаваемое на управляющий вход логариф-мического модулятора 7 и аналого-цифро-вой преобразователь 13. Введение второгоформирователя 4 строб-импульсов обусловлено необходимостью обеспечения нормальной работы аналого-цифрового преобразователя 13, так как известно, что время счета аналогового сигнала составляет п риблизительно тс=100 мкс.Таким образом длительность управляющих импульсов с выхода коммутатора 12, а следовательно, и длительность широких строб-импульсов должна удовлетворять условию тшто. Кроме того широкие управляющие импульсы с выхода коммутатора 12 обеспечивают устойчивую с минимальными фазочастотными искажениями радиоимпульсов работу логарифмического модулятора 7.Число каналов генератора 6 синусоидальных колебаний и соответствующих ему электронных блоков (4, 5, 10, 11, 12) определяется числом используемых нечетных гармоник пъезопреобразователей 2 и 8 ультразвука. Ввиду того, что ультразвуковые параметры удобно анализировать в логарифмическом масштабе отчастоты, удобно выбрать те нечетные гармоники пъезопреобразователей, которые в первом приближении равно отстоятдруготдруга на логарифмической шкале частот, Для пъезопреобразователя с основной резонансной частотой 1=10 МГц такими гармониками будут й=30, 50, 90 и 150 МГц. Набора этих частот вполне достаточно для анализа частотной зависимости ультразвуковых параметров жидких сред, Ультразвуковые волны, соответствующие нечетным гармоникам, лежащим выше частоты 150 МГц, сильно поглощаются, и, следовательно, использование нечетных гармоник выше 150 МГц будет ограничиваться в предлагаемом устройстве динамическим диапазоном электронных блоков (7, 10, 11). Таким образом оптимальное число частот, необходимое для акустической спектроскопии исследуемых кидких сред и построения графиков зависимости ультразвуковых параметров, равно пяти.Устройство работает сллчющим образом.С помощью запускающего сигнала с ЭВМ 14 или ру ным способам замыкается цепь электропривода электромеханической системы 1 автоматического перемещения приемного пъезопреобразователя 2,Акустическая база-расстояние между приемным 2 и излучающим 8 пъезопреобразователями равномерно увеличивается от нулевого значения, Величина изменения акустической базы регистрируется синхрониэирующим измерителем 3 перемещения, который вырабатывает одиночные синхро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 импульсы через равные интерв:лс изменения акустической базы Ь 1=10 м, Линейная скорость линейного перемещения приемного пъезопреобразавателя устанавливается так, чтобы синхроимпульсы следовали с периодом порядка Т=10 с, при.2Тскважности - 10 (т о - длительность синтохроимпульсов). Сформированные таким образом синхроимпульсы подаются на входы первого и второго формирователей 4 и 5 строб-импульсов. Формирователь 4 строб- импульсов вырабатывает последовательность равноотстоящих прямоугольных импульсов длительностью тш=1000 мкс, делящих период на пять равных временных интервалов величиной То=2000 мкс. Формирователь 5 строб-импульсов вырабатывает последовательность равноотстоящих прямоугольных импульсов длительностью 1 у=10 мкс, также делящих период на пять равных временых интервалов. Каждый из таких строб-импульсов формирователя 5 со своего конкретного выхода подается на соответствующий управляющий вход генератора 6 синусоидальных колебаний 6, который вырабатывает пять равноотстоящих на ТО=2000 мкс радиосигналов длительностью ту=10 мкс, имеющих различное частотное заполнение, соответствующее частотам нечетных гармоник приемного 2 и излучающего 8 пъезопреобразователей. Полученная последовательность равных по амплитуде и разли ного частотного заполнения радиосигналов с общего выхода генератора б синусоидальных колебаний ,поступает на вход логарифмического модулятора 7, С выхода логарифмического модулятора 7 последовательность усиленных по определенному закону радиосигналов различной амплитуды подается на излучающий пъезопреа" разователь 8 измерительной камеры 9, Амплитуда этих зондирующих радиосигналов на входе пъезопреобразователя 8 определяется величиной управляющего напр.=. ения Мул пад 2 вэе 1 аго нд управляющий вход логарифмического модулятора 7 с общего выхода коммутатора 12 наряжения, Излучающий пъезапреобразователь 8 преобразует последовательность пяти электрических радиос гнаов в последовательность пяти акустических импульсов соответствующих частот Распространяясь е исследуемой жидкости, акустичеие импульсы испытывают многократные отражения от излучающего 8 и приемного 2, пъезопреобразователей. Многократно отра-, женные акустические импульсы преобразу ются приемным пъезопреобразователем 2 впять серий электрических з.о-сигналов с различным частотным заполнением, соответствующим нечетным гармоникам пъезопреобразователей 2 и 8, Последовательность серий электрических эхо-сигналов поступает на вход усилителя 10. Усилитель 10 своими соответствующими частотно-избирательными блоками селектирует и поочередно усиливает по напряжению каждую из серий эхо-сигналов, которые затем с раздельных выходов усилителя 10 поступают на соответствующие входы пикового детектора 11, Пиковый детектор 11, выполненный в виде М-канального блока детекторов с задержкой, детектирует поступающие на него серии эхо-сигналов таким образом, чтобы на выходе каждого канала выделялось постоянное напряжение, амплитуда которого определяется величиной превышения уровня входного сигнала над некоторым пороговым значением Ао. С выходов пикового детектора 11 сформированные постоянные напряжения, пропорциональные амплитудам эхо-сигналов соответствующих частот, подаются на первые входы коммутатора 12 напряжений, на вторые входы которого поступают широкие строб-импульсы с соответствующих выходов второго формирователя 4 строб-импульсов. На общем выходе коммутатора 12 напряжения выделяется последовательность пяти управляющих импульсов длительностью тш=1000 мкс с амплитудами, пропорциональными величинам постоянных напряжений на выходах пикового детектора 11.Эта последовательность подается на управляющий вход логарифмического модулятора 7, а также на вход аналого-цифрового преобразователя 13, работающего в ждущем режиме. На выходе логарифмического модулятора 7 выделяется последовательность радиоимпульсов разного частотного заполнения с амплитудами, обратно пропорциональными амплитудам управляющих импульсов, При увеличении акустической базы амплитуда акустических импульсов на приемном пъезопреобразователе 2 будет экспоненциально падать вследствие поглощения ультразвуковых волн в жидкой среде, Это приводит к уменьшению амплитуды управляющих импульсов на выходе коммутатора 12 напряжения и, следовательно, к увеличению амплитуд зондирующих импульсов на выходе логарифмического модулятора 7, и соответственно на излучающем пъезопреобразователе 8. Устройство работает таким образом, что при изменении акустической базы амплитуда акустических импульсов на приемном пъезопреобразователе 2 остает 40 45 50(2) 55 5 10 15 20 25 30 35 сх практически постоянной с т, чностью до малой величины ЬА:10 А, где Ао - амплизтуда акустического импульса на приемном пъезопреобразователе 2 при нулевой базе. При этом динамика изменения амплитуды управляющих импульсов на выходе коммутатора 12 напряжения несет полную информацию как о скорости С, так и о коэффициенте поглощения а ультразвука на различных частотах. Аналого-цифровой преобразователь 13 преобразует последовательность управляющих импульсов в последовательность цифрового кода, которая поступает на электронно-вычислительную машину 14 и обрабатывается по заданной программе. Результатом обработки управляющих импульсов при линейном автоматическом перемещении приемного пъезопреобраэователя . 2 является выдачаданных с ЭВМ 14 по скорости С и коэффициенту поглощения а ультразвука, соответствующих частотам нечетных грамоник пъезопреобразователей 2 и 8.Измеряемые ультразвуковые параметры: коэффициент поглощения а и скорость ультразвука С в исследуемой жидкости легко рассчитать из анализа динамики изменения амплитуды управляющих импульсов с выхода коммутатора 12 напряжения при увеличении акустической базы. Коэффициент усиления Р логарифмического модулятора 7 экспоненциально зависит от амплитуды управляющих импульсов Оулр в некоторой области его измененияР =до Е (1) 1где Ро - коэффициент усиления на линейном участке усилительного элемента (транзистора; а - некоторый параметр транзистора; М - число усилительных каскадов, Если на вход логарифмического модулятора 7 с выхода генератора 6 синусоидальных колебаний подать сигнал Овх=Оо.з п (в 1+ р), то напряжение на выходе модулятора 7 выразится уравнением:- айОупрОвых-Овхр О Е Д вых 9 П (СО 1+Р)(2)- айОупрА=Оо Фч Е где Авых - амплитуда зондирующего сигнала. После преобразования сигнала из электрического в акустический преобразователем 8, прохождения акустического импульса через исследуемую жидкость, обратного преобразования акустическогоимпульса в электрический преобразователем 2 и усиления частотно-избирательным усилителем 10 напряжение на выходе примет вид:- ИОраб=Авых К З 1 П М т Р раб )А рабП М+ Р раб )(3)- аГ 40 упрАеых=ОоРе (3) где к - некоторый коэффициент, равный произведению коэффициентов преобразования преобразователей 2, 8 и коэффициента усиления частотно-избирательного усилителя 10; 1 - длина акустической базы ИССЛЕДУЕМОЙ жИДКОСтИ; Рраб - фаЗа СИГНаЛа после усилителя 10.Логарифмический модулятор обеспечивает постоянство амплитуды акустического импульса на выходе пъезоприемника 2 (см. заявка М 4473342/28, решение о выдаче авторсокого свидетельства от 27,02,89 г.). Следовательно, для амплитуды рабочего сигнала справедливо соотношениеАраб=Ао Л А=со п зт, (4) где ЛААо, Л АЫО Ао.В пиковом детекторе 11 высокочастотный рабочий сигнал детектируется и на каждом выходе детектора выделяется постоянная составляющая тока. соответствующая изменению амплитуды акустиче ого импульса относительно уровня Ао, при этом постояная составляющая Ао компенсируется С выхода пикового детектора 11 помянная составляющая Л А подается на ответствующий первый вход коммутатора 12 напряжения, на вторые входы которого поступают широкие строб-импульсы с выходов формирователя 4 На общем выходе коммутатора 12 напряжения выделяются управляющие импульсы Оупр с амплитудами, прямо пропорциональными величинам изменений акустических импульсов ЛА каждого канала. При увеличении акустической базы 1 величина Араб УменьшаетсЯ ".-едствие поглощения ультразвуковых волн жидкостью, Это приводит к уменьшению напряжения О,пр. подаваемого на управляющий вход логарифмического модулятора 7, и тем самым, к увеличению амплитуды зондирующего радиоимпульсачем обеспечиваются постоянство амп:ы импульса на выходе акустического а Араб и выполнение соотношения (4). Логарифмируя левую и правую части соотношения (3), получают;с 1=А - ВОу (5)где А=1 л(Оо к 1-,Ага ), В=аМ,А, В - некоторые постоянные.Из уравнения (5) следует, что произведение а 1 является линейной функцией управляющего напряжения Оупр. Кроме того,закон изменения 1 задан, следовательно, величину коэффициента а можно определятьс помощью ЭВМ 14 по динамике измененияуправляющих импульсов Оупр.Таким образом обработка управляющихсигналов Оупр по М каналам с помощью ЭВМ14 позволяет определить коэффициент поглощения а ультразвука сразу на М частотах. Численное значение постояннойвеличины А, входящей в уравнение(5). определяется величинами Оо. фо, К которые взависимости от настройки устройства ивнешних условий могут меняться. Поэтомувеличину А необходимо измерять для каждого объекта и на каждой частоте в отдельности. Величина В определяется толькочислом усилительных каскадов логарифмического модулятора 7 и постоянным параметром транзисторов, который не зависитот внешних условий, объекта измерения инастройки устройства. Следовательно, длярасчета а достаточно провести калибровку только величины А. Для этого производятся контрольные измерения при различныхзначениях 1.Из уравнения (5) имеемОупр= -д-+-,а А30 40 45 50 Из системы уравнений (8) находим: Постоянную величину В находим посредством измерения О упр в зависимости от величины в калибровочной жидкости с известным коэффициентом поглощения ак . Действительно, согласно (6) и (7);ак, оОупр В 1 к + О упрак кОтсюда В- (10)О упр - О упрПодставляя полученное значение в уравнение (9), легко рассчитать величину а г,для исследуемого объекта на любой частоте 1:О 4) О(3)4 3ак коО упр - О упр Величина скорости распространенияультразвука также рассчитывается по изменению амплитуды управляющих импульсовна общем выходе коммутатора 12 напряжения при изменении длины акустической базы 1, Процесс измерения сводится кизмерению длины ультразвуковой волныпри этом анализируется зависимостьОупр=1 ( - функция) только на начальномучастке кривой.В этой зоне наблюдается характерноечередование максимумов и минимумов управляющего сигнала Оупр, вызванных интерференционными эффектами приналожении когерентных акустических волн,однократно и многократно проходящих обьем жидкости между излучающим и приемным преобразователями 8 и 2. Это явлениешироко используется для определения скорости распространения волн в ультразву.ковых интерферометрах. Действительно,при малых значениях акустической базыА1-п 2 (и=1, 2, 3) в объемежидкости междупъезопреобразователями. 2 и 8 возникаютстоячие волны, Максимумы стоячей волнынаблюдаются при величине акустическойАбазы макс=2 п, а минимумымин=(2 п+1). При увеличении акустической базы от нулевого значения на выходеприемного пъезопреобразователя 2 черезАрасстояния, кратные 2, должны появляться чередующие интерференционные максимчмы и минимумы. Вместе с темлогарифмический модулятор 7. долженобеспечивать постоянный уровень сигнала на выходе пъезопреобразователя 2 (4).Это достигается формированием на выходекоммутатора 12 напряжения таких управляющих импульсов Оупр, периодические изменения амплитуды которых происходятсинхронно и в противофазе с изменениемамплитуды акустического сигнала,Тогда процесс измерения скорости ультразвука будет сводиться к измерению расстояниямежду соседними максимумами.Действительно, о= р . Отсюда С= Л 1й 4Для увеличения точности измеренияскорости ультразвука ЭВМ 14 анализирует расстояние не о, а расстояние Ь между первым и наиболее удаленным и-ым максимумом, В этом случае скорость ультразвука исследуемой жидкости определяется по формуле:с- - .2 Ь 5:", хгиФормулы (11),й (12) закладыЬаются вспециальную программу ЭВМ, позволяющую по анализу динамики измерения амплитуды управляющих импульсов Оупр при изменении времени (т, е, при изменении акустической базы ) производить расчеты значений скорости и коэффициента поглощения ультразвука в жидких средах. Значения акустической базы, входящей в формулы (11), (12) (Ьф 3, 4,), прямо пропорциональны количеству й выработанных измерителем 3 перемещения синхроимпульсов или количеству сформированных управляющих импульсов каждого канала на входе аналого-цифрового преобразователя 13.(13) Оценивают точность измерения акустических параметров для прототипа и предлагаемого устройства и сравнивают их между 40собой. Сравнение проводят для случая сильновязкой жидкости. Как видно из формул (10)-(12), точность измерения скорости распространения С и коэффициента поглощения а ультразвука в жидких средах в основном, определяется точность измере ния длины акустической базыи величиныуправляющего напряжения Оупр. Систематическая относительная погрешность измедС дарения - и - для прототипа иа50 предлагаемого устройства находится по известным формулам: дС д М, С Т+Т(15) 30 где Ь с 10 м.Предлагаемое устройство позволяет автоматически измерять скорость и коэффициент поглощЕния ультразвука в жидких средах одновременно на пяти частотах при различных температурах и давлениях.35получают дС 10 - .;+10 3 10 где д 1,дО, М, дВ - абсолютные погрешности измерения соответственно длины акустической базы г, д=10 м), управляю-бщего напряжения ( д 0=10 В), частоты-згенератора синусоидальных колебаний (дт/т= 10 и калибровочного коэффициентадВ/В=12,210 ), Тогда для предлагаемого устройства при измерениях в глицерине на частоте 1=10 МГц при Т=293 К, из формул (14) (15) с учетом того, что Оупр=0,6 В; 1 = 3" г 10 м; д 1 дО+ 12,2 10 - 15,2 10 Точность определения скорости и коэффициента поглощения на предлагаеглом устройстве значительно выше чегл в прототипе Таким образом использование предлагаеглсгс устройства в сравнении с известным позволяет в автоматическом режиме серативнс гровс бдить и-глерения скорости и поглощения ультразруковых волн в жидкил средах сднсвре леннс на нескольких ча- СТОТдЛ, ЗНдчитвпьнс уЛУчшить точность иэмЕрЕний Зтс СущвстввннО раСширявт сферу применения изобретения и позволяет экспрессно осуществлять спектроскопию ВСЕВСЗМСжНЬХ жИДкССЕй ПРИ ВСЗДЕйСтВИИ на них изгленяющилс внешних параметров. таких как. наприглер, температура, давление, электромагнитное псле. изменение состава Устссйство может быть использовано в стек "сварении для оперативного наблюдения за ссставсгл и качеством расплава, в технологии получения полимерных ма 1 О 15 20 25 30 35 10 ч 5 .0 .5 териалов при наблюдении и управлении степенью полимеризации конечного продукта, для высокочувствительного контроля эа эксплуатационными характеристиками гидравлических, а также смазочных жидкостей, при робототехническом проведении спектроскопических исследований жидких сред. Формула изобретения 1, Устройство для автоматической регистрации параметров жидких сред, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор синусоидальных колебаний, логарифмический модулятор, размещенные в измерительной камере излучающий преобразователь и приемный преобразователь ультразвука, усилитель и пиковый детектор и регистратор, о т л и ч аю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности, оно снабжено первым и вторым формирователями строб-импульсов, коммутатором напряжения. электромеханической системой автоматического перемещения и синхронизирующим,измерителем перемещения, генератор синусоидальных кояебаний выполнен в виде М-канального блока из поочередно включаемых импульсно-модулированных генераторов с частотами. соответствующими частотам гармоник пъезопреобразователей, усилитель выполнен в виде гч-частотно-избирательных блоков, соответствующих частотам генератора. пиковый детектор выполнен в виде М-канальногс блока детекторов с задержкой.регистратор выполнен в виде последовательно соединенных аналогоцифрового преобразователя и электронно- вычислительного блока, приемный преобразователь ультразвука установлен с воэможностью перемещения и глеханически соединен с электромеханической системой автоматического перемещения и с синхрониэирующигл измерителем перемещения выход кстсрсгс подключен к управляющим входам второго формирователя строб-им. пульсов и первого формирователя строб-им пульсов. подсоединенного выходами г управляющигл влсдам генератора синусси дальных колебаний. коммутатор напряже ния подключен первыми входами к вылдаг пикового детектора, вторыми входами -ВЫХОДа,л ВТОРОГО фОРМИРОВатЕЛЯ ШИРОКИ: строб-иглПуььсс, а выходом - к влсду реги стратора и к управляющеглу входу логариф мическсго глсдулятора. 2. Устройство по п 1, отл и ч а ю ще е с я тем, что синхронизирующий измерител перемещения выполнен в виде растрсвогА. Рудингентал ставителред М. Редактор С. Кулакова Тех Мор Корректор Э. Лончаков Заказ 59 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ СС иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 17 04061 18фотоэлектрического блока, состоящего иэ света, растрового преобразователя и фотопоследовательно соединенных источника приемника.