Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений . Первым и вторым электроакустическими преобразователями синфазно излучают в исследуемую среду между ними акустические волны, принимают вторым преобразователем сигнал квазистоячей волны при расстоянии между преобразователями , кратном целому числу полуволн, и значении коэффициента отражения от второго преобразователя, равном единице. Измеряют разность фаз между-сигналами на первом преобразователе и принятом вторым преобразователем, с учетом которой определяют величину приращения скорости распространения акустических золн,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631950/28 (22) 04.01,89 (46) 07.05,91. Бюл. М 17 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) А,С.Рубанов и О.П.Приходько (53) 534.321,9(088.8) (56) Илгунас В„Яронис 3., Сукацкас В. Ультразвуковые интерферометры. Вильнюс: . Моклас, 1983, с,144.

Авторское свидетельство СССР

N 1221499, кл, G 01 Н 5/00, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ

СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследований и контроля акустических параметров веществ.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн реализуется следующим образом.

Первым электроакустическим преобразователем излучают в исследуемую среду гармонические акустические волны, принимают прошедшие через исследуемую среду акустические волны вторым электроакустическим преобразователем при расстоянии L между преобразователямй и величине Rz коэффициента отражения акустических волн

„„5LI „„1647280 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений, Первым и вторым электроакустическими преобразователями синфазно излучают в исследуемую среду между ними акустические волны, принимают вторым преобразователем сигнал квазистоячей волны при расстоянии между преобразователями, кратном целому числу полуволн, и значении коэффициента отражения от второго преобразователя, равном единице. Измеряют разность фаз между сигналами на первом преобразователе и принятом вторым преобразователем, с учетом которой определяют величину приращения скорости распростран ния акустических волн, от второго преобразователя, удовлетворяющих условиям

= 2 zt (2 n + 1), (1) ОзВ

R2 = 1, ф где и — частота излучаемых акустических волн; : ЬЭ

Ч вЂ” начальная скорость их распростра- ОО нения в исследуемой среде; I ( и =0,1,2...

Вторым злектроакустическим преобра1 зоеателем сиифазио переому излучают аку1 вел стические волны той же частоты и амплитуды измеряют величину изменения разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях и определяют величину Л Ч приращения скорости распространения акустических волн по формуле

1547280

2 х (1 + R i) (exp (— 2 а L)—

1 1 — Й1).

2 1 +й1

+Rt 5

2 х М (2) где Ri — модуль коэффициента отражения акустических волн от первого преобразова- 10 теля; а — коэффициент поглощения акустических волн в исследуемой среде.

Амплитуда волны, излучаемой первым преобразователем, может быть представлена следующим выражением;

Ar4ex — 2а(— 4 1+ЙОД ехр — aL

1 — 2 Ro sos (2 K L) + fC включающий излучение первым электроакустическим преобразователем гармонических акустических волн в исследуемую среду, прием вторым электроакустическим пре20 образователем прошедших через исследуемую среду акустических волн при расстоянии между первым и вторым преобразователями, удовлетворяющем условию образования кваэистоячих акустических волн

25 между преобразователями, измерение величины Лр изменения разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях и определение с учетом последней искомого параметра, отличающийся

30 тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, излучают вторым электроакустическим преобразователем синфаз. но первому преобразователю акустические волны той же амплитуды и частоты при рас35 стоянии L между преобразователями и величине R2 коэффициента отражения акустических волн от второго преобразователя,выбранными из условий

=2л (2 п+1), 2 й) 1

R2= 1, а величину ЛЧ приращения скорости распространения акустических волн определяют по формуле

45 а фаза

tg (p2 — ш т — ({()at) = (1+ 111)ex (2>1 х — — ЛЧ, V

50 (1+R>))exp(— 2 аL) — +Rl)

1 (1 — R)

2 1+Ri /2

coL где в.— частота излучаемых акустических

55 волн, п =0,1,2...;

ЛЧ= (1 — Ri) {exp (— а L) — (1 + Rq))

1 1г

2 (1 — й1) ехр (— a L cos (K L) + — (1 — 5) где К =а/V.

2 (5)

При выполнении условия (1) cos(K ) ) = — 1 и из выражения (4) следует, что на втором преобразователе наблюдается минимум принятого сигнала, а из выражения (5) Лр= (1+ x>) å.Р (— 2 al ) — 2 — + xi 2

/ 1 1 — й,)2

1 +%У

Х (1 — xi){a рг(— а .) — (1+ Ri)j

7 откуда следует расчетная формула (2).

Выражение(6) показывает, как повышается чувствительность при измерениях в случае излучения акустических волн вторым преобразователем при выполнении условия (1). Изменение разности фаз между сигналами на первом и втором преобразователях оказывается в К раз чувствительнее к приращению скорости ЛЧ, где К определяется выражением

exp(— aL) — — (1+ R } 22

1 1 — R> ехр(— 2а1 )

2 (1+К1)

+R1

Выражение (7) при подстановке реальных значений показывает повышение чувствительности на несколько порядков. За счет повышения чувствительности возрастает и точность измерений.

Формула изобретения

Способ измерения приращения скорости распространения акустических волн, А (t) = А 1 ехр (l (в t + р,q)), (3) где Ао1 и ()() 21 — соответственно амплитуда и начальная фаза излучаемых колебаний; с — текущее время.

В результате многократных отражений излученной волны между преобразователями, а также отражений излученной вторым преобразователем(акустической волны той же начальной амплитуды, фазы и частоты при выполнении условия (1) между преобразователями образуется стоячая акустическая волна,, амплитуда которой в плоскости второго преобразователя описывается выражением

1/г

C0S К (+ 1 + 2 F4 cos К 1 + I4) (4) ЛЧ= (1 — Й1) (exp (- а 1.) — (1 + R q) х

1647286

Составитель В.Сорокин

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Г.Наджарян

Заказ 1646 Тираж 322 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

V — начальная скорость акустических волн в исследуемой среде; а- коэффициент их поглощения;

R> — модуль коэффициента отражения акустических волн от первого преобразователя.