Способ определения абсолютной амплитуды давления акустической волны
Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для абсолютной калибровки акустических прербразователей . Цель - повышение точности и расширение диапазона частот измерений. Цель достигается за счет того, что в качестве жидкой среды, в которой возбуждают колебания , используют жидкость, поглощение которой в диапазоне от 0,1 до 20 см уменьшается с повышением температуры, в качестве информативного параметра используют относительное изменение К во времени амплитуды давления в акустической волне на заданном расстоянии L от источника возбуждения в направлении распространения , а абсолютную амплитуду Р давления акустической волны рассчитывают по формуле. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
K ABTOPCКОМУ СBNQFTEJ!bCTBY (21) 4911231/28 (22) 12. 12.90 (46) 30.10.92. Бюл. N 40 (71) Институт общей физики АН СССР (72) В.А.Ассман, Ф.В.Бункин, Г.А.Ляхов, А.К.Проскуряков и К,Ф.Шипилов (56) Блинова Л.fl. и др. Акустические измерения, M. Изд-во стандартов, 1971, с.217220.
Авторское свидетельство СССР
М 1021954, кл. G 01 Н 3/10. 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ АМПЛИТУДЫ ДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ (57) Изобретение относится к акустическим измерениямиможет бытьиспользованодля абсолютной калибровки акустических пре.. Предлагаемое изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для абсолютной калибровки акустических преобразователей.
Известен способ определения абсолютного значения давления акустической волны, заключающийся в том. что измеряют давление излучения с помощью радиометра, представляющего собой легкое тело, например шарик, размеры которого много больше длины звуковой волны и по результатам измерений определяют амплитуду давления акустической волны.
Недостаток способа состоит во влиянии на показания радиометра потоков жидкости, например конвективных потоков, акустических течений. Это снижает точность и ограничивает диапазон измеряемых амплитуд.
„„5U„„1772631 А1 образователей. Цель — повышение точности и расширение диапазона частот измерений.
Цель достигается за счет того, что в качестве жидкой среды, в которой возбуждают колебания, используют жидкость, поглощение которой в диапазоне от 0,1 до 20 см умень-1 шается с повышением температуры, в качестве информативного параметра используют относительное изменение К во времени амплитуды давления в акустической волне на заданном расстоянии L от источника возбуждения в направлении распространения, а абсолютную амплитуду P давления акустической волны рассчитывают по формуле, 1 ил.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения абсолютного значения давления акустической волны, заключающийся в том, что акустический пучок частоты f подают в жидкую среду, обеспечивающую нелинейное распространение звуковой волны, с помощью датчика, помещенного в среду, измеряют изменение параметра звукового пучка и по этому изменению определяют амплитуду давления в пучке. В качестве измеряемого параметра выбирают амплитудно-частотный спектр регистрируемого сигнала и по относительному изменению спектра сигнала с расстоянием определяют давление в звуковой волне.
Недостатком способа является низкая точность, ограниченная точностью определения линейного параметра у, ответственного эа изменение спектра и диф1772631 нии распространения, а абсолютную амплитуду P давления акустической волны рассчитывают по формуле
P= (1/tjp cp /d ()ldT tn f К ехр (д, L )— — К )/(ехр (до Е.)-К))} (1) 30 где Bg — поглощение в среде в начальный момент времени; бд /бТ вЂ” производная поглощения по 35 температуре;
p — плотность среды
cp — изобарическая теплоемкость;
t — время, за которое происходит увеличение сигнала в К раэ.
Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".
Диапазон значений поглощения в среде определяется тем, что при поглощении меньше 0,1 см для реализации способа расстояние L должно превышать несколько десятков сантиметров, что вызывает значительное снижение точности вследствие дифракционных явлений. При поглощении в среде больше 20 см " для реализации способа требуется интенсивности звука более 5ракционными явлениями, влияние которых на результаты измерений зависит от расстояния, на котором измерения проводятся.
Дифракционные явления не позволяют применять этот способ при частотах f меньше 5
200 кГц.
Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона частот измерений абсолютной амплитуды давления акустической волны. Это позволит 10 повысить достоверность акустических измерений и увеличить эффективность технологических применений звука.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу абсолютного определения 15 амплитуды давления акустической волны, акустическую волну возбуждают в жидкой среде, поглощение в которой в диапазоне от
0,1 до 20 см уменьшается с повышением температуры, в качестве информативного 20 параметра используют относительное изменение К во времени амплитуды давления в акустической волне на заданном расстоянии от источника возбуждения в направле10 Вт/см, при меньших интенсивностях велико влияние теплоотвода эа счет теплопроводности из области распространения волны, что искажает результаты измерений . и снижает точность, На чертеже изображена схема устройства для реализации способа.
Устройство содержит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 гармонических колебаний (например, Г4-117), источник 2 (например, пьезоизлучатель) и приемник 3 (например, пьезодат-чик), помещенные в жидкую среду (например, триацетин), акустические параметры р, с>, д, бд/dT которой известны, усилитель 5 и самописец 6.
Сущность способа заключается в следующем.
С помощью источника 2 в среде возбуждают акустическую волну, Далее осуществляют непрерывную регистрацию сигнала самописцем 6 и определяют промежуток времени t, через который уровень возрастает в К раз относительно начального уровня.
Абсолютная амплитуда P акустической волны определяется из соотношения (1).
Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом.
С помощью генератора электрических сигналов и излучателя 2, например пьезоэлектрического, в среде 4 возбуждают акустическую волну. С помощью датчика 3, например, пьезодатчика, осуществляют. прием сигнала на расстоянии L от излучения и с помощью усилителя
5 и самописца 6 определяют временную зависимость сигнала на расстоянии L от источника. По этой временной зависимости определяют время 1 после включения источника, за которое сигнал возрастает s
К раз, и по формуле (1) рассчитывают абсолютное значение давления акустической волны.
Параметры примеров конкретного осуществления способа сведены в таблицу
Способ практически не содержит ограничений на диапазон частот f ультразвуковой волны и иа диапазон измеряемых значений давлений Р, Точность способа не хуже 2оУ
Формула изобретения
Способ определения абсолютной амплитуды давления акустической волны, заключающийся в том, чго в жидкой среде возбуждают акустическую волну, принимают прошедшую через среду волну, измеряют ее информативный параметр и по нему
1772631
Р={1/1(/с 2/(dд/dT)1 х г Кехр д 1 — К 1 tn
Х!п
5 ехр 1 — К
Составитель А.Проскуряков
Техред ММоргентал Корректор А.Мотыль
Редактор
Заказ 3838 Тираж Подуюисное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Рвушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, уя.Гагарина, 101 вычисляют амплитуду давления возбуждаемой акустической волны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона частот измерений, в качестве жидкой среды, используют жидкость, поглощение которой в диапазоне от0,1 до 20 см уменьшается с повышением температуры, в качестве информативного параметра используют относительное изменение К во времени амплитуды давления в акустической волне на заданном расстоянии l от источника возбуждения в направлении распространения, а абсолютную амплитуду Р давления акустической волны рассчитывают по формуле где до — поглощение в среде в начальный момент времени, од /dT — производная" поглощения по температуре;
cp — иэобарическая теплоемкость среды;
1- время, за которое происходит увеличение сигнала. в К раэ.
