Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К аетОРСКОМ СВИДИтИЛЬСтВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (11 587389

Я (51) М. Кл.

С,01 Ч гв оо (22) Заявлено 19.03.76 (21) 2334726/25-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01 78 . Бюллетень №1

{45) Дата опубликования описания.10.01.78

>осударстввккый камктвт

Саввтв >»иккстров СССР па двлаи изварвтеккй и открыт»>> (53) УДК 534.22 (088.8) (?2) Автор изобретения

А. П. Сарвазян

Институт биологической физики АН ССС (?1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ПОГЛОЩЕНИЯ И СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

УЛЬ ТРА ЗВ УК А

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в химической промышленности, в научно-исследовательских и заводских лабораториях для анализа свойств и состава растворов по его 5 акустическим параметрам, для непрерывной регистрации изменений исследуемых параметровв.

Известны устройства для измерения коэффициента поглощения и скорости распростра- l0 г нения ультразвука, включающие измерительную камеру постоянной длины с излучающим и приемным злектроакустическими преобразователями, генератор и регистрирующий блок(11.

Наиболее близким к предлагаемому изобре-15

% тению по технической сущности является уст ройство для измерения коэффициента поглощения и скорости распространения ультразвука, содержащее измерительную камеру постоянной длины с излучающим и приемным электро-20 акустическими преобразователями, генератор, к выходу которого подключены излучающий электр оакустический пре образователь, часто>томер и измеритель девиации частоты, при этом приемный электроакустический преоб- 25 разователь соединен последовательно с усилителем, измерительным блоком, блоком сравнения, выход которого соединен с блоком настройки частоты (2).

Недостатками таких устройств являются малая точность измерений и недостаточное разрешение во времени при регистрации быстропротекающих процессов.

Цель изобретения - повышение точности измерений и увеличение временного разрешения при регистрации быстропротекающих пр оцессов.

Для этого предлагаемое устройство снабжено фазовь>м детектором, операционным усилителем, мультивибратором и фазоврашатенем.

Один из входов фазового детектора соединен с приемным электроакустическим преобразователем, другой вход — с выходом фазовращателя, выход фазового детектора через операционный усилитель соединен с входом генератора, один из входов фазоврашателяс мультивибратором, а второй вход соединен с -выходом генератора.

587389

На чертеже представлена блок-схема предлагаем or o устройства.

Устройство содержит диапазонный генератор

1, измерительную камеру 2 постоянной длины с излучающим 3 и приемным 4 электроакусти5 ческими преобразователями, фазовращатель мультивибратор 6, фазовый детектор 7, операционный усилитель 8, частотомер 9 и измеритель 10 девиации частоты. При этэм к выходу генератора 1 подключены излучающий элвкт- 10 роакустичвский преобразователь 3, частото мер 9," входы фазового детектора 7 соединены с фазовращателем 5 и приемным электроФ акустическим преобразователем 4, а выход через операционный усилитель 8 — с входом д генератора, один из входов фазовращателя

5 соединен с мультивибратором 6, а второй вход — с выходом генератора 1.

Устройство работает следующим обрааом.

Напряжение генератора 1 возбуждает 20 излучающий преобразователь 3, который излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой среде, находящейся в измерительной камере 2. Ультразвуковые волны преобразуются в электрические коле- 25 бания приемным преобразователем 4 и поступают на один из входов фазового детектора 7, на другой вход которого подается череа управляемый фазовращатель 5 сигнал выхода генератора 1. Напряжение с мульти- 30 вибратора 6 управляет изменением сдвига фазы на фазовращатель 5. Сигнал с выхода фазового детектора 7 через операциэнный усилитель 8 поступает на вход управления частотой генератора 1 в качестве сигнала отрицательной обратной связи, обеспечивающей автоматическое пэддержанне режима, при котором разность фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора 7, равна нулю. Частэмер 9 измеряет среденне; значение частоты генератора 1, измеритель девиации регистрирует девиацию, обусловленную переменным сдвигом фазы, задаваемым мультивибраторэм 6, Регистрируемая величина девиации определяется крутизной частотно-фазовой характеристики системы на частоте, показываемой частотомером 9. Перед началом измерений при помаши ручной настройки фазовращателя 5 изменяют началь ную величину сдвига фазы дэ получения мини мального значения девиации частоты на измеритель 10 девиации. 3ro положение соответствует наиболее крутой части частотнэфазэвой характеристики измерительной ячейки и, следовательно, — вершине резонансного

И ,пика в камере 2. Система обратной связи asтоматически поддерживает резонанс )в кювет те и постоянство длины ультразвуковой волны в исследуемой среде при изменении скорости

1 распространения ультразвука в процессе измерений.

Коэффициент поглощения ультразвука а( в исследуемом веществе определяется из величины девиации частоты согласно выражению

2% ь| с ьФ где С вЂ” скорость распространения ультразвука; д9- амплитуда колебаний фазы на выходе фазоврашателя;

Ь вЂ” регистрируемая девиация частоты.

Выражение (1) получается при дифференцировании частотно-фазовой зависим ости сигнала на выходе иамврительной ячейки на частоте, соответствующей максимуму резонансного пика.

Скорость распространения ультразвука в исследуемом веществе определяется по показаниям частотомера.

Благэдаря тому что рабочая частота постоянно поддерживается в наиболее крутой области частотно-фазовой характеристики измерительной ячейки, диапазон девиации очень мал. Тем самым обеспечивается высокая точность измерений,и большее временное разрешение по сравнению с известными, аналогичными устройствами. ормула изобретения

Устройство для измерения коэффициента поглощения и скорости раСпрэстранения ультразвука, содержащее измерительную камеру постоянной длины с излучающим и приемным электроакустическими пре образователями, генератор, к выходу которого подключены излучающий элвктроакустический преобразователь, частотомер и измеритель девиации частоты, о тлич аю шее с я тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения временного разрешения при регистрации быстропротекающих процессов, оно снабжено фазовым детектором,. операционным усилителем, мультивибратором и фазовращателем, при этом один из входов фазового детекторе соединен с приемным элвктроакустическим пре образоватвлем, второй вход — c выходом фазоврашателя, выход фазового детектора через операционный усилитель соединен с входом генератора, один иа входов фазовращателя — с,мультивибраторэ,:л, а второй вхэд соединен с выходом ге нера т ора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кундротас К. и др. Цифровой ультразвуковой интерферомвтр постоянной длины, Ультразвук", 1973, M 5, с. 141.

2. Авторское свидетельство СССР

% 372495, кл. Gr 01Ф29/00, 1968.

587 3eg

Составитель Е Литвинов

Редактор А. Мурадян Техред Н. 5абурка Корректор M. немчик

Заказ 125/33 Тираж Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушсхая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4