Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука

 

О П И C А Й Й Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Со@напмсткцескнн

Республик

< ц 697834 (61) Дополнительное к а вт. свид-ву— (22) Заявлено 07.03.78 (21) 2588545)18-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.е б 01 Н 7/00

Гнвудврвтвенный комитет г.ссо пл делам нзабретеннй н открытнй

Опубликовано 15.11.79. Бюллетень №42

Дата опубликования описания 25.1!.79 (53) УДК 538.565..4 (088.8) (/2 ) Apторьл изобретения

B. A. Сукацкас и А. П. Волейшис (71) Заяви ель

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к устройствам, работа которых основана на интерференции прямой и отраженной волн в камере с исследуемым веществом, и может быть использовано при измерении его физических параметров, например, скорости распространения ультразвука или дисперсии скорости.

Известен цифровой интерферометр, содержащий электроакустический тракт, состоящий из генератора фиксированной частоты, камеры переменной длины с преобразователем и рефлектором, цепей усиления и формирования, также счетчик полуволн,блок меток перемещения и счетчик с индикацией, вход которого через ключ, управляемый счетчиком полуволн, связан с выходом блока меток перемещения (1).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ультразвуковой цифровой интерферометр для исследования скорости ультразвука, содержащий электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного генератора, камеры переменной длины с двумя преобразователями, один из которых явля2 ется излучателем, а другой — приемником, и усилителя-формирователя, механически связанный с преобразователем-излучателем блок меток перемещения и частотомер с предварительным выбором 12) .

Недостатком этого устройства является большое время измерения, так как необходимо отдельно определять количество полуволн, требуемое для цифрового измерения скорости ультразвука. Количество полуволн и другие константы берутся из таблиц, составленных при помощи ЗВМ. Однако при применении пьезопреобразователей с другими значениями основной частоты и гармоник необходимо составить новые таблицы.

Целью изобретения является уменьшение. времени измерения.

Цель достигается тем, что предлагаемый цифровой интерферометр.снабжен генератором импульсов стабильного периода

2О и двухпозиционным переключателем, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком меток перемещений, в другом — с выходом диапазонного генератора, а низ697834 кочастотный вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, в другом — с выходом генератора импульсов стабильного периода.

На чертеже изображена структурная схеS ма описываемого интерферометра.

Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука содержит электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного генератора 1, камеры 2 переменной длины с двумя преобразователями, один из которых является излучателем 3, а другой — приемником 4, и усилителя-формирователя 5, механически связанный с преобразователем-излучателем блок 6 меток перемещения, частотомер 7 с предварительным выбором, генератор 8 импульсов стабильного периода и двухпозиционный переключатель 9 — 10, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком 6 меток перемещений, в другом — с выходом 2© диапазонного генератора, а низкочастотный вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, в другом — с выходом генератора импульсов стабильного периода. Блок меток перемещения связан с подвижным дер25 жателем 11.

Интерферометр работает следующим образом.

Устанавливают желаемую частоту генератора 1 и заполняют камеру 2 исследуемым за веществом. Скорость С ультразвука в исследуемой среде определяют по известной зависимости

C f + 2fP (1) где f — частота ультразвука;

2S

Ы вЂ” изменение расстояния между пьезопреобразователями 3 и 4, соответствующее и полуволнам ультразвука; — цена одной метки перемещения блока 6 в единицах длины;

N — количество меток перемещения, соответствующее изменению расстояния hL

Для цифрового измерения, т. е. для того, чтобы количество меток К равнялось цифровому значению скорости С в определенных

4$ единицах, необходимо выполнение условия

2ft = и 10, (2) где р — целое положительное или отрицательное число.

Для определения неизвестного в форму- р лах (1) и (2) количества полуволн и соединяют входы частотомера 7 переключателем 9 — 10 с выходом генератора 1 и с выходом генератора 8 со стабильным периодом повторения. В счетчик предварительного выбора частотомера 7 заносят такое число, чтобы произведение емкости счетчика предварительного выбора частотомера 7 на период повторения импульсов генератора 8 равнялось удвоенному числовому значению цены метки перемещения t. Тогда согласно формуле (2) частотомер 7 набирает сумму периодов генератора 1 частото" f, численно равную требуемому для цифрового измерения количеству полуволн и.

При необходимости подстраивают частоту генератора 1 для получения числа п с заданным количеством разрядов, отличных от нуля.

Полученное число и заносят в счетчик предварительного выбора частотомера 7 и переключают переключатель 9 — 10. На этом заканчивается подготовка интерферометра к измерениям.

С началом измерения посредством подвижного держателя 11 начинают изменять расстояние между преобразователями 3 и 4 и запускают частотомер 7. Столбик исследуемой среды, находящийся в камере 2 между преобразователями 3 и 4, резонирует каждый раз, когда расстояние изменяется на одну полуволну ультразвука. Выходное напряжение приемного пьезопреобразователя 4, содержащее ряд резонансных максимумов, усиливается и детектируется блоком 5 и формируется в импульсы, соответствующие изменению расстояния между преобразователями на каждую полуволну. Эти импульсы подсчитываются счетчиком предварительного выбора частотомера 7. Одновременно блок меток перемещения вырабатывает метки, соответствующие перемещению преобразователя 3 на каждые t единиц длины.

Эти импульсы подсчитываются частотомером

7 за время, которое соответствует изменению расстояния между пьезопреобразователями 3 и 4 на п полуволн ультразвука. Накопленное и показываемое на табло частотомера 7 количество меток перемещения соглас но формуле (1) равно численному значению измеряемой скорости.

Дальнейшие изменения на той же самой частоте с неизменной точностью проводятся с уже известным числом и. При переходе на другую частоту необходимо провести определение числа и согласно описанному выше.

Предлагаемый интерферометр позволяет определять необходимые константы и проводйть измерения при помощи одного устройства. При этом отпадает необходимость пользования таблицами или проведения вычислений для определения констант измерения.

Формула изобретения

Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука, содержащий электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного гене697834

Составители А. Шман

Редактор Л. Батанова Техред О. Луговая Корректор Т. Скворцова

Заказ 6916/29 Тираж 766 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, й4осква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 ратора, камеры переменной длины с двумя преобразователями, один из которых является излучателем, а другой — приемником, и усилителя-формирователя, механически связанный с преобразователем-излучателем блок меток перемещения и частотомер с предварительным выбором, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, он снабжен генератором импульсов стабильного периода и двухпозиционным переключателем, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком меток перемещений, в другом — с выходом диапазонного генератора, а низкочастотный вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, а в другом — с

6 выходом генератора импульсов стабильного периода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жилинскас P и др. Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука. Сб. «Вопросы методики ультразвуковой интерферометрии». Всесоюзная конференция по вопросам методики ультразвуковой интерферометрии, изд. «Минтис», Вильнюс, 1965.

2. Волейшис А., Яронис Э. Акустический цифровой интерферометр для исследования дисперсии скорости ультразвука в жидкостях в диапазоне частот 0,25 — 1250 мГц.

Труды ВУЗов Литовской CCP «Ультразвук», №5, 1973, с. 11 — 28 (прототип).