Устройство для измерения изменения скорости и затухания поверхностных акустических волн

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ И ЗАТУХАНИЯ ПО/ ...,. I... ,-;-- ж ) ВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащее звукопровод из пьезоматериала , установленные на нем два излучателя и приемник поверхностных акустических волн, отличающеес я тем, что, с целью повьппения точности , излучатели поверхностных акустических волн соединены между собой через делитель.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„12016 р4 С 01 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ З „

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ lea р„

Ъ.,:, Ф \

° а

° ° (2-1 ) 3741457/25-28 (22) 02.03.84 .(46) 30.12 .85. Бюл. Ф 48 (72) А.Г.Севастьянов (53) 534.321(088.8) (56) Акустический журнал, 1978, т, 24, Ф 6, с. 813-815. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ И ЗАТУХАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащее звукопровод иэ пьезоматериала, установленные на нем два излуча:теля и приемник поверхностных акустических волн, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повьппения точности, излучатели поверхностных акустических волн соединены между собой через делитель.

12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения изменений скорости и затухания поверхностных акустических волн на поверхности твердого тела и в пленках, расположенных на этой поверхности.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3— сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для измерения изменения скорости и затухания поверхностных акустических волн содержит эвукопровод I из пьезоматериала, установленные на нем два излучателя 2 и 3 и приемник 4 поверхностных акустических волн, генератор (не пока- . зан), соединенный с входами двух излучателей 2 и 3 поверхностных акустических волн. Излучатели 2 и 3 поверхностных акустических волн соединены между собой через делитель 5, который имеет два резистора К„ и R<.

Устройство для измерения изменения .скорости и затухания поверхностных акустических волн работает следующим образом.

Перед проведением измерений возбуждают излучатель 2 поверхностных акустических волн, а второй излучатель 3 поверхностных акустических волн отключают. Измеряют напряжение

U сигнала на выходе приемника 4 поверхностных акустических волн.

Потом выключают излучатель 2 поверхностных акустических волн и возбуждают второй излучатель 3 поверхностных акустических волн. Измеряют на, пряжение сигнала V на выходе прием« ника 4 поверхностных акустических волн.

Подбирают величины сопротивлений резисторов R и. R делителя 5 так, чтобы выполнялось условие U =U (настраивают устройство), В полосе пропускания излучателей 2 и 3 и приемника 4 поверхностных акустических волн подстраивают рабочую частоту так, чтобы приемник 4 поверхностных акустических волн регистрировал минимальное значение амплитуды акустио ческого сигнала, полученного за счет интерференции поверхностных акустических волн, излученных излучателя" ми 2 и 3. Изменение скорости или амплитуды поверхностных акустичес01687 ких волн, распространяющихся между излучателями 2,3 и приемником 4 по верхностных акустических волн, вызванное внешним воздействием, изменяет амплитуду электрического сигнала на приемнике 4 поверхностных акустических волн.

Проводят изменение рабочей частоты hf излучателей 2 и 3 поверхност10 ных акустических волн на величину, при которой приемник 4 поверхностных акустических волн регистрирует минимальное значение амплитуды акустического сигнала. Регулируя рабочую частоту излучения излучателей 2 и 3, можно компенсировать все изменения, происходящие в звукопроводящей среде, связанные с изменением скорости и затухания звука.

2п По изменению рабочей частоты g f можно произвести оценку величины изменения скорости и затухания звука.

При проведении измерений изменения скорости поверхностных волн удобно пользоваться измерением изменения рабочей частоты, так как эти величины взаимосвязаны а =kV (1)

vý где f — частота излучения излучате- . лей 2 и 3, которую устанавли" вают перед проведением измерений путем фиксации минимального сигнала на выходе приемника 4 поверхностных акустических волн;

V — скорость. распространения поверхностных акустических волн перед проведением измерений;

40 6V — .изменение скорости распростра; иения поверхностньи волн, вызванное внешним воздействием;

b f — изменение частоты излучения излучателей 2 и.З, которое устанавливают при внешнем воздействии путем фиксации минимального сигнала на выходе приемника 4.

Из выражения (1) получаем

f aY

g fm »»=

Э (2)

Период фаэочастотной характеристики устройства можно определить иэ выра5 (3) где Й - расстояние между центрами излучателей 2 и 3.

-М

1 1 V

2 2

Р= — -=

К К (6) где К = -1-;

Ug

3 1201

В общем случае для обеспечения работоспособности устройства необходимо условие

261 (4)

Подставив в неравенство (4) соответствующие значения указанных величин, получаем

AV«f 1 ° V 7 2 1О

Отсюда следует, что расстояние между центрами излучателей 2 и 3 определяется выражением

Чл

1< — — —— (5)

2 дЧ ° f 15

1 где дЧ вЂ” максимальное изменение скорости поверхностных волн, вызванное внешним воздействием.

При нарушении неравенства (4) полез- N ный информационный сигнал (U) на выходе приемника 4 поверхностных волн имеет неоднозначную зависимость от величины измеряемого изменения скорости (дЧ) поверхностных волн (при

f=const), и тогда в измеряемом диапазоне дV пояявляются паразитные точки, dU ,в которых Ч имеет нулевое значение или меняет свой знак в зависимости 30 от изменения ЬЧ.

Возможно проводить измерения и при нарушенном неравенстве (4), но в этом случае необходимо изменять рабочую частоту в процессе проведения измерений, т.е. отслеживать изменение 4Й синхронно с изменением внешнего воздействия. Этот прием может

ВНИИПИ Заказ 7995/42

Тираж 533 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

687 4 быть использован при увеличении Х, так как при этом возрастает точность измерений устройства, но усложняется методика проведения измерений. Разрешающая способность Р устройства может быть оценена по выражению

Б, - максимально возможное зна-. чение амплитуды сигнала (при расстройке устройства), снимаемое с выхода приемника 4: и — минимально возможное знаа чение амплитуды сигнала (при расстройке устройства), снимаемое с выхода приемника 4.

Вместо делителя 5, который обеспечивает одинаковую амплитуду акустических волн от каждого иэ излучателей 2 и 3, можно использовать поглотитель, который устанавливают между излучателями 2 и 3 на пути распространения прверхностных волн от излучателя 2, причем мощность излучения первого излучателя 2 больше мощности излучателя второго излучателя 3.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерений за счет точной фиксации минимального значения акустического сигнала.