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.