SU1504520A1 - Способ определени скорости ультразвука и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области акустических измерений и измерительной техники и может быть использовано при контроле параметров сред , в частности, высокотемпературных газовых потоков. Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости ультразвука при большом пространственном разрешении за счет использовани  зависимости степени дифракции от скорости ультразвука. В исследуемую среду излучают ультразвуковые волны с большой и малой степен ми дифракции при известной и измер емой скорост х ультразвука, принимают их после прохождени  через исследуемую среду, измер ют их амплитуды, с учетом отношени  которых определ ют скорость ультразвука. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к акустическим измерени м и измерительной технике и может быть использовано при контроле параметров газовых сред, в частности высокотемпературных газов .

Цель изобретени  - повышение точности измерений при большом пространственном разрешении за счет использовани  зависимости степени дифракции от скорости ультразвука.

На фиг. 1 изображена структурна  схема устройства дл  измерени  скорости ультразвука; на фиг. 2 - зависимость скорости ультразвука от отношени  амплитуд дифрагированных волн.

Устройство дл  определени  скорости ультразвука содержит генератор 1 тактовых импульсов, последонательно электроакустически соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4 и усилитель 5, первый и второй ключи 6 и 7, триггер 8, делитель 9 частоты, последовательно соединенные измеритель 10 отношени -и блок регистрации и первую и вторую цепи 12 и 13, кажда  из которых состоит из пикового детектора 14 (15), дополнительного измерител  16 (17) отношени  и блока 18 (19) пам ти, выход генератора 1 тактовых импульсов соединен со входами генератора 2 зондирующих импульсов , триггера 8 и делител  9 частоты , первый выход триггера 8 св зан со вторым входом генератора 2 зондирующих импульсов и с первым входом первого ключа 6, второй выход триггера 8 св зан с первым входом второсл

о

4 СЛ

to

3150

го ключа 7, вторые входы первого и второго ключей 6 и 7 соединены с выходом усилител  5, выходы первого и второго ключей 6 и 7 подключены со- ответственно со входами пиковых детекторов 14 и 15, выход делител  9 частоты св зан со вторыми входами блоков 18 и 19 пам ти, выходы которых соединены со входами измерител  10 отношени , а вторые входы дополнительных измерителей 16 и 17 отношени  первой и второй цепей 12 и 13 предназначены дл  подключени  к источникам опорных напр жений.

Сущность способа определени  скорости ультразвука заключаетс  в следующем .

Предварительно определ етс  зависимость степени дифракции от скорое- ти ультразвука дл  исследуемой среды . В исследуемую среду излучают ультразвуковые волны с большой (D/ ) и малой ( 5) отношени ми дифракции при известной и измер емой скорост х ультразвука, где D - эффективный диаметр преобразовател , с помощью которого излучают ультразвуковые волны, Л - длина излучаемой ультразвуковой волны, принимают зти волны после прохождени  через исследуемую среду, измер ют их амплитуды и определ ют скорость ультразвуковой волны в исследуемой среде при помощи предварительно определенной зависи- мости с учетом отношени  А/Ар/А Ар, где Ад и АО - амплитуды волн с большой и малой степен ми дифракции при известной скорости ультразвука, А и А - соответствующие амплитуды дл  . излученной волны с неизвестной скоростью .

В устройстве дл  1«мерени  скорости ультразвука применен вариант варьировани  степени дифракции волны путем изменени  частоты излучаемой волны.

Соотношение А/Ар/А /А тождественно отношению Р/РО, где Рр - давлени  идеальной плоской волны, учи-

тывающему дифракционное затухание ультразвуковой волны. Скорость с ультразвуковой Волны может быть представлена в виде

С-1в(А/Ао/А /А;), Uo

где п - степень полинома;

В - коэффициент полинома.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 1 тактовых импульсов Вырабатывает тактовые импульсы с периодом повторени  TO. Эти импульсы поступают на счетный вход триггера 8, первьш вход генератора 2 зондирующих импульсов и вход делител  9 частоты, коэффициент делени  которого 1:3 выбран из расчета трехтактной работы измерител  10 отношени , во врем  первых двух тактов формируютс  сигналы соответствующих цепей 12 и 13, поступающие во врем  третьего такта на входы измерител  10 отношени . Генератор 2 зондирующих импульсов может быть выполнен в виде управл емого генератора радиоимпульсов , частота заполнени  которого управл етс  триггером 8. С выхода генератора 2 зондирующих импульсов радиоимпульсы длительностью р.н подаютс  на ультразвуковой излучатель 3, который излучает ультразвуковой импульс в исследуемую среду. Частоты F , F излучени  выбираютс  такими, что при частоте F излучаетс  ультразвукова  волна с большой степенью дифракции (D/Л il), а при F у - волна с малой степенью дифракции (В/ЛТ З). Ультразвуковой приемник 7 принимает ультразвуковой импульс, преобразует в электрический ,- который усиливаетс  усилителем 5 и поступает на входы ключей 6 и 7 Радиоимпульс в зависимости от состо ни  триггера 8 проходит через ключ 6 или 7 и попадает соответственно либо на первую цепь 12, либо на вторую цепь 13, т.е. на вход соответствующего пикового детектора 14 или 15. С выхода пикового детектора 14 (15) напр жение, соответствующее максимальной амплитуде прин того сигнала, поступает на первый вход дополнительного измерител  отношени  на второй вход которого подаютс  в зависимости от канала опорные напр жени  АО либо А (AQ по цепи 12, А по цепи 13), значени  которых получают с использованием этого же устройства при измерении в газовой среде при известной скорости ультразвука , и значени  эти фиксируют. Напр жение с выхода измерител  16 (17), соответствующее отношению А/А (или А /А), поступает в блок пам ти 18 (19), в котором запоминаетс . С приходом второго тактового импульса с выхода генератора 1 тактовых импульсов на входы делител  9 частоты и триггера 8 последний измен ет свое состо ние, излучатель 3 излучает ультразвуковой импульс с другой частотой заполнени  и сигнал, прошедший среду, прин тый приемником 4, усиленный усилителем 5, через соответствующий ключ (6 или 7) поступает в соответствующую цепь (12 или 13) и записываетс  в соответствующем блоке пам ти. Третий тактовый импульс генератора 1 тактовых импульсов возвращает триггер 8 в первоначальное состо ние и в исследуемую среду излучаетс  ультразвуковой импульс с первоначальной частотой заполнени . Одновременно тот же третий тактовый импульс с генератора 1 импульсов поступает на делитель 9 частоты, на выходе делител  9 частоты по вл етс  импульс, который поступает на вторые входы блоков 18 и 19 пам ти, что приводит к прохождению соответствующих напр жений на их выходы, а также к подготовке блоков 18 и 19 пам ти к прин тию новой информации. Напр жени с выходов блоков 18 и 19 поступают н основной измеритель 10 отношени . Напр жение на выходе измерител  10 отнощени  соответствует отношению А/АР/А /АР и поступает на блок 11 регистрации.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1, Способ определени  скорости ультразвука в средах, основанный на излучении и приеме ультразвука, измерении параметров прин того ультразвука и определении с их учетом скорости ультразвука, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, счто, с целью повьппе- ни  точности измерений, при помощи акустического преобразовател  излучают ультразвуковые волны с разными степен ми дифракции D/ / в среду с известной скоростью ультразвука и

   в исследуемую среду и принимают их, измер ют амплитуды прин тых волн, а скоррсть ультразвука определ ют с учетом отношени  А:Ао:А :А(, по известной зависимости, где А, А и А, А - амплитуды, измеренные дл  D// 1 и D// 5 соответственно, D - эффективный диаметр акустического

   преобразовател , Д- длина излучаемой волны,

   2, Устройство дл  определени  скорости ультразвука, содержащее последовательно электроакустические

   соединенные генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник и усилитель, генератор тактовых импульсов , первый и второй ключи, блок регистрации, делитель частоты

   и триггер, первый выход которого соединен со вторым входом генератора зондирующих импульсов и с первым входом первого ключа, второй выход триггера соединен с первым входом второго ключа, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами генератора зондирующих импульсов и триггера, вторые входы первого и второго ключей подключены к выходу усилител , отличающеес 

   тем, что, с целью повьш1ени  точности измерений, оно снабжено основным измерителем отношени  и первой и второй цеп ми, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных пикового детектора, дополнительного измерител  отнощени  и блока пам ти, входы которых подключены к выходам первого и второго ключей соответственно , выходы первой и второй цепей соединены с первым и вторым входами основного измерител  отнощени , вторые входы блоков пам ти соединены с выходом делител  частоты, выход основного измерител  отношени  подключен к блоку регистрации, а вторые входы дополнительных измерителей отношени  первой и второй цепей предназначены дл  подключени  к источникам опорного напр жени .