Номер патенту: 42857

Опубліковано: 15.11.2001

Автори: Скрипник Юрій Олексійович, Лісовець Сергій Миколайович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Вимірювач нелінійності акустичного тракту, який містить генератор електричних коливань, перший та другий автоматичні перемикачі, перший та другий подільники напруги, перший амплітудний детектор, перший та другий фільтри нижніх частот, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч, вимірювач напруги, подільник частоти, джерело опірної напруги, диференціальний підсилювач і інтегратор, який відрізняється тим, що додатково містить підсилювач потужності, електроакустичний випромінювач акустичних коливань, перший та другий електроакустичні приймачі акустичних коливань, перший та другий вибіркові підсилювачі, перший та другий логарифматори, фільтр верхніх частот, третій автоматичний перемикач, другий амплітудний детектор, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і суматор, причому вихід генератора електричних коливань приєднаний до першого входу першого автоматичного перемикача через підсилювач потужності і до другого входу першого автоматичного перемикача безпосередньо, вихід першого автоматичного перемикача приєднаний до електроакустичного випромінювача акустичних коливань, вихід другого електроакустичного приймача акустичних коливань приєднаний до першого входу другого автоматичного перемикача через перший подільник напруги і до другого входу другого автоматичного перемикача безпосередньо, до виходу другого автоматичного перемикача послідовно приєднані перший вибірковий підсилювач, перший амплітудний детектор, перший фільтр нижніх частот, перший логарифматор, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, фільтр верхніх частот, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч і вимірювач напруги, вихід першого електроакустичного приймача акустичних коливань приєднаний через другий подільник напруги до першого входу третього автоматичного перемикача і до другого входу третього автоматичного перемикача безпосередньо, до виходу третього автоматичного перемикача послідовно приєднані другий вибірковий підсилювач, другий амплітудний детектор, другий фільтр нижніх частот, другий логарифматор, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і перший вхід суматора, вихід суматора приєднаний до другого входу диференціального підсилювача, вихід диференціального підсилювача приєднаний до входу інтегратора, вихід першого широкосмугового підсилювача з регульованим коефіцієнтом підсилення приєднаний до першого входу диференціального підсилювача, вихід джерела опірної напруги приєднаний до другого входу суматора, вихід інтегратора приєднаний до керуючих входів першого і другого широкосмугових підсилювачів з регульованим коефіцієнтом підсилення, вихід генератора електричних коливань приєднаний через подільник частоти до керуючих входів першого, другого, третього автоматичних перемикачів і до керуючого входу фазочутливого випрямляча.

Текст

Вимірювач нелінійності акустичного тракту, який містить генератор електричних коливань, перший та другий автоматичні перемикачі, перший та другий подільники напруги, перший амплітудний детектор, перший та другий фільтри нижніх частот, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч, вимірювач напруги, подільник частоти, джерело опірної напруги, диференціальний підсилювач і інтегратор, який відрізняється тим, що додатково містить підсилювач потужності, електроакустичний випромінювач акустичних коливань, перший та другий електроакустичні приймачі акустичних коливань, перший та другий вибіркові підсилювачі, перший та другий логарифматори, фільтр верхніх частот, третій автоматичний перемикач, другий амплітудний детектор, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і суматор, причому вихід генератора електричних коливань приєднаний до першого входу першого автоматичного перемикача через підсилювач потужності і до другого входу першого автоматичного перемикача безпосередньо, вихід першого автоматичного перемикача приєднаний до електроакустичного випромінювача акустичних коливань, вихід другого електроакустичного приймача акустичних коли C2 (54) ВИМІРЮВАЧ НЕЛІНІЙНОСТІ АКУСТИЧНОГО ТРАКТУ 42857 1994), який містить генератор електричних коливань, перший та другий автоматичні перемикачі, перший та другий подільники напруги, перший амплітудний детектор, перший та другий фільтри нижніх частот, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч, вимірювач напруги, подільник частоти, джерело опірної напруги, диференціальний підсилювач і інтегратор. Крім того, вимірювач містить регульований подільник напруги, вихід генератора електричних коливань приєднаний до входу регульованого подільника напруги, вихід регульованого подільника напруги приєднаний до другого входу першого автоматичного перемикача через перший подільник напруги і до першого входу першого автоматичного перемикача безпосередньо, вихід першого автоматичного перемикача приєднаний до входу електроакустичного тракту, вихід електроакустичного тракту через другий подільник напруги приєднаний до другого входу другого автоматичного перемикача, вихід електроакустичного тракту приєднаний до першого входу другого автоматичного перемикача, до виходу другого автоматичного перемикача послідовно приєднані широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, амплітудний детектор, перший фільтр нижніх частот, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч, другий фільтр нижніх частот і вимірювач напруги, до виходу першого фільтра нижніх частот приєднаний другий вхід диференціального підсилювача, до виходу джерела опірної напруги приєднаний перший вхід диференціального підсилювача, вихід диференціального підсилювача через інтегратор приєднаний до керуючого входу широкосмугового підсилювача з регульованим коефіцієнтом підсилення, вихід генератора електричних коливань приєднаний до входу подільника частоти, вихід подільника частоти приєднаний до керуючих входів першого і другого автоматичних перемикачів і фазочутливого випрямляча, вимірювач напруги приєднаний до керуючого входу регульованого подільника напруги. Однак відомий вимірювач не дозволяє однозначно оцінити нелінійні властивості акустичного тракту. За допомогою пристрою вимірюється співb (A ) - b2 (A 2 ) відношення G H ( A ) = 1 1 100 , де b1 = 2b( A 0 ) залежить від коефіцієнтів затухання a1 , a 2 і тому не дозволяє порівнювати ступінь нелінійності акустичного тракту для різних матеріалів. В основу винаходу покладена задача створити такий вимірювач нелінійності акустичного тракту, який за рахунок введення нових елементів і зв'язків дозволив би безпосередньо вимірювати відносну зміну коефіцієнта затухання при двох значеннях амплітуд акустичних коливань незалежно від довжини акустичного тракту, що підвищило б точність оцінки ступеня нелінійності акустичного тракту. Поставлена задача вирішується тим, що вимірювач нелінійності акустичного тракту, який містить генератор електричних коливань, перший та другий автоматичні перемикачі, перший та другий подільники напруги, перший амплітудний детектор, перший та другий фільтри нижніх частот, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч, вимірювач напруги, подільник частоти, джерело опірної напруги, диференціальний підсилювач і інтегратор, згідно з винаходом, додатково містить підсилювач потужності, електроакустичний випромінювач акустичних коливань, перший та другий електроакустичні приймачі акустичних коливань, перший та другий вибіркові підсилювачі, перший та другий логарифматори, фільтр верхніх частот, третій автоматичний перемикач, другий амплітудний детектор, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і суматор, причому вихід генератора електричних коливань приєднаний до першого входу першого автоматичного перемикача через підсилювач потужності і до другого входу першого автоматичного перемикача безпосередньо, вихід першого автоматичного перемикача приєднаний до електроакустичного випромінювача акустичних коливань, вихід другого електроакустичного приймача акустичних коливань приєднаний до першого входу другого автоматичного перемикача через перший подільник напруги і до другого входу другого автоматичного перемикача безпосередньо, до виходу другого автоматичного перемикача послідовно приєднані перший вибірковий підсилювач, перший амплітудний детектор, перший фільтр нижніх частот, перший логарифматор, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення, фільтр верхніх частот, підсилювач змінної напруги, фазочутливий випрямляч і вимірювач напруги, вихід першого електроакустичного приймача акустичних коливань приєднаний через другий подільник напруги до першого входу третього автоматичного перемикача і до другого входу третього автоматичного перемикача безпосередньо, до виходу третього автоматичного перемикача послідовно приєднані другий вибірковий підсилювач, другий амплітудний детектор, другий фільтр нижніх частот, другий логарифматор, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення і перший вхід суматора, вихід суматора приєднаний до другого входу диференціального підсилювача, вихід диференціального підсилювача приєднаний до входу інтегратора, вихід першого широкосмугового підсилювача з регульованим коефіцієнтом підсилення приєднаний до першого входу диференціа = exp( -a1L) i b 2 = exp( -a 2 L) - коефіцієнти передачі акустичного тракту з коефіцієнтами затухання a1 і a 2 при амплітудах акустичних коливань A1 і A 2 відповідно і довжині акустичного тракту L ; b( A 0 ) = (b1( A1 ) + b 2 ( A 2 )) / 2 - коефіцієнт передачі акустичного тракту при середній амплітуді акустичних коливань A 0 = ( A1 + A 2 ) / 2. У зв'язку з тим, що коефіцієнти передачі акустичного тракту b1 , b 2 пов'язані нелінійною залеж ністю з коеффіцієнтами затухання a1 , a 2 і довжиною акустичного тракту L , коефіцієнт G H ( A 0 ) характеризує не тільки властивості матеріалу тракту, але й його геометричні розміри, зокрема довжину L . Крім того, коефіцієнт G H ( A 0 ) нелінійно 2 42857 льного підсилювача, вихід джерела опірної напруги приєднаний до другого входу суматора, вихід інтегратора приєднаний до керуючих входів першого і другого широкосмугових підсилювачів з регульованим коефіцієнтом підсилення, вихід генератора електричних коливань приєднаний через подільник частоти до керуючих входів першого, другого, третього автоматичних перемикачів і до керуючого входу фазочутливого випрямляча. Введення в даному вимірювачі нелінійності акустичного тракту додаткового каналу, який містить перший електроакустичний приймач акустичних коливань, другий подільник напруги, третій автоматичний перемикач, другий вибірковий підсилювач, другий амплітудний детектор, другий фільтр нижніх частот і другий логарифматор, забезпечує незалежність напруги на виході другого логарифматора від довжини акустичного тракту. Цим забезпечується можливість оцінки ступеня нелінійності акустичного тракту незалежно від його довжини. Введення першого і другого подільників напруги, другого і третього автоматичних перемикачів, першого і другого вибіркових підсилювачів, першого і другого амплітудних детекторів, першого і другого фільтрів нижніх частот, першого і другого логарифматорів, які мають однакові відповідні електричні характеристики, дає можливість виключити параметри цих електричних блоків з результату вимірювання нелінійності акустичного тракту. Це забезпечує незалежність результату вимірювання нелінійності від параметрів цих блоків, що дає можливість підвищити точність вимірювання. Введення першого і другого широкосмугових підсилювачів з регульованим коефіцієнтом підсилення, які дають однакові відповідні електричні характеристики, забезпечує виключення довжини акустичного тракту з результату вимірювання. За рахунок цього забезпечується безпосереднє вимірювання відносної зміни коефіцієнта затухання акустичного тракту, яке можна застосовувати для оцінки ступеня нелінійності акустичного тракту. На фігурі представлена функціональна схема вимірювача нелінійності акустичного тракту. Вимірювач містить генератор електричних коливань 1, підсилювач потужності 2, перший автоматичний перемикач 3, електроакустичний випромінювач акустичних коливань 4, перший електроакустичний приймач акустичних коливань 5, другий електроакустичний приймач акустичних коливань 7, перший подільник напруги 8, другий автоматичний перемикач 9, перший вибірковий підсилювач 10, перший амплітудний детектор 11, перший фільтр нижніх частот 12, перший логарифматор 13, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення 14, фільтр верхніх частот 15, підсилювач змінної напруги 16, фазочутливий випрямляч 17, вимірювач напруги 18, подільник частоти 19, другий подільник напруги 20, третій автоматичний перемикач 21, другий вибірковий підсилювач 22, другий амплітудний детектор 23, другий фільтр нижніх частот 24, другий логарифматор 25, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення 26, суматор 27, джерело опірної напруги 28, диференціальний підсилювач 29 і інтегратор 30. Акустичний тракт позначений позицією 6. Вихід генератора електричних коливань 1 приєднаний через підсилювач потужності 2 до першого входу першого автоматичного перемикача 3, вихід генератора електричних коливань 1 також приєднаний до другого входу першого автоматичного перемикача 3, вихід першого автоматичного перемикача 3 приєднаний до електроакустичного випромінювача акустичних коливань 4, вихід другого електроакустичного приймача акустичних коливань 7 приєднаний через перший подільник напруги 8 до першого входу другого автоматичного перемикача 9, вихід другого електроакустичного приймача акустичних коливань 7 також приєднаний до другого входу другого автоматичного перемикача 9, до виходу другого автоматичного перемикача 9 послідовно приєднані перший вибірковий підсилювач 10, амплітудний детектор 11, перший фільтр нижніх частот 12, перший логарифматор 13, перший широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення 14, фільтр верхніх частот 15, підсилювач змінної напруги 16, фазочутливий випрямляч 17 і вимірювач напруги 18, вихід першого електроакустичного приймача акустичних коливань 5 приєднаний через другий подільник напруги 20 до першого входу третього автоматичного перемикача 21, вихід першого електроакустичного приймача акустичних коливань 5 також приєднаний до другого входу третього автоматичного перемикача 21, до виходу третього автоматичного перемикача 21 послідовно приєднані другий вибірковий підсилювач 22, амплітудний детектор 23, другий фільтр нижніх частот 24, другий логарифматор 25, другий широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення 26, перший вхід суматора 27, другий вхід диференціального підсилювача 29 і інтегратор 30, вихід першого широкосмугового підсилювача з регульованим коефіцієнтом підсилення 14 приєднаний до першого входу диференціального підсилювача 29, вихід джерела опірної напруги 28 приєднаний до другого входу суматора 27, вихід інтегратора 30 приєднаний до керуючих входів першого і другого широкосмугових підсилювачів з регульованим коефіцієнтом підсилення 14 і 26, вихід генератора електричних коливань 1 приєднаний через подільник частоти 19 до керуючих входів першого, другого, третього автоматичних перемикачів 3, 9, 21 і фазочутливого випрямляча 17, між електроакустичним випромінювачем акустичних коливань 4, першим і другим електроакустичним приймачем акустичних коливань 5 і 7 розташовується акустичний тракт 6. Вимірювач нелінійності акустичного тракту працює таким чином. Генератор електричних коливань 1 генерує електричні коливання U1( t ) = U m cos(wt + j), (1) де U m - амплітуда коливань генератора 1; w - кутова частота коливань генератора 1; j - початкова фаза коливань генератора 1. Ці коливання підсилюються підсилювачем потужності 2 і надходять на перший вхід автоматичного перемикача 3. На другий вхід автоматичного перемикача 3 надходять електричні коливання безпосередньо з виходу генератора електричних коливань 1. При положенні автоматичного пере 3 42857 коливання на виході подільника напруги 8 мають вигляд микача 3, як показано на фігурі, електричні коливання U1( t ) з його виходу надходять на електроакустичний випромінювач 4, який збуджує в акустичному тракті 6 акустичні коливання A '4 ( t ) = S4 U m cos(wt + j), ' ' U '8 ( t ) = K 8 U '7 ( t ) = = S7S4 e -( a 0 + Da )L U m cos(wt + j + Dj ' ' ). (2) де S4 - крутизна перетворення електричних коливань в акустичні. За допомогою електроакустичного приймача 5, який розташований в безпосередній близькості від електроакустичного випромінювача 4, прийняті акустичні коливання знову перетворюються в електричні коливання U '5 ( t ) = S5S4 U m cos(wt + j), (8) Автоматичні перемикачі 3 і 9 працюють синхронно, тому що вони керуються однією і тією ж прямокутною напругою з виходу подільника частоти 19. Коефіцієнт ділення n частоти електричних коливань f = w / 2 p вибирають за умови, щоб частота комутації F = W / 2p була менше частоти f в 100...200 разів ( F = f / 100... 200 ). Тому при безперервній роботі автоматичних перемикачів 3 і 9 через акустичний тракт 6 проходять пакети акустич (3) де S5 - крутизна зворотного перетворення акустичних коливань в електричні. ' них коливань A '4 ( t ) і A '4 ( t ) з різними амплітудами, які перетворюються в відповідні електричні коли Одночасно акустичні коливання A '4 ( t ) розповсюджуються через акустичний тракт 6 і приймаються електроакустичним приймачем 7, який розташований на відстані L від електроакустичного випромінювача 4. З урахуванням затухання акустичних коливань в акустичному тракті 6 електричні коливання на виході електроакустичного приймача 7 мають вигляд ' вання U '7 ( t ) і U '7 ( t ). Після маштабного перетво U '7 ( t ) = S7S4 e -a 0 L U m cos( wt + j + Dj' ), ' рення пакетів коливань U '7 ( t ) в подільнику напруги 8 на вихід автоматичного перемикача 9 прохо ' дять пакети електричних коливань U '7 ( t ) і U '8 ( t ) , які мають близькі амплітуди. Але при Da ¹ 0 амплітуди пакетів електричних коливань нерівні між собою. Тому вони утворюють одну амплітудомодульовану напругу з частотою f і прямокутною обвідною з частотою комутації F . Глибина амплітудної модуляції визначається значенням приросту коефіцієнта затухання акустичного тракту Da . (4) де a 0 - коефіцієнт затухання акустичного тракту 6; Dj' - фазовий зсув, який вноситься акустичним трактом 6; S7 = S5 - крутизна зворотного перетворення акустичних коливань в електричні. При положенні автоматичного перемикача 3, протилежному показаному на фігурі, на електроакустичний випромінювач 4 впливають підсилені в K 2 рази підсилювачем потужності 2 електричні коливання ' Пакети електричних напруг U '7 ( t ) і U '8 ( t ) по черзі підсилюються вибірковим підсилювачем 10, який налагоджений на частоту f генератора електричних коливань 1, що виключає вплив гармонік на результат вимірювання. Коефіцієнт підсилення вибіркового підсилювача 10 ( K10 ) вибирається таким, щоб скомпенсувати ослаблення, яке вносить електроакустичний тракт 6 ( K10 » 1 e -a 0 L ). Підсилені пакети детектуS7 S 4 ються амплітудним детектором 11 і згладжуються фільтром нижніх частот 12. Смуга пропускання фільтра нижніх частот 12 вибирається такою, щоб через нього проходила як постійна складова продетектованої напруги, так і змінна складова продетектованої напруги з частотою комутації F , але б при цьому подавлялись частота несучих коливань і її гармоніки. Дякуючи цьому на виході фільтра нижніх частот 12 формуються слідуючі з частотою F прямокутні імпульси ' (5) A '4 ( t ) = S4 K 2 U m cos(wt + j). На виході електроакустичного приймача 5 формуються відповідні електричні коливання ' (6) U '5 ( t ) = S5S4 K 2 U m cos(wt + j). Акустичні коливання великої інтенсивності ( K 2 = 10...100) розповсюджуються через акустичний тракт 6. Збільшення амплітуди акустичних коливань, як правило, приводить до збільшення затухання. Тому прийняті коливання на виході електроакустичного приймача 7 мають вигляд ' U '7 ( t ) = S7S4 K 2e -( a 0 + Da )L U m cos(wt + j + Dj' ' ), (7) ' з амплітудами, які пропорційні U '7 ( t ) і U '8 ( t ). Після проходження імпульсів через логарифматор 13 їх амплітуди приймають значення: де Da - приріст коефіцієнта затухання, який залежить від складу і дефектів акустичного тракту 6 і від амплітуди акустичних коливань; ' U13 = S13 ln( K12S11K10S7S4 e -a 0 L U m ), Dj' ' - вносимий фазовий зсув, який також залежить від складу і дефектів акустичного тракту 6 і від амплітуди акустичних коливань. '' U13 = S13 ln( K12S11K10S7S4 e -( a 0 + Da )L U m ), (9) (10) де S13 - крутизна перетворення логарифматора 13; K12 - коефіцієнт передачі фільтра нижніх частот 12; S11 - крутизна перетворення амплітудного детектора 11. ' Прийняті коливання U '7 ( t ) проходять через подільник напруги 8 з коефіцієнтом ділення K 8 , який зворотно пропорційний коефіцієнту підсилення K 2 підсилювача потужності 2 ( K 8 = 1/ K 2 ). З урахуванням вказаного співвідношення електричні 4 42857 коливань, пакети електричних коливань на виході автоматичного перемикача 21 рівні між собою по амплітуді. Ці коливання підсилюються вибірковим підсилювачем 22 і детектуються амплітудним детектором 23. Продетектовані пакети напруг згладжуються фільтром нижніх частот 24 і перетворюються логарифматором 25, при цьому утворюється напруга U 25 = S25 ln(K 24S23 K 22S5S4 U m ) , (17) ' '' Імпульси U13 і U13 підсилюються широкосмуговим підсилювачем з регульованим коефіцієнтом підсилення 14. Якщо акустичний тракт 6 має нелінійність ( Da ¹ 0 ), то амплітуди імпульсів нерівні між собою. Тому в спектрі послідовності імпульсів з'являється змінна складова, яка має частоту комутації F і амплітуду K K ' '' ' U14 = 14 U13 - U13 = 14 S13 ´ 2 2 [ ( - ln(K S ( ) ) ´ ln K12S11K10 S5S4 e -a 0 L U m де S25 - крутизна перетворення логарифматора 25. Напруга U 25 підсилюється широкосмуговим підсилювачем 26 і надходить на другий вхід суматора 27. На перший вхід суматора 27 надходить постійна напруга від джерела опірної напруги 28. Полярність опірної напруги U 0 вибирається такою, щоб сумарна напруга мала вигляд U 27 = U 26 - U 28 = )] (11) e -( a 0 + Da )L U m Після математичних перетворень отримаємо K ' (12) U14 = 14 S13 DaL. 2 При цьому постійна складова напруги послідовності імпульсів має амплітуду K K ' '' '' U14 = 14 U13 + U13 = 14 S13 ´ 2 2 12 11K10S5S4 [ ( + ln(K S ( ) ) ´ ln K12S11K10 S7S4 e -a 0 L U m + = K 26 S25 ln(K 24S23 K 22S5S4 U m ) - U 0 , де K 26 - коефіцієнт підсилення підсилювача 26. )] - ( a 0 + Da )L (13) Um 12 11K10S7S 4 e Після математичних перетворень отримаємо Сумарна напруга U 27 надходить на другий вхід диференціального підсилювача 29, на перший '' U14 = K14 S13 [ ln(K12S11K10S7S4 U m ) '' вхід якого надходить постійна складова U14 . Під Da ö ù æ - ç a0 + ÷ Lú . (14) 2 ø û è Змінна складова напруги виділяється фільтром верхніх частот 15, підсилюється підсилювачем змінної напруги 16 і випрямляється фазочутливим випрямлячем 17. Вимірювачем напруги 18 вимірюється постійна напруга 1 (15) U17 = K17 K16 K15 K14S13 DaL, 2 де K15 - коефіцієнт передачі фільтра верхніх частот 15; K16 - коефіцієнт підсилення підсилювача змінної напруги 16; K17 - коефіцієнт перетворення фазочутливого випрямляча 17. силена різницева напруга U 29 заряджає інтегратор 30, вихідна напруга якого регулює коефіцієнт підсилення широкосмугових підсилювачів 14 і 26. Процес автоматичного регулювання коефіцієнтів підсилення K 26 і K14 триває до тих пір, поки вхідні напруги диференціального підсилювача 29 не '' зрівняються між собою. При цьому U 27 = U14 , звідки K 26S25 ln(K 24S23 K 22S5S4 U m ) - U 0 = = K14S13 [ln(K12S11K10 S5S4 U m ) Da ö ù æ - ç a0 + ÷ Lú . (19) 2 ø û è Вибіркові підсилювачі 10 і 22, амплітудні детектори 11 і 23, фільтри нижніх частот 12 і 24, логарифматори 13 і 25, широкосмугові підсилювачі 14 і 26 вибирають однаковими. З урахуванням рівності коефіцієнтів перетворення ( K10 K 22 , = Електричні коливання U '5 ( t ) з виходу електроакустичного приймача акустичних коливань 5 надходять через автоматичний перемикач 21, який працює синхронно з автоматичними перемикачами 3 і 9, на вибірковий підсилювач 22, який налагоджений на частоту f генератора електричних коливань 1. При положенні автоматичних перемикачів 3 і 21, протилежному показаному на фігурі, на вибірковий підсилювач 22 впливають електричні коливання ' U '5 ( t ) , (18) S11 S23 , K12 K 24 , S13 S25 , K14 K 26 ) із при= = = = веденого рівняння виходить, що Da ö æ U 0 = K14S13 ç a 0 + ÷ L. (20) 2 ø è Так як опірна напруга U 0 = const, то регульований коефіцієнт підсилення широкосмугових підсилювачів 14 і 26 встанавлюється на рівні U0 K 21 = K 26 = . Da ö æ (21) S13 ç a 0 + ÷L 2 ø è Підставляючи значення коефіцієнта підсилення K 26 в рівняння для вимірюваної напруги U17 , отримаємо 1 Da U17 = K17 K16 K15 U 0 . Da (22) 2 a0 + 2 послаблені подільником на пруги 20. Коефіцієнт ділення K 20 подільника напруги 20 вибирається зворотно пропорційним коефіцієнту підсилення K 2 підсилювача потужності 2 ( K 20 = 1/ K 2 ). Тому на другий вхід автоматичного перемикача 21 впливають електричні коливання ' ' (16) U '20 ( t ) = K 20 U '5 ( t ) = S5S4 U m cos(wt + j). Так як акустичне затухання в акустичному тракті 6 практично не впливає на амплітуду приймаємих електроакустичним приймачем 5 акустичних 5 42857 або середовища. При цьому виключено вплив довжини акустичного тракту L , непостійності амплітуди електричних коливань U m генератора 1 і коефіцієнтів перетворення більшості лінійних і нелінійних електричних перетворювачів. Пропонований вимірювач нелінійності акустичного тракту можливо використовувати в якості дефектоскопу для виявлення скритих дефектів або порушень в структурі матеріалів. Дослідження показали, що при співвідношенні амплітуд акустичних зондуючих коливань 1:10 виявляються відносні зміни в коефіцієнті затухання полімерних матеріалів на рівні 0,01...0,03%. Це дозволяє виявляти мікроструктурні деградації, зокрема мікротріщини на рівні кристалу, і прогнозувати строк експлуатації відповідальних виробів. Так як приріст коефіцієнта затухання Da практично набагато менше самого коефіцієнта a 0 , то членом Da в знаменнику можна знехтувати. Звідси напруга Da U17 = S0 , (23) a0 1 K17 K16 K15 U 0 - результуюча крутизна 2 перетворення відносної зміни коефіцієнта акустичного затухання в електричну напругу. Таким чином, вимірювана напруга U17 пропо де S0 = рційна відносній зміні коефіцієнта затухання Da від амплітуди акустичних коливань і повністю характеризує нелінійні властивості акустичного тракту, який складається з досліджуваного матеріалу 6 42857 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Lisovets Serhii Mykolaiovych

Автори російською

Скрипник Юрий Алексеевич, Лисовец Сергей Николаевич

МПК / Мітки

МПК: G01N 29/22, G01N 29/11

Мітки: акустичного, вимірювач, нелінійності, тракту

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-42857-vimiryuvach-nelinijjnosti-akustichnogo-traktu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вимірювач нелінійності акустичного тракту</a>

Подібні патенти