ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы измерения длины ультразвуковой волны из "Ультразвуковые методы" Измерения производятся обычно на частотах порядка 0,5—5 Мгц. На более высоких частотах затухание начинает препятствовать возникновению резонанса, а на более низких частотах нарушается условие сохранения плоской волны. [c.103] Индикация резонанса в твердых средах осуществляется электрическими способами, а в жидкостях как электрическими, так и оптическими способами. [c.103] Электрические способы основаны на реакции генератора либо на измерении сигнала приемного пьезоэлемента, установленного вместо отражателя. На приемнике в момент резонанса возникает максимум электрического напряжения, вызываемого падающей на него ультразвуковой волной. [c.103] В первых разработках, например в описанных Хаббардом и Лумисом [Л. 176, 177], применялся способ, основанный на реакции генератора. [c.103] Регистрация резонанса осуществлялась с помощью лампового вольтметра, измеряющего напряжение на излучающем пьезоэлементе, в некоторых схемах — по измерению анодного тока генератора. При резонансе напряжение на излучателе максимально, а ток генератора минимален. [c.103] Схемы с использованием реакции генератора применялись в интерферометрах телей, например Прозоровым и Марксом [Л. 88 и 178, Вером [Л. 179] и др. [c.103] Приемный пьезоэлемент вместо отражателя впервые применили Фрай [Л. 180 и 181], Гринспан и Томпсон [Л. 182]. При этом в качестве измерителя напряжения на приемнике обычно использовался ламповый вольтметр. Такой способ использовали в своих работах также Хантер [Л. 183], Pao К. С., Pao Б. Р., [Л. 184] и др. [c.103] В интерферометрах с перемещающимся отражателем образующиеся стоячие волны выражены тем резче, чем больше коэффициент отражения на границе отражателя с жидкостью. В связи с тем, что отражение от границы жидкость—воздух больше (/ = 0,99), чем от границы жидкость — металл (/ =0,86—0,89), Фокс и Хантер [Л. 187 и 188] разработали интерферометр, в котором ультразвуковые волны отражаются от границы жидкость — воздух. [c.104] Необходимость микрометрического перемещения отражателя или приемника относительно излучателя предъявляет высокие конструктивные требования к соблюдению параллельности их плоскостей при этом перемещении. [c.104] В конструкции, разработанной Куирком и Роком [Л. 189], схематический чертеж которой приведен на рис. 2-7, точная установка параллельности обеспечивается шарнирным закреплением отражателя 17. Для этого отражатель опускается- до мембраны 4 из тонкой фольги и устанавливается параллельно ее плоскости. Назначение отдельных узлов интерферометра видно из подрисуночной надписи и не требует особых пояснений. [c.104] Материал крышки — немагнитный. Конструкция позволяет проводить измерения при давлениях до 1 400 кГ/смР- с перемещающимся отражателем и до 3 500 кГ/см с фиксированным отражателем. [c.105] В интерферометрах с фиксированным расстоянием резонанс достигается изменением частоты генератора, с которого возбуждающее напряжение поступает на излучатель. Такие интерферометры впервые предложили Хаббард и Цартман [Л. 193]. Интерферометры с фиксированным расстоянием применяли также Pao К. С., Pao В. Р. [Л. 184], Pao М. Дж Pao Б. Р. [Л. 194] и другие исследователи. Теория интерферометра этого типа разрабатывалась Боргнисом [Л. 195], который, в частности, показал, что изменение коэффициента отражения на границе жидкости с отражателем и излучателем (вследствие изменения акустических сопротивлений сред) не влияет на измерение длины ультразвуковой волны. [c.106] Фазовые методы. Длину волны можно определить измерением сдвига фазы между высокочастотным напряжением генератора, возбуждающим излучатель, и напряжением на приемнике ультразвуковой волны, прошедшей через контролируемую жидкость. При изменении расстояния между излучателем и приемником изменяются время распространения волны и фаза напряжения на приемнике. Изменению расстояния на длину волны соответствует сдвиг фазы на 2я. Индикация фазовых интервалов я или 2я производится с помощью фазочувствительных устройств по минимуму или максимуму их показаний. Для повышения точности измерений производится отсчет нескольких (/г) максимумов или минимумов и соответствующих им расстояний 4 между излучателем и приемником. [c.107] При сдвигах фаз, равных нулю и кратных 2я, показания ЛВ максимальны, а при сдвигах, равных я и [2к+ )я — равны нулю. Наибольшая чувствительность такой схемы имеет место во втором случае, поэтому фазовые интервалы, равные 2я, фиксируются по нулевым (минимальным) показаниям ЛВ. [c.108] Для точных измерений вместо ЛВ необходимо использовать фазометры, в которых напряжения генератора и приемника перед подачей на фазочувствительный элемент выравниваются по амплитуде, стабильность которой поддерживается автоматически, независимо от уровня сигнала приемника, с помощью схем ограничения или автоматической регулировки усиленйя (см. з-з,а). [c.108] Импульсно-фазовые методы. Эти методы основаны на сравнении фазы напряжения принятого импульса с фазой напряжения генератора в паузе излучения. Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы (рис. 2-8,а) высокочастотного напряжения. Глубина импульсной модуляции выбрана такой, что в паузе излучения амплитуда высокочастотного напряжения на один-два порядка меньше, чем во время излучения. [c.109] Вернуться к основной статье