интерферометр

ИНТЕРФЕРОМЕТР ультразвуковой - прибор для измерения фазовой скорости с и коэф. поглощения а УЗ, принцип действия к-рого основан на интерференции акустич. воли. Типичный УЗ-И. (рис. 1) представляет собой акустич. камеру 1 с исследуемой средой, в к-рой пьезоэлектрическим преобразователем 2 возбуждаются УЗ-волны. На нек-ром расстоянии l от пьезопреобразователя расположен плоский рефлектор 5, от к-рого отражается УЗ-волна и к-рый может перемещаться вдоль направления распространения УЗ. Плоскости рефлектора и пьезонреобразователя устанавливаются строго параллельными друг к другу. Акустич. поле в камере И. рассматривается как поле плоских волн, многократно отражённых от рефлектора и поверхности преобразователя. Это справедливо при условии равномерного распределения амплитуд и фаз колебат. скорости по поверхности преобразователя, пренебрежимо малого влияния стенок

Рис. 1. Блок-схема интерферометра: 1 - акустическая камера; 2 - пьезопреобразователь; 3 - генератор высокочастотного напряжения; 4 - схема регистрации; 5 - рефлектор; 6 - отсчётный механизм.

акустической камеры, а также при условии, что поперечные размеры преобразователя и рефлектора значительно больше длины волны УЗ. Сопротивление акустической нагрузки преобразователя при соблюдении всех этих условий зависит от расстояния l по периодическому закону с периодом l/2, где l - длина волны УЗ в исследуемой среде. Реакция преобразователя на акустическую нагрузку определяется по величине электрич. напряжения U на нём (преобразователь возбуждается генератором тока). Величина U при перемещении рефлектора периодически изменяется от макс, до мин. значения с периодом l/2 (рис. 2). Искомая скорость УЗ определяется как с=lf, где l измеряется по интервалам между экстремумами кривой реакции, т. е. зависимости U(l), а коэф. поглощения a может быть найден либо по спаду экстремумов кривой реакции с увеличением l, либо по их ширине (f - частота УЗ). Осн. источником систематич. погрешностей является отличие реальных условий измерений от условий, отвечающих

Рис. 2. Кривая реакции - зависимость напряжения U на пьезопреобразователе от расстояния l между рефлектором и пьезопреобразователем.

распространению плоской волны вдоль оси камеры: при несоблюдении условия малости длины волны относительно размеров камеры, преобразователя и рефлектора в И. возникают дифракц. эффекты (см. Дифракция звука ),искажающие результаты измерений; при непараллельности рефлектора и преобразователя, а также при неравномерности распределения амплитуд и фаз колебат. скорости по поверхности преобразователя на кривой реакции возникают дополнит, экстремумы (сателлиты), искажается форма огибающей кривой реакции и изменяются интервалы между осн. экстремумами. Реально достижимые мин. погрешности измерения скорости УЗ зависят от коэф. поглощения в исследуемой среде и для малого поглощения (a/f²<200.10^-17 см^-1.с²) составляют 10^-4-10^-6. Погрешность измерения а на частотах мегагерцевого диапазона - (2-20).10^-2 и также зависит от абс. значения коэф. поглощения. Для исключения дифракц. погрешностей необходимо вводить поправки, корректный расчёт к-рых может быть выполнен численными методами. Лит.: Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, 2 изд., М., 1982; Илгунас В., Яронис Э., Сукацкас В., Ультразвуковые интерферометры, Вильнюс, 1983. Б. Е. Михалев, А. С, Хгичунин.

   <<      Предметный указатель      >>