Устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЛИПТИЧНОСТИ ПОПЕРЕЧНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Семченко Игорь Валентинович Хахомов Сергей Анатольевич Барсуков Сергей Дмитриевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны, распространяющейся в материальной среде, содержащее два приемника, связанные со средой, и блок обработки электрических сигналов, отличающееся тем, что в качестве материальной среды содержит прямоугольный измерительный акустический волновод, приемники выполнены из двух пар пьезоэлектрических резонаторов, каждая из которых расположена на взаимно-ортогональных гранях измерительного акустического волновода, блок обработки включает два усилителя с дифференциальными входами, два фильтра нижних частот, два амплитудных детектора, делитель напряжения, усилитель, устройство индикации,аналого-цифровой преобразователь и электронно-вычислительная машина, при этом выходы приемников соединены с дифференциальными входами усилителей, выходы усилителей с дифференциальными входами соединены с фильтрами нижних частот, выходы которых соединены со входами амплитудных детекторов выходы амплитудных детекторов подключены к делителю напряжения, который соединен с входами усилителя и входами аналого-цифрового преобразователя, выход усилителя подключен к устройству индикации, выход аналого-цифрового преобразователя соединен через универсальный порт ввода данных с электронно-вычислительной машиной.(56) 1. Патент РФ 2242769, МПК 701 29/08, опубл.2004.12.20. 2. Заявка на изобретение РФ 96115391, МПК 601 1/32, опубл. 1998.10.27. 58152009.12.30 Полезная модель относится к области акустических измерений и может быть использована для измерения эллиптичности поперечных акустических волн в различных средах. Известно устройство для измерения эллиптичности волны, содержащее разделитель поляризации, вход которого подключен к выходу измеряемого элемента, и два канала,включающих первый вентиль и второй вентиль, причем первый выход разделителя поляризации соединен с входом первого вентиля, а второй выход разделителя поляризации соединен с входом второго вентиля 1. Известное устройство предназначено для измерения эллиптичности электромагнитной волны и не пригодно для измерения эллиптичности акустической волны. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны распространяющейся в материальной среде, содержащее приемник, связанный со средой, и блок обработки электрического сигнала 2. Указанной материальной средой является геологическая формация. Кроме того, известное устройство содержит программируемое цифровое вычислительное устройство. Известное устройство предназначено для селекции эллиптических волн и нами выбрано в качестве прототипа, поскольку блок обработки электрического сигнала позволяет выделить эллиптичность акустической волны и косвенно ее измерить. К основным недостаткам известного устройства следует отнести невозможность проведения измерений в лабораторных условиях, необходимость применения сложных программируемых вычислительных устройств. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании устройства, позволяющего измерять эллиптичность поперечных акустических волн в лабораторных условиях. Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели получение значения коэффициента эллиптичности в процентном или любом другом виде обеспечение высокой степени повторяемости отсутствие необходимости подбора акустических волноводов для измерения. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны, распространяющейся в материальной среде, содержащее два приемника, связанные со средой, и блок обработки электрических сигналов, в качестве материальной среды содержит прямоугольный измерительный акустический волновод, приемники выполнены из двух пар пьезоэлектрических резонаторов,каждая из которых расположена на взаимно-ортогональных гранях измерительного акустического волновода, блок обработки включает два усилителя с дифференциальными входами, два фильтра нижних частот, два амплитудных детектора, делитель напряжения,усилитель, устройство индикации, аналого-цифровой преобразователь и электронновычислительная машина, при этом выходы приемников соединены с дифференциальными входами усилителей, выходы усилителей с дифференциальными входами соединены с фильтрами нижних частот, выходы которых соединены со входами амплитудных детекторов выходы амплитудных детекторов подключены к делителю напряжения, который соединен с входами усилителя и входами аналого-цифрового преобразователя, выход усилителя подключен к устройству индикации, выход аналого-цифрового преобразователя соединен через универсальный порт ввода данных с электронно-вычислительной машиной. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов, включенных в схему устройства и иных связей между ними. 58152009.12.30 Таким образом, заявляемое устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны является новым. Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, так как заявляемая совокупность признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи, возникающей в процессе изготовления и проведения экспериментальных исследований с применением акустических волноводов прямоугольной формы. Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлена блок-схема заявляемого устройства. Устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны содержит приемники 1, 2 измерительный акустический волновод 3 усилители с дифференциальным входом 4, 5 фильтры нижних частот 6, 7 амплитудные детекторы 8, 9 делитель напряжения 10 усилитель 11 устройство индикации 12, аналого-цифровой преобразователь 13, электронно-вычислительную машину 14. Приемник 1 состоит из двух пьезоэлектрических резонаторов, установленных в плоскостях, ортогональных осиизмерительного акустического волновода 3. Приемник 2 состоит из двух пьезоэлектрических резонаторов, установленных в плоскостях ортогональных осиизмерительного акустического волновода 3. Заявляемое устройство для измерения эллиптичности поперечной акустической волны работает следующим образом. Распространяющаяся поперечная акустическая волна создает механические колебания в измерительном акустическом волноводе 3. Приемник 1 в результате прямого пьезоэлектрического эффекта вырабатывает переменный электрический сигнал, пропорциональный амплитуде механических колебаний, параллельных оси , нормальной к направлению акустической волны, распространяющейся вдоль главной осиизмерительного акустического волновода 3. Приемник 2 в результате прямого пьезоэлектрического эффекта вырабатывает переменный электрический сигнал, пропорциональный амплитуде механических колебаний, параллельных оси , нормальной к направлению акустической волны, распространяющейся вдоль главной осиизмерительного акустического волновода 3. Электрический сигнал с выхода приемника 1 поступает на дифференциальный вход усилителя 4, который обеспечивает основное усиление электрического сигнала по амплитуде с выхода приемника 2 сигнал поступает на дифференциальный вход усилителя 5. Усиленный электрический сигнал с выхода усилителя 4 поступает на вход фильтра нижних частот 6, который исключает влияние низкочастотных шумов. Аналогично с выхода усилителя 5 сигнал идет на вход фильтра нижних частот 7, исключающий влияние низкочастотных шумов. С выхода фильтра нижних частот 6 переменный электрический сигнал подается на вход амплитудного детектора 8, который выделяет амплитудное значение электрического сигнала 1. С выхода фильтра нижних частот 7 сигнал идет на вход амплитудного детектора 9, который выделяет амплитудное значение электрического сигнала 2. Два сигнала 1 и 2 с выходов амплитудных детекторов 8, 9 поступают на входы делителя напряжения 10, который обеспечивает калибровку устройства по продольной акустической волне в измерительном волноводе 3. С делителя напряжения 10 сигналы 1 и 2 подаются на дифференциальные входы усилителя 11. Усилитель 11 работает с постоянным напряжением и выполняет функцию вычитания так, что выходной сигнал 3(1-2), где К - коэффициент усиления усилителя 11. Электрический сигнал с выхода усилителя 11 поступает на устройство индикации 12, которое отображает разностный электрический сигнал в численном виде. Также с делителя напряжения 10 электрический сигнал подается на входы аналого-цифрового преобразователя 13, преобразующего аналоговый сигнал в цифровой сигнал, который через универсальный порт обмена данными подается на ЭВМ 14, которая производит математические операции. Калибровку устройства осуществляют по продольной акустической волне в волноводе 3 с помощью делителя напряжения 10 до получения нулевого значения напряжения 3. Из 3 58152009.12.30 мерение эллиптичности поперечной акустической волны производят поворотом измерительного акустического волновода 3 вокруг главной оси , вдоль которой распространяется акустическая волна и тем самым, добиваясь максимального отклонения стрелки устройства индикации 12. После этого над оцифрованным сигналом, поступающим на ЭВМ 14, производят математическую операцию деления и получают численное значение измеренной эллиптичности. Заявляемая полезная модель обеспечивает возможность проведения экспериментальных исследований акустической волны с применением акустических волноводов прямоугольной формы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4