Акустический интерферометр

Теория акустического интерферометра [c.101]

До сих пор не говорилось о том, каким образом может быть измерена скорость звука. Выше мы обращали внимание на отклонение свойств газа от идеального состояния и отмечали, что скорость Со относится к безграничному пространству. На практике, особенно в области низких температур, скорость звука измеряется в относительно небольшой колбе, которая должна иметь постоянную температуру. В настоящее время наиболее точные измерения скорости звука осуществляются при помощи акустического интерферометра с цилиндрическим резонатором. Акустические волны возбуждаются в трубе излучателем, расположенным на ее конце длина волны находится измерением перемещения отражателя между соседними резонансными максимумами. Положение стоячих волн определяется по импедансу излучателя. В этом состоит одна из трудностей акустической термометрии по сравнению с газовой. В газовой термометрии измеряемые величины, объем и давление, являются величинами статическими, хотя и существуют проблемы, связанные с сорбцией, о которой говорилось выше. В акустической термометрии измеряемые величины носят динамический характер — это акустический импеданс излучателя, например, при 5 кГц, вязкость и теплообмен со стенками трубы. Все это оказывается источником специфических трудностей при измерении, и для правильной интерпретации результатов измерения необходимо полное понимание физической сущности процессов распространения акустических волн. [c.101]

Для повышения точности акустический интерферометр целесообразно использовать на частотах ниже частоты обрезания первой моды. Поправка, связанная с влиянием пограничного слоя, оказывается довольно большой, однако легко учитывается и может быть найдена с удовлетворительной погрешностью. [c.110]

На рис. 3.12 приведена схема низкочастотного акустического интерферометра, созданного для измерения температуры. Этот прибор [16] применялся в области от 4,2 до 20 К почти одновременно с газовым термометром, показанным на рис. 3.5. Не вдаваясь в подробности конструкции и принципы действия отдельных узлов, рассмотрим кратко основные элементы при- [c.110]

Неразрушающие методы контроля можно подразделить на визуальные (оптические, проникающие жидкости, лазерная голография) термические (с использованием инфракрасного излучения и жидких кристаллов) методы проникающего излучения (рентгеновские, изотопные) электромагнитные методы (вихретоковые, микроволновые, диэлектрические) и акустические методы (ультразвуковой, акустическая интерферометрия, акустическое излучение). [c.257]

Рассмотрим схемы некоторых экспериментальных стендов, включенных в лабораторию МЭИ. Измерение скорости звука в двухфазных средах (см. гл. 4) осуществлялось двумя методами 1) временным методом и 2) методом акустического интерферометра (см. стенды / и // на рис. 14-1). [c.389]

Скорость звука в жидком фреоне-11 при атмосферном давлении измерена в [2.54] методом акустической интерферометрии с погрешностью 0,15 %. Мейером определена температурная зависимость Wy а также найдена связь между скоростью звука и теплопроводностью. Скорость звука в перегретых парах при атмосферном давлении определена для двух температур в[2,33 [c.57]

Наиболее точные методы измерения скорости распространения и коэффициента поглощения звука в веш естве основаны на предположении, что в экспериментальной установке создается плоская волна. Однако излучатели конечных размеров создают в ближней области плоское поле, искаженное дифракционными эффектами на краях излучателя даже в случае, если излучатель вставлен в бесконечный жесткий экран. Обычно в измерениях скорости распространения и коэффициента поглощения звука в веществе используют пьезоэлектрические пластины. В эхо-методах и в методе акустического интерферометра излучающая и приемная пластины могут быть совмещены. [c.280]

Если из опыта известно значение А/, то коэффициент отражения найдем по формуле (5,27) г= . Это соотношение служит для определения коэффициента отражения по методу стоячих волн в трубе (методу акустического интерферометра). [c.93]

Развитые выше соображения имеют большое значение для учета особенностей распространения звука в трубах. Если для измерительных целей надо создать плоскую волну в трубе (например, в акустическом интерферометре), то при низких частотах всякие неоднородности возбуждения начального сечения (2 = 0) не будут играть существенной роли. Колебательные движения высших мод, возникшие в трубе, для которых /и О и га О, будут очень сильно ослабевать по мере удаления от начала и на некотором расстоянии от источника (например, громкоговорителя, приставленного к трубе) останется только плоская волна с модой (0,0), вызываемая суммарной объемной пульсацией, да- [c.134]

Исследование скорости распространения звука проводилось при помощи акустического интерферометра (рис. 1) с переменным расстоянием между излучателем и отражателем на частоте 690 кгц. [c.54]

Данные, вычисленные по уравнению (17), были сравнены с опытными данными Лагутиной [28], которая измерила плотность фреона-22 на семи изотермах (20—100° С) при давлениях 2—58 бар, применив в экспериментах в качестве пьезометра акустический интерферометр. Оказалось (см. табл. 8), что в 48 опытных точках из 74 бр не превышает 0,3%, т. е. находится в пределах указанной автором возможной ошибки эксперимента, в 10 опытных точках расхождения составляют 0,3—0,5%, т. е. не превышают суммарную погрешность опыта и уравнения состояния. В трех из оставшихся 16 точек плотность фреона больше чем на 25% превышает критическую, и на них не распространяется уравнение состояния, в 9 точках наблюдаются большие расхождения (например, при 79,99° С и 43,65 дм 1кг), которые можно объяснить только погрешностью опытных данных, четыре точки при наиболее высоких плотностях на изотермах относятся, по нашим данным, к влажному пару. [c.25]

Измерение скорости звука акустическим интерферометром [c.128]

Акустический интерферометр с бегущими волнами. [c.128]

Описанный нами метод измерения скорости звука является наиболее точным он носит название метода акустического интерферометра с бегущей волной (в отличие от акустического интерферометра со стоячими волнами, о котором мы будем говорить в следующей главе). Однако, строго говоря, [c.135]

Риг. 78. Измерение скорости звука методом акустического интерферометра с применением регистрации. Слева — звуковой генератор и громкоговоритель, справа — микрофон, усилитель, фазометр и шлейфовый [c.136]

Из предыдущей формулы видно, что если нам известно значение скорости звука с, то методом акустического интерферометра легко измерить расстояние между источником и приёмником звука. Действительно, [c.137]

Если расстояние Ь точно известно, измерение скорости распространения радиоволн можно осуществить методом изменения частоты так же, как и в случае акустического интерферометра. Наоборот, если точно известна эта скорость, а она равна 300 ООО км сек, то радиоинтерферометр может [c.138]

Формулы, связывающие число полных оборотов фигуры Лиссажу, изменение расстояния и скорость распространения радиоволн, будут отличаться от приведённых нами формул для акустического интерферометра, так как в случае радиоинтерферометра имеются две частоты fl и /2- [c.138]

Как видим, аналогия между акустическим интерферометром И радиоинтерферометром весьма велика. Но есть и различие. В случае звука волны распространяются преимущественно в одном направлении от микрофона звук, преобразованный в электрические колебания, передаётся по проводу к электронному осциллографу. [c.139]

На основании подобного рода экспериментов с применением акустического интерферометра можно не только выяснить основные особенности распространения звуковых волн в неоднородной и движущейся среде, подобной нашей атмосфере, но [c.234]

Рис. 81, Измерение скорости звука методом акустического интерферометра с применением регистрации.

Описанный нами метод измерения скорости звука является наиболее точным он носит название метода акустического интерферометра с бегущей волной (в отличие от акустического интерферометра со стоячими волнами, о котором мы будем говорить в следующей главе). Однако, строго говоря, в данном случае мы имеем дело не с чистой интерференцией, как мы ее определяли выше, т. е. с наложением двух (или, вообще, нескольких) волн в какой-либо точке пространства, а со сложением двух колебаний одной и той же частоты. [c.141]

Радиоинтерферометр. Подобного рода методы применяются в радиофизике для измерения скорости распространения радиоволн или (если эта скорость известна) для измерения расстояний. Прибор, позволяющий производить такие измерения, называется радиоинтерферометром. Впервые идея такого прибора была предложена Л. И, Мандельштамом и Н. Д. Папалекси ими же прибор был построен. После того как мы познакомились с акустическим интерферометром, легко понять принцип работы радиоинтерферометра. [c.141]

Недостаток места не позволяет полностью изложить теорию акустического интерферометра. Рассмотрим основные вопросы и главные источники погрешностей. Подробное изложение данной проблемы содержится в серии работ Колклафа [12, 13, 15— 18]. Сложность акустического интерферометра стала очевидной лишь после того, как акустический метод стал развиваться в качестве альтернативы газовой термометрии для снижения уровня систематических погрешностей. Потребовалось несколько десятилетий, чтобы достигнуть полного понимания физической сущности происходящих процессов, несмотря на то что основные принципы были сформулированы еще Рэлеем в 1877 г. в работе Теория звука . [c.102]

Рассмотрим цилиндрический акустический интерферометр с площадью поперечного сечения А, заполненный газом со средней плотностью р, в котором скорость звука равна с. Обозначим акустический коэффициент затухания через а, длину волны — через Л, волновое число к=2п1Х и / г и Нг — коэффициенты отражения соответственно отражателя и излучателя, которые в общем случае могут быть комплексными. Сумма механического импеданса излучателя Zt и газа ZL(l) составляет полный импеданс Z(l), где I — длина полости, поскольку и сам излучатель, и газовый столб влияют на величину скорости. [c.102]

Третий и последний аспект акустической интерферометрии, который следует рассмотреть, связан с формой нормальных мод в процессе распространения акустических волн в трубе. Строго говоря, необходимо решить волновое уравнение для цилиндрического канала с жесткими стенками, на одном конце которого находится излучатель, являющийся источником гармонических колебаний, а на другом — отражатель. Метод Крас-нушкина [47], который в дальнейшем был развит Колклафом [c.107]

Рис. 3.12. Акустический интерферометр НФЛ для интервала температур от 2 до 20 К [20]. А — смазка стайкаст В — постоянный магнит С и О — электрические экраны Е— пьезоэлектрический датчик ускорения Е — диафрагма О — акустический канал Я — поршень, на котором крепится уголковый отражатель / — германиевые термометры сопротивления / — уголковый отражатель J( — стержень, который толкает поршень Е — разделитель лучей М — подвес Я — оптическое окно О — опора Р — верхняя камера Q — подвижная труба Р — радиационный экран 5 — термометр сопротивления Т— тепловой якорь (с нагревателем) и — тепловой якорь при Т=4,2 К V — вакуумная полость W — центральная несущая труба У — лазерные лучи 2 — ванна с жидким гелием.

Стенды XII и XIII (рис. 2.1) предназначены для измерения критических параметров и скорости звука в двухфазных средах (временным методом и методом акустического интерферометра). В схему лаборатории включена радиальная экспериментальная турбина XIV, смонтированная в поле оптического прибора. Сегмент соплового аппарата и часть каналов рабочей решетки выполнены прозрачными с целью изучения процесса движения влажного пара оптическими методами в реальных условиях взаимодействия решеток. В схему газодинамической лаборатории МЭИ на рис. 2,1 и в описание не включены сгекды, работаю- щие на воздухе. [c.32]

Ниже приводится описание стендов и результаты экспериментов, проведенных в лаборатории турбомашин МЭР1 Е. В. Стеколь-щиковым. В области правой пограничной кривой параметров состояния скорость звука во влажном водяном паре измерялась в низкочастотном акустическом интерферометре, принципиальная схема которого изображена на рис. 4-9. Теплотехнической частью интерферометра является вертикальный контур влажного пара, состоящий из следующих основных узлов 1) системы трехступенчатого увлажнения водяного пара с форсунками эжекторного типа 2) системы дренажа 3) системы измерения термических и калорических параметров влажного пара 4) рабочей части, в которой возбуждалась стоячая волна. [c.102]

Итак, введение селективного поглощения позволяет в принщ1пе повысить эффективность параметрического усиления звука заметим, что в недиспергирующей среде коэффищ1ент параметрического усиления субгармоники даже при идеальном синхронизме не может существенно превьпиать единицу [Гольдберг, 1972 Руденко, Солуян, 1975]. Технически такую селекцию можно осуществить в плоском резонаторе, одна из стенок которого представляет собой пластинку конечной толщины, причем акустический импеданс пластинки сильно отличается от импеданса окружающей среды. При нормальном падении волны на резонансных частотах пластинка не отражает ее, а пропускает полностью. Это обстоятельство и можно использовать для устранения перекачки энергии в ненужные гармоники [Зарембо и др., 1980]. Использовав такую пластинку в качестве границы плоского резонатора (акустического интерферометра) и возбудив его на частоте = ясо/ г/,, мы получаем, что на т-й и высших гармониках частоты со добротность резонатора Q мала (он открыт), тогда как на основной частоте и ее гармониках с номерами меньше т значение Q может быть велико, причем отражение по скорости происходит в противофазе, т.е. пластинка эквивалентна твердой стенке, и спектр частот такого резонатора остается эквидистантным. [c.150]

Одним из наиболее распространённых методов измерения коэффициентов поглощения различных звукопоглощающих материалов при нормальном падении звуковых волн является метод акустического интерферометра со стоячими волнами. Динамический громкоговоритель, помещённый над верхним концом длинной (3—4 м) металлической трубы (рис. 130), создаёт плоские волны, фронт которых перпендикулярен к оси трубы (для этого длина волны должна быть больше диаметра трубы по крайней мере в 2 раза). В том случае, если на другом конце трубы имеется акустически жёсткая стенка, звуковые волны полностью отражаются от неё в результате сложения падающих и отражённых волн возникают стоячие волны с узлами, звуковое давление в которых равно нулю. Если же вместо жёсткой стенки, на которую падает звуковая волна, имеется звукопоглощающий материал, который частично поглощает звук, образующиеся в трубе стоячие волны уже не будут иметь резко выраженные узлы (минимумы) давления то же самое будет иметь место и для амплитуды акустической скорости, с той лишь разницей, что узлу давления будет соответствовать пучность скорости, и наоборот. Если бы звукопогло- [c.213]

Фигурз Лиссажу поворачивается и совершает цикл изменений, указанный на рис. 78. При удалении отражательной станции от задающей станции число укладывающихся длин волн частоты /, (по направлению от задающей станции к отражательной) и число длин волн частоты /2 (по направлению от отражательной станции к задающей) меняется. Соответственно этому так же, как и в случае акустического интерферометра, фигура Лиссажу на экране электроннолучевой трубки будет претерпевать изменения. Измеряя расстояние, на которое передвигается отражательная (или задающая) станция, и подсчитывая число полных циклов изменения фигуры Лиссажу, можно определить длину волны и,следовательно, скорость распространения радиоволн ) (совпадающую со скоростью света). [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...