SU1681229A1 - Acoustic pickup for gases concentration control - Google Patents
Acoustic pickup for gases concentration control Download PDFInfo
- Publication number
- SU1681229A1 SU1681229A1 SU894746875A SU4746875A SU1681229A1 SU 1681229 A1 SU1681229 A1 SU 1681229A1 SU 894746875 A SU894746875 A SU 894746875A SU 4746875 A SU4746875 A SU 4746875A SU 1681229 A1 SU1681229 A1 SU 1681229A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- acoustic
- transducer
- transducers
- distance
- gas
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02809—Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к неразрушающему контролю. Цель изобретени - повышение надежности контрол за счет увеличени чувствительности. Сигнал с усилител проходит по иепи обратной св зи, образованной резонатором на поверхностных акустических волнах, состо щим из двух акустических отражателей и двух втречно-штыревых преобразователей. В результате на резонансной частоте возникает генераци . Поскольку элементы отражателей и электроды преобразователей или поверхность звукопровода между ними выполнены из поглощающего контролируемый газ материала, при поглощении этого газа измен ютс услови распространени поверхностной акустической волны в резонаторе , что приводит к сдвигу частоты генерации , который измер ют частотомером По величине этого сдвига определ ют концентрацию контролируемого газа. Кроме того, рассто ние между каждым преобразователем и ближайшим к нему отражателем выбрано равным половине периода решетки отражателей, а рассто ние между преобразовател ми выбрано равным этому периоду, что позвол ет миниминизировать фазовую задержку волны в резонаторе и повысить «увстзительность датчика 2 з.п.ф-лы, 2 ил.This invention relates to non-destructive testing. The purpose of the invention is to increase the reliability of control by increasing the sensitivity. The signal from the amplifier passes through a feedback loop formed by a resonator based on surface acoustic waves consisting of two acoustic reflectors and two dual-sided transducers. As a result, generation occurs at the resonant frequency. Since the elements of the reflectors and the transducer electrodes or the surface of the duct between them are made of a material that absorbs a controlled gas, when this gas is absorbed, the conditions of propagation of the surface acoustic wave in the resonator change, which leads to a shift of the generation frequency, which is measured by a frequency meter. controlled gas. In addition, the distance between each transducer and the reflector closest to it is chosen equal to half the period of the reflector grid, and the distance between the transducers is chosen equal to this period, which allows minimizing the phase delay of the wave in the resonator and increasing the sensor's 2 u. f-ly, 2 ill.
Description
Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле.This invention relates to non-destructive testing and can be used with ultrasonic testing.
Целью изобретени вл етс повышение надежности контрол за счет увеличени чувствительности.The aim of the invention is to increase the reliability of the control by increasing the sensitivity.
На фиг. 1 и 2 показаны акустические датчики дл контрол концентрации газов.FIG. 1 and 2 show acoustic sensors for monitoring gas concentrations.
Акустический датчик дл контрол концентрации газов содержит звукопровод 1, размещенные на его поверхности в одном акустическом канале два акустических отражател 2 и 3, выполненных в виде периоди- ческих решеток из отражающих элементов.Acoustic sensor for monitoring the concentration of gases contains a suction line 1, placed on its surface in one acoustic channel two acoustic reflectors 2 and 3, made in the form of periodic arrays of reflecting elements.
с индексами от 1 до п, расположенные между ними входной и выходнг-1 встречно-штыревые преобразователи 4 и 3, сключенный между преобразовател ми 4 и 5 усилитель 6, блок 7 питани усилител и частотомер 8. Отражающие элементы отражателей 2 и 3 и электроды преобразователей 4 и 5 (см фиг. 1) или поверхность звукопровода между ними (см.фиг.2) выполнены из поглощающего контролируемый газ материала. Рассто ние между каждым преобразователем и ближайшим к нему отражателем выбрано равным половине периода решетки из отражающих элементов, а рассто ние между ближнимиwith indices from 1 to p, between the input and output-1 interdirectional transducers 4 and 3, connected between transducers 4 and 5 amplifier 6, power amplifier unit 7 and frequency meter 8. Reflecting elements of reflectors 2 and 3 and transducer electrodes 4 and 5 (see Fig. 1) or the surface of the duct between them (see Fig.2) made of absorbing the controlled gas material. The distance between each transducer and the reflector nearest to it is chosen equal to half the period of the array of reflecting elements, and the distance between the near
О 00About 00
ю ю юyu yu
электродами преобразователей 4 и 5 выбрано равным периоду d или половине длины возбуждаемой преобразователем 4 поверхностной акустической волны на резонансной частоте.The electrodes of the transducers 4 and 5 are chosen equal to the period d or half the length of the surface acoustic wave excited by the transducer 4 at the resonant frequency.
Акустический датчик дл контрол концентрации га.зов работает следующим образом .Acoustic sensor for monitoring the concentration of gas. Works as follows.
При включении блока 7 питани сигнал с усилител 6 поступает на преобразователь 4, возбуждающий в звукопроводе 1 поверхностную акустическую волну. В результате многократных отражений этой волны от отражателей 2 и 3 на частоте, когда эффектив- ное рассто ние между отражател ми кратно половина ее длины в пределах поло- си рабочих частот преобразователей 4 и 5, возникает сто ча волна. Эффективное рассто ние между отражател ми определ етс фазовой задержкой поверхностной акустической волны, котора равна в случае малого рассто ни между преобразовател ми сумме фаз отражени от отражателей 2 и 3. В результате из-за наличи в цепи обратной св зи усилител 6 частотно-селективного элемента в виде резонатора на поверхностных акустических волнах возникает генераци на резонансной частоте. Эту частоту генератора измер ют частотомером 8. При наличии в составе газовой смеси, контактирующей с поверхностью звукопровода 1, происходит его поглощение, что приводит к изменению акустических параметров в структуре отражателей, преобразователей или на поверхности звукопровода. Это вызывает изменение фазы поверхностной акустической волны и соответствующий ему сдвиг частоты генератора. По измеренной величине такого сдвига определ ют наличие и концентрацию контролируемого газа. В результате того, что только отражающие элементы или поверхность звукопровода между ними выполнены из поглощающего контролируемый газ материала, а не вс поверхность звукопровода, суммарное возмущение акустических свойств при отражении волны оказываетс меньшим по величине А из-за этого возрастает крутизна фазочастотной характеристики резонатора и, следовательно, повышаетс чувствительность .When the power supply unit 7 is turned on, the signal from the amplifier 6 is fed to the transducer 4, which excites a surface acoustic wave in the acoustic duct 1. As a result of multiple reflections of this wave from reflectors 2 and 3 at a frequency when the effective distance between reflectors is a multiple of half its length within the operating frequency band of converters 4 and 5, a standing wave occurs. The effective distance between the reflectors is determined by the phase delay of the surface acoustic wave, which in the case of a small distance between the transducers is equal to the sum of the reflection phases from the reflectors 2 and 3. As a result, due to the presence of the frequency-selective element in the feedback circuit of amplifier 6 in the form of a resonator on surface acoustic waves, lasing occurs at the resonant frequency. This frequency of the generator is measured by a frequency meter 8. When a gas mixture in contact with the surface of the duct 1 is present, it is absorbed, which leads to a change in the acoustic parameters in the structure of reflectors, transducers or on the surface of the duct. This causes a change in the phase of the surface acoustic wave and the corresponding frequency shift of the generator. The presence and concentration of the test gas is determined from the measured value of such a shift. Due to the fact that only the reflecting elements or the surface of the sound duct between them are made of a material that absorbs the gas being monitored, and not the entire surface of the sound duct, the total perturbation of the acoustic properties during wave reflection turns out to be lower in magnitude A. Because of this, the slope of the phase-frequency characteristic of the resonator and, sensitivity increases.
Кроме того, дл повышение чувствительности необходимо сделать фазовую задержку поверхностной акустической волныIn addition, to increase the sensitivity, it is necessary to make the phase delay of the surface acoustic wave.
в резонаторе минимальной. В частности, равной суммы фаз отражени . Дл этого рассто ние между каждым преобразователем и ближайшим к нему отражателем выбраны равными половине периода решетки из отражающих элементов. В результате элементы решетки отражател и электроды ближнего к нему преобразовател образуют единую периодическую структуру отражательных элементов. Поэтому в данном случае достигаетс минимальное рассто ние между отражател ми, равное рассто нию между ближайшими электродами преобразователей 4 и 5. В свою очередь, наименьшее значение этого рассто ни , исход из услови образовани сто чей волны в резонаторе , составл ет половину длины поверхностной акустической волны на резонансной частоте, что совпадает с величиной d периода решетки из отражающи элементов.in the resonator minimum. In particular, equal to the sum of the phases of reflection. For this, the distance between each transducer and the reflector nearest to it is chosen to be equal to half the grid period of the reflecting elements. As a result, the lattice elements of the reflector and the electrodes of the converter nearest to it form a single periodic structure of the reflective elements. Therefore, in this case, the minimum distance between the reflectors is equal to the distance between the nearest electrodes of the transducers 4 and 5. In turn, the smallest value of this distance, based on the condition of a standing wave in the resonator, is half the length of the surface acoustic wave at the resonant frequency, which coincides with the value d of the lattice period of the reflecting elements.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894746875A SU1681229A1 (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Acoustic pickup for gases concentration control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894746875A SU1681229A1 (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Acoustic pickup for gases concentration control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1681229A1 true SU1681229A1 (en) | 1991-09-30 |
Family
ID=21473412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894746875A SU1681229A1 (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Acoustic pickup for gases concentration control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1681229A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323636A (en) * | 1993-06-11 | 1994-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual-channel flexural acoustic wave chemical sensor |
| US5476002A (en) * | 1993-07-22 | 1995-12-19 | Femtometrics, Inc. | High sensitivity real-time NVR monitor |
| US5571944A (en) * | 1994-12-20 | 1996-11-05 | Sandia Corporation | Acoustic wave (AW) based moisture sensor for use with corrosive gases |
| US5918258A (en) * | 1996-07-11 | 1999-06-29 | Bowers; William D. | High-sensitivity instrument to measure NVR in fluids |
| RU2374636C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Method and gas analyser for determining local volume concentration of hydrogen, water vapour and air in vapour-gas medium using ultrasound |
| RU2550306C1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-05-10 | Борис Юхимович Каплан | Method of measurement of volume concentration of hydrogen |
-
1989
- 1989-08-04 SU SU894746875A patent/SU1681229A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE Ultrason. Symp. Proc , 1982, p.308- 311. Там же, 1984, p. 207-212 . * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323636A (en) * | 1993-06-11 | 1994-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual-channel flexural acoustic wave chemical sensor |
| US5476002A (en) * | 1993-07-22 | 1995-12-19 | Femtometrics, Inc. | High sensitivity real-time NVR monitor |
| US5661226A (en) * | 1993-07-22 | 1997-08-26 | Femtometrics | High sensitivity real-time NVR monitor |
| US5571944A (en) * | 1994-12-20 | 1996-11-05 | Sandia Corporation | Acoustic wave (AW) based moisture sensor for use with corrosive gases |
| US5918258A (en) * | 1996-07-11 | 1999-06-29 | Bowers; William D. | High-sensitivity instrument to measure NVR in fluids |
| US6122954A (en) * | 1996-07-11 | 2000-09-26 | Femtometrics, Inc. | High sensitivity instrument to measure NVR in fluid |
| US6363773B1 (en) | 1996-07-11 | 2002-04-02 | Femtometrics | High-sensitivity instrument to measure NVR in fluids |
| RU2374636C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Method and gas analyser for determining local volume concentration of hydrogen, water vapour and air in vapour-gas medium using ultrasound |
| RU2550306C1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-05-10 | Борис Юхимович Каплан | Method of measurement of volume concentration of hydrogen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6293136B1 (en) | Multiple mode operated surface acoustic wave sensor for temperature compensation | |
| US4467235A (en) | Surface acoustic wave interferometer | |
| KR101374679B1 (en) | Method for measuring the pressure and/or molar mass of a gas in a housing, and corresponding measurement assembly | |
| Goldan et al. | An acoustically resonant system for detection of low‐level infrared absorption in atmospheric pollutants | |
| US5594181A (en) | Ultrasonic flow meter | |
| SU1681229A1 (en) | Acoustic pickup for gases concentration control | |
| US4380934A (en) | Gaseous fluid flow meter utilizing karman vortex street | |
| US4055764A (en) | Optically selective, acoustically resonant gas detecting transducer | |
| CN107040234A (en) | A kind of highly sensitive both-end is to resonant mode surface acoustic wave detector | |
| JPH07501138A (en) | Time-gated ultrasonic sensor and measurement method | |
| RU2002101207A (en) | ULTRASONIC LEVEL METER | |
| Wenzel et al. | Flexural plate-wave sensor: chemical vapor sensing and electrostrictive excitation | |
| CN205647458U (en) | High sensitivity's bi -polar is to resonant mode surface acoustic wave detector | |
| JP3047588B2 (en) | Ultrasonic transducer for liquid concentration meter | |
| SU1629840A1 (en) | Surface acoustic wave transducer for gas and liquid analysis | |
| SU1185230A1 (en) | Multicell piezoelectric converter | |
| RU2020473C1 (en) | Device for measurement of acoustic signal reflection factor | |
| SU442417A1 (en) | Low Frequency Ultrasonic Transducer | |
| SU1408355A1 (en) | Ultrasonic concentration meter | |
| SU1142785A1 (en) | Interferometer for measuring speed and absorption factor of ultrasound in liquids and gases | |
| Takahashi | Fiber Bragg grating underwater acoustic sensor | |
| JPS6333180Y2 (en) | ||
| Lee et al. | Design and fabrication of SAW gas sensor with resonator structure | |
| SU1506310A1 (en) | Pressure sensor | |
| SU1065755A1 (en) | Gas humidity converter |