Интерферометр акустический

ИНТЕРФЕРОМЕТР АКУСТИЧЕСКИЙ, устройство для акустических измерений, основанное на интерференции плоских акустических волн. На частотах звукового диапазона интерферометр акустический используется в архитектурной акустике, транспортном машиностроении и строительстве применительно к задачам звукоизоляции и виброгашения. С его помощью определяют импеданс акустический, коэффициенты отражения и поглощения звука образцов акустических материалов и конструкционных элементов. Такие интерферометры акустические представляют собой отрезок так называемой акустической трубы 1 (рис. 1), на одном торце которого смонтирован излучатель звука 2 поршневого типа (например, электродинамический). На другом торце устанавливают эталонный отражатель 3 с максимально большим акустическим импедансом или исследуемый образец материала 4. При возбуждении излучателя напряжением звуковой частоты от генератора 5 вдоль оси измерительной камеры (акустической трубы) возникает система плоских стоячих волн, представляющая собой суперпозицию излучаемой и всех многократно отражённых волн между излучателем и исследуемым образцом (или эталонным отражателем). Пространственное распределение результирующего звукового давления в измерительной камере (вдоль оси х) регистрируется миниатюрным микрофоном 6, перемещаемым в камере с помощью тонкой штанги 7. Электрические сигналы с выхода микрофона усиливаются линейным широкополосным усилителем 8. Их амплитуды как функции расстояния х до излучателя являются исходными зависимостями для расчёта искомых акустических параметров исследуемого материала или изделия. Диапазон рабочих частот интерферометра акустического определяется размерами измерительной камеры; его граничные частоты f_мин = v/4L и f_мaкc = v/2D (v - фазовая скорость звука в среде, заполняющей камеру, D - диаметр измерительной камеры, L - её длина). Например, при D = 10 см и L = 5 м рабочие частоты интерферометра акустического лежат в диапазоне 16-1600 Гц.

Интерферометры  акустические, работающие на УЗ-частотах от десятков кГц до сотен МГц, используются в молекулярной акустике и У3-спектроскопии для измерения фазовой скорости распространения v и коэффициента поглощения α акустических волн в газах или жидкостях. В таких интерферометрах акустических регистрацию системы стоячих волн, возникающих между излучателем и перемещаемым вдоль оси камеры рефлектором (отражателем), осуществляют по её реакции на импеданс излучателя. Классический вариант такого интерферометра акустического, который часто называют ультразвуковым интерферометром, схематически изображён на рисунке 2. Излучатель ультразвука 1 (обычно пьезопластина) вмонтирован в основание измерительной камеры 2 с исследуемой средой 3. Плоскости рефлектора 4 и излучателя устанавливаются строго параллельно друг другу и перпендикулярно оси камеры посредством регулировочных винтов 5. Вертикальные перемещения рефлектора измеряются высокоточным отсчётным устройством 6 (например, оптическим длиномером или лазерным интерферометром). При возбуждении излучателя высокочастотным напряжением постоянной частоты от генератора 7 в камере возникает система стоячих волн, влияние которых на импеданс излучателя зависит от расстояния l до рефлектора. Поскольку возбуждающий генератор работает в режиме постоянной амплитуды тока, напряжение на излучателе будет пропорционально его импедансу. Зависимость этого напряжения от расстояния l снимается с регистрирующего устройства 8. В этих условиях кривая реакции будет содержать всю необходимую информацию об искомых величинах фазовой скорости и коэффициенте поглощения. Точность измерения скорости может достигать тысячных долей процента, коэффициента поглощения - единиц процентов (при соблюдении неравенства к_а ≥ 30, где к = 2π/λ, а - радиус излучателя, λ - длина волны). Для измерений в твёрдых телах рефлектор заменяется приёмным преобразователем, а кривая реакции формируется и регистрируется путём изменения рабочей частоты.

Рис. 2. Схема ультразвукового интерферометра: 1 - излучатель ультразвука; 2 - измерительная камера; 3 - исследуемая среда; 4 - рефлектор; 5 - регулировочные винты, 6 - отсчётное устройство; 7 - генератор; 8 - регистрирующее устройство.

Лит.: Беранек Л. Акустические измерения. М., 1952; Ржевкин С. Н. Курс лекций по теории звука. М., 1960; Ультразвук: Маленькая энциклопедия / Главный редактор И. П. Голямина. М., 1979; Колесников А. Е. Ультразвуковые измерения. М., 1982; Илгунас В., Яронис Э., Сукацкас В. Ультразвуковые интерферометры. Вильнюс, 1983.