II.3.1. Основы ультразвуковых измерений
Назначение ультразвуковых измерений - получать информацию о каких-то акустических свойствах прозвучиваемого объекта. Но для того, чтобы судить о свойствах объекта, необходимо сначала знать свойства самой измерительной установки. В наиболее общем и простейшем виде при измерениях скорости распространения поля упругих колебаний в качестве эап и аэп используются пьезокерамические диски с серебреными плоскими поверхностями, в качестве источника - генератор коротких импульсов, а регистратора - осциллограф. При этом обычно рекомендуется для повышения чувствительности установки (то есть увеличения отношения U2/U1) использовать совершенно одинаковые пьезокерамические диски с тем, чтобы они имели одинаковые собственные частоты. Насколько справедлива эта рекомендация, видно из рис. II.20, где показаны все преобразования сигнала по мере прохождения его от импульсного генератора до регистратора.
Форма сигнала (б), излучаемая эап, возбуждаемым коротким электрическим импульсом (а) свидетельствует о том, что такой излучатель подобен колебательной системе с сосредоточенными параметрами. Пара эап-аэп, если судить о ней по форме сигнала (в) в точке U2, является колебательной системой с распределенными параметрами.
Действительно, при совпадении собственных частот эап и аэп величина U2 может многократно превышать значение U1, но возникает вопрос о том, зачем это нужно. Если задача, решаемая с помощью установки, показанной на рис. II.19, заключается в том, чтобы установить момент первого вступления 
1, то для повышения точности определения этого момента необходимо в точке U2 иметь сигнал, подобный сигналу, излучаемому эап. В нашем же случае, проиллюстрированном на рис. II.20в, когда сигнал начинается плавно, регистрируемая величина 1 оказывается зависящей от коэффициента усиления усилителя регистратора. То есть выполняя общепринятые рекомендации, мы, увеличивая амплитуду в центре пачки, на самом деле, уменьшаем отношение сигнал/помеха на том участке сигнала, который является информативным, а следовательно, увеличиваем погрешность измерений.
Но теперь возникает второй вопрос, а именно, как получить в точке U2 сигнал с удароподобным началом, подобный изображенному на рис. II.20б. Этого можно добиться двумя способами. Либо применить в качестве аэп пьезопленку, либо все же пьезокерамику, но таким образом, чтобы собственная частота ее была значительно выше, чем собственная частота эап. Для этого размеры (диаметр и толщина) аэп должны быть существенно меньше, чем размеры эап.
Описанные здесь замечания касаются измерительной установки, в которой между преобразователями существует только лишь звукопроводящая жидкость. То есть пока что, регистрируя 1, мы можем определить лишь скорость распространения поля упругих колебаний в жидкости Vжидк., залитой в резервуар. Эта скорость может быть определена с помощью следующего выражения:
(II.9)
Относительная погрешность определения скорости при этом есть результат суммы относительной погрешности определения расстояния между преобразователями 
L/L и относительной погрешности определения момента первого вступления t/t. Уменьшить погрешность определения скорости можно, если дополнить конструкцию измерительной установки микрометрическим винтом, позволяющим изменять расстояние между преобразователями и контролировать их перемещение. При этом можно снять целую серию показаний при различных l, и уменьшить погрешность соответствующей статистической обработкой результатов этих измерений. Дальнейшее повышение точности измерений ограничивает разрешающая способность времяизмерительного устройства, с помощью которого определяют величину t1. Это разрешение определяется ограничением полосы пропускания схемы обработки f в соответствии с выражением (II.8). Современная лабораторная времяизмерительная аппаратура обычно имеет полосу пропускания порядка 10 MГц, что соответствует разрешающей способности 0,1 мкс. Следовательно, при величине t1 порядка одной микросекунды погрешность определения скорости будет не меньше, чем 10%. Снизить эту погрешность можно увеличивая l, а стало быть, и t1. При измерении скорости распространения упругих колебаний в образцах возможен еще один способ уменьшения погрешности, который будет рассмотрен в разделе III.
Этот материал является дополнительной иллюстрацией того, что без учета спектральных представлений нельзя разобраться во всех аспектах при временных исследованиях.
