Способ определения скорости ультразвука в жидкости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к акустооптическим методам и устройствам для физических исследований, в частности измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в кавитирующих прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений скорости ультразвука в жидкости за счет измерения периода возникновения максимумов или минимумов сонолюминесценции . Способ обеспечивает измерение скорости ультразвука в жидкости, используя зависимость интенсивности сонолюминесценции от высоты столба жидкости, кратной половине длины волны ультразвука, и известную частоту этого колебания,а устройство для его реализации в качестве приемного элемента использует оптико-электронный преобразователь. 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ф 1 ф б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

К)

О (21) 4739965/28 (22) 19.09,89 (46) 30.12.91, Бюл. М 48 (81) Омский государственный медицинский институт им. М.И, Калинина (72) В.С. Вербанов, Ю.А, Корнеев, Б,Н. Клименко и Ю.Б. Никитин (53) 620.179.16(088,8) (56) Ультразвук (Малая энциклопедия) /Под ред. Голяминой И.П., М., 1979, с. 141. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

УЛЬТРАЗВУКА B ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к акустооптическим методам и устройствам для физических исследований, в частности измерения

Изобретение относится к акустооптическим методам и устройствам для физических исследований, в частности для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в кавитирующих прозрачных жидкостях.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности измерения скорости ультразвука в жидкости за счет измерения периода возникновения максимумов или минимумом сонолюминесценции.

На фиг, 1 показана олок-Схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 — график определения периода

Т сонол юминесцен ции, полученный при помбщи предлагаемого способа.

Устройство содержит акустическую камеру 1 цилиндрической формы, дном которой является плоский пьезопреобраэователь 2, возбуждаемый стабилизированным по частоте и амплитуде генератором 3 высокочастотного напряжения, юстировочное устройство

„„SU „„1702189A1 (5ц5 G 01 Н 5/00 скорости распространения ультразвуковых колебаний в кавитирующих прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений скорости ультразвука в жидкости за счет измерения периода возникновения максимумов или минимумов сонолюминесценции. Способ обеспечивает измерение скорости ультразвука в жидкости, используя зависимость интенсивности сонолюминесценции от высоты столба жидкости, кратной половине длины волны ультразвука, и известную частоту этого колебания, а устройство для его реализации в качестве приемного элемента использует оптико-электронный преобразователь, 2 ил.

4, капельницу-емкость 5 с регулируемой подачей жидкости в акустическую камеру, фотоприемник 6, источник 7 питания фотоприемника, регистратор-самописец 8, кольцевой канал 9 для термостатирования жидкости в акустической камере, термостат

10, канал 11 подачи жидкости в камеру с прижимным устройством 12 для герметизации акустической камеры 1, затвор 13, отделяющий фотоприемник 6 от источника излучения — жидкости, и вентиль 14.

Способ определения скорости ультразвука в жидкости осуществляется следующим образом.

Акустическую камеру 1 заполняют точно замеренным обьемом исследуемой жидкости (10 — 15 мл), после чего ставят прозрачное окно, герметизируя тем самым акустическую камеру (необходимое условие для поддержания постоянства объема исслеуемой жидкости особенно при испытаниях изотерм или летучих жидкостей). Кольцевую ка1702189 меру 9 соединяют с термостатирующим приспособлением 10 и прогоняют по кольцевой камере хладо- или теплоагент, создавая и поддерживая заданную температуру исследуемой жидкости на все время испытания. Стыковка фотоприемника и акустической камеры — светонепроницаемы.

Поэтому перед началом исследований затвором 13 открывается светопроницаемый канал между фотоприемником и акустической камерой. Одновременно включаются регистратор-самописец и генератор 3 высокочастотного напряжения, подающий на пьезопреобразователь 2 постоянную интенсивность ультразвука. Под контролем регистратора-самописца по максимуму регистрируемого сигнала юстировочным устройством 4 добиваются параллельности плоскостей излучателя и отражающей поверхности жидкости. Внутреняя полость акустической камеры 1 через канал 11 соединена с емкостью 5 исследуемой жидкости, которую в процессе исследования подают в камеру равномерно каплями. В исходном состоянии вентиль 14 подачи жидкости закрыт. Открыв вентиль 14, начинают хронометраж времени исследования (t), необходимый для расчета скорости приращения высоты столба жидкости (b/t). При определенных значениях высоты столба

Л жидкости (h), когда h = п (Л вЂ” длина волны, п — целое число) в объеме жидкости акустической камеры возникает стоячая волна, сопровождающаяся перераспределением энергии колебательных движений в пучностях и узлах, что ведет к изменению интенсивности сонолюминесценции, Периодичность этого волнообразного процесса регистрируется фотоприемником б и отображается на диаграммной ленте регистратором-самописцем 8, имеющим постоянную скорость протяжки диаграммной ленты.

Зарегистрировав несколько периодов колебаний сонолюминесценции, прекращают исследование. синхронно перекрывая вентиль 14 и фиксируя время окончания регистрации. При помощи мерной бюретки замеряется прирост объема жидкости (Л V) эа время исследования(1), ЛЧ = Чк — Ч», где Vк — конечный объем;

V — начальный объем.

Максимумы сонолюминесценции, соответствующие стоячим волнам в жидкости акустической камеры, повторяются через

55 промежутки времени, равные приращению высоты столба жидкости на 1/2Л .

Ah Л V т

2 т S

2 ЛЧ Т или =Л =

° t 1

ЛЧ где — скорость приращения объема жидt кости, пропорциональная скорости приращения высоты столба жидкости, S = const;

S — площадь сечения акустической камеры;

Т вЂ” период одного полного колебания

coHoëþìèHåcöåíöèè на диаграммной ленте.

Скорость же ультразвука определяют по соотношению

С=Л f, где f — частота генератора ультразвука.

Применение предлагаемого способа обеспечивает более высокую точность измерения скорости ультразвука за счет непрерывного и равномерного поступления в акустическую камеру объема исследуемой жидкости капельным путем с синхронной записью периодичности изменения светового потока сонолюминесценции.

Формула изобретения

1, Способ определения скорости ультразвука в жидкости, заключающийся в том, что возбуждают в исследуемой среде ультразвуковые колебания определенной частоты, направляют их на отражательную грань, плавно перемещают вдоль направления распространения ультразвука, регистрируют периодичность возникновения стоячей волны в толще жидкости ниже отражательной грани и определяют скорость ультразвука с учетом известного значения частоты ультразвуковых колебаний и измененного периода, отличающийся тем. что, с целью повышения точности и стабильности измерений, периодичность возникновения стоячей волны определяют по максимумам или минимумам сонолюминесценции.

2. Устройство для определения скорости ультразвука в жидкости. содержащее заполненную жидкостью камеру, генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с ним излучатель и схему регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, то оно снабжено установленным над камерой соосНо с излучателем оптикоэлектронныM приемным преобразователем, соединенным со схемой регистрации.

1702189

Составитель Г.Бигус

Техред М,. Моргентал

Редактор Л.Веселовская

Корректор M.Ùàðoøè

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4534 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5