Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред



Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред
G01N29/11 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2646958:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) (RU)

Использование: для определения структуры дисперсных сред. Сущность изобретения заключается в том, что заполняют сосуд дисперсной средой, которую облучают продольной ультразвуковой волной с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, фиксируют величину импульса А0, прошедшего через дисперсную фазу (жидкость без частиц), затем вносят частицы, фиксируют величину амплитуды Аn импульсов, прошедших расстояние L через исследуемую систему и времена tn, определяют разность А0n величин импульсов в разные моменты времени tn и на основе массива А0n0 судят о структуре дисперсной системы. Технический результат: повышение оперативности определения структуры дисперсных сред, достоверности проведения измерений и обеспечение возможности контроля широкого класса дисперсных систем. 4 табл., 6 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему способу определения структуры дисперсных сред и может быть использовано во многих отраслях промышленности: фармацевтической, косметической, пищевой, химической, космической, при определении качества строительных материалов, для контроля взрывчатых веществ, т.е. во всех средах, где используется гетерогенно-дисперсный материал.

Структура дисперсных сред определяется пространственным расположением взаимопроникающих континуумов дисперсной (несущей) и диспергированной (частицы) фаз [1]. Известны различные способы определения структуры дисперсных сред: оптическая микроскопия, ультразвуковая дефектоскопия, лазерная, электронная микроскопия [2-5].

Известен способ определения концентрации растворов [6]. Сущность его в том, что вначале устанавливается с помощью дефектоскопа скорость распространения ультразвуковых волн (УЗВ) в среде, в которой происходит растворение, определяют расстояние между излучателем и отражателем, затем помещают измерительный блок в исследуемую систему, определяют путь прошедшего сигнала и по известной формуле определяют концентрацию растворенного вещества. Основным недостатком является низкая точность измерения, т.к. настройка измерительного блока в среде, в которой происходит растворение, затем его перенос в исследуемую систему неизбежно связан с расстраивающими процессами.

Известен способ ультразвукового контроля молекулярно-массового распределения полимера в растворе [7]. Сущность его заключается в том, что выполняют: заполнение измерительной камеры раствором полимера, излучение импульсов, прием импульсов, прошедших образец, расчет скорости распространения и коэффициента затухания ультразвука, при этом импульсы излучают с различной частотой, и на основе массива коэффициентов затухания и скоростей распространения УЗВ рассчитывают функцию молекулярно-массового распределения полимера в растворе по определенному математическому выражению. К основным недостаткам следует отнести необходимость стабильности исследуемой системы в течение всего длительного времени измерения для набора массива коэффициентов затухания и скоростей - большая времяемкость.

Известен ультразвуковой способ контроля концентрации магнитных суспензий [8], который является наиболее близким по совокупности признаков, принятый в качестве прототипа. Для реализации этого способа возбуждают с помощью пьезодатчика в тонкой пластинке волну Лэмба (продольную волну), измеряют амплитуды эхо-сигналов с выбранной цикличностью, погружают пластину с пьезодатчиком в измерительный сосуд с контролируемой суспензией, включают измерение временного интервала, измеряют и запоминают численные значения амплитуды каждого n-го сигнала в момент времени Т, сравнивают значение амплитуды n-го эхо-сигнала с ближайшими амплитудами, рассчитывают момент времени Т, когда относительные изменения амплитуд эхо-сигналов при изменении времени не будут превышать некоторую выбранную величину, и по градуировке, которую проводят заранее на суспензиях с известными концентрациями магнитных частиц, судят о концентрации исследуемой суспензии.

Недостатками известного способа являются длительность процесса контроля и его сложность за счет большой времяемкости, связанной с процессами погружения пластинки и предварительных градуировок, что делает его в целом трудоемким, недостаточно точным и достоверным, а также ограниченным в применении, поскольку он используется только для магнитных жидкостей.

Заявленное изобретение лишено этих недостатков. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение оперативности определения структуры дисперсных сред, достоверности, снижение трудоемкости и затрат на проведение измерений, а также применение способа к широкому классу дисперсных систем (взвесям, эмульсиям, газовым пузырькам в жидкости).

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном изобретении в отличие от прототипа соосные и параллельные друг другу пьезодатчики помещают непосредственно в камеру с исследуемой системой на любую технически требуемую глубину, с помощью излучаемого пьезодатчика облучают дисперсную среду продольной УЗВ с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, измеряют (фиксируют) амплитуды импульсов Аn в разные моменты времени tn, прошедших через исследуемую дисперсную систему с помощью приемного пьезодатчика, сравнивают с уровнем (величиной) импульса А0, прошедшего через дисперсную среду (жидкость без частиц), определяют разность А0n величин импульсов с помощью осциллографа или анализатора импульсов в разные моменты времени tn, определяемые таймером, и по ней судят о структуре дисперсной системы: в интервале времени Δt при флюктуации амплитуд δХ=|А0n|/А0 больше 10% частицы неравномерно распределены в дисперсной фазе, в интервале времени Δt при флюктуации амплитуд δХ=|А0n|/А0 порядка и меньше 10% частицы равномерно-хаотично распределены в дисперсной среде, в интервале времени Δt при нулевой флюктуации амплитуд δХ=|А0n|/А0=const структура дисперсных сред становится гомогенной, частицы растворяются в дисперсной среде.

Сущность заявленного изобретения поясняется иллюстрациями, представленными на Фиг. 1 - Фиг. 5.

На Фиг. 1 представлена блок-схема, на которой в лабораторных условиях Санкт-Петербургского государственного университета проводились в режиме реального времени исследования и апробация заявленного способа.

На Фиг. 2 представлена динамика изменения A0-An/L=αвз во взвеси частиц желатина при Т=30°С.

На Фиг. 3 представлена динамика изменения A0-An/L=αвз во взвеси частиц лактозы при Т=15°С.

На Фиг. 4 представлено время существования взвеси желатина (сплошные диаграммы) и лактозы (незаштрихованные диаграммы) от температуры дисперсной среды.

На Фиг. 5 представлены структуры взвесей лактозы при разных временах перемешивания.

Заявленное изобретение поясняется представленной на Фиг. 1 блок-схемой экспериментальной установки, которая содержит термостатированную акустическую ячейку 1, пьезодатчики 2 и 3, генератор ультразвуковых волн 4, приемник ультразвуковых волн 5, аттенюатор 6, осциллограф 7, анализатор импульсов 8, таймер 9, термостат 10, термометр 11 и мешалку 12.

В процессе испытаний заявленного способа измерение амплитуд и их сравнение проводились следующим образом.

Вначале в кювету (акустическую ячейку), заполненную дисперсной фазой, опускались пьезодатчики. Приемный пьезодатчик помещался на определенном расстоянии от излучающего пьезодатчика. Их плоскости устанавливались параллельно друг другу, и на экране осциллографа фиксировалась амплитуда первого прошедшего импульса, при этом отмечалось показание аттенюатора. При перемещении приемного пьезодатчика на фиксированные расстояния от излучающего пьезодатчика прошедшие импульсы, вследствие поглощения в исследуемой среде, уменьшались на некоторую величину. При помощи аттенюатора добивалась прежняя величина импульса на экране осциллографа. По градуировочной кривой аттенюатора находились логарифмические значения величин импульсов Аn, прошедших через исследуемую дисперсную систему, соответствующие показаниям давления p акустической волны. Затем строился график, по оси абсцисс которого откладывались расстояния, пройденные ультразвуковым импульсом в исследуемой среде, а по оси ординат соответствующие логарифмические величины. Тангенс угла наклона полученной прямой давал коэффициент поглощения УЗВ в дисперсной (несущей) среде [2]:

Погрешность измерения коэффициента поглощения 5% определялась погрешностью градуировки аттенюатора, измерений высоты импульса на экране осциллографа, расстояний между пьезодатчиками.

При определении структуры дисперсной среды сначала фиксировалась величина импульса А0, прошедшего через дисперсную фазу расстояние L от излучателя до приемника. Затем в дисперсную фазу вносились частицы (диспергированная фаза). Частицы распределялись в кювете путем перемешивания дисперсной системы (гетерогенной системы) лопастной мешалкой. В первоначальное время смешения дисперсной и диспергированной фаз наблюдались скачки акустических импульсов, обусловленные процессом неравномерного распределения частиц в пространстве акустической ячейки (см. Фиг. 5). Фиксировались величины импульсов Аn, прошедших через взвесь расстояния L в соответствующие моменты времени tn. Определялась разность амплитуд А0n. Вычислялась флуктуация амплитуд δХ=A0-An/A0. С увеличением времени перемешивания возникало относительно-равномерное распределение частиц в кювете (см. Фиг. 6). Флуктуация амплитуд импульсов уменьшалась, достигая величины порядка 10% и меньше, после чего проводилось измерение коэффициента поглощения УЗВ во взвесях αвз. Колебания значений коэффициентов поглощения αвз связаны с флуктуацией числа частиц в прожекторном луче УЗВ, что характерно при измерениях во взаимопроникающих дисперсно-гетерогенных континуумах [1]. Температура изменялась или поддерживалась постоянной в экспериментальной кювете с помощью термостата. Точность измерения температуры 0,1°С. Максимальная скорость изменения температуры 1°С в минуту. Время каждого измерения фиксировалось таймером.

Теория микронеоднородных сред объясняет уменьшение акустической энергии ультразвука в дисперсных системах, возбуждением в дисперсной среде диспергированной фазой рассеянных, тепловых и вязких волн. Для коэффициента поглощения УЗВ, распространяющихся в дисперсных средах при малых концентрациях частиц (до 10%) и отсутствия взаимодействия между частицами получены следующие выражения [2]: αвз0+Δα, где α0 - коэффициент поглощения в дисперсной фазе, Δα - дополнительное ослабление УЗВ, связанное с возбуждением вторичных волн на частицах: рассеянных αS, тепловых αT, вязких αη волн.

где ρ1, ρ2 - плотности дисперсной и диспергированной фаз соответственно, η1, η2 - вязкости; β1, β2 - сжимаемости; ε1, ε2 - коэффициенты теплового расширения; χ1, χ2 - теплопроводности; Cp1, Ср2 - теплоемкости при постоянном давлении; N, R - концентрация, размер частиц; ω - частота; Т - температура; p - давление; с - скорость звука.

Приведенные выражения позволяют сделать вывод, что динамика Δα зависит от динамики физических величин R, η, c, ρ, Ср, входящих в формулу (2-4).

На Фиг. 2 приведена динамика αвз во взвеси желатина при температуре 30°С. Зависимость αвз=ƒ(t) объясняется тем, что в первоначальные моменты времени флуктуация сигнала δХ велика, что делает невозможным измерение коэффициента поглощения. По мере увеличения времени перемешивания, флуктуация сигналов уменьшается, достигая значения порядка 10%, становится возможным измерение коэффициента поглощения. При 30°С происходит процесс неограниченного растворения желатина и через 40 минут взвесь желатина становится гомогенной системой.

На Фиг. 3 приведена зависимость αвз от времени во взвесях частиц лактозы при температуре 15°С. Как видно из графика, динамика αвз во взвесях лактозы подобна динамике αвз взвеси желатина. Частицы лактозы при температуре 15°С и концентрации 3% неограниченно растворяются в воде. Изменение гетерогенной структуры взвеси лактозы связано с механизмом растворения частиц в воде.

На Фиг. 4 сплошными диаграммами приведены зависимости времени существования взвеси желатина от температуры дисперсной среды, определяемой по времени существования Δα>0, незаштрихованными диаграммами дана зависимость между "временем жизни" дисперсной системы частиц лактозы в воде от температуры дисперсной фазы. "Время жизни" взвеси лактозы, так же как и во взвесях желатина, определяется временем, при котором дополнительный коэффициент поглощения УЗВ во взвесях Δα>0.

Результаты апробации заявленного изобретения впервые выявили области характерных структур гетерогенно-дисперсной системы: хаотично-неравномерную, где флуктуация δХ>0,1, хаотично-равномерную, где δХ<0,1 и переход гетерогенной структуры в гомогенную, где δX=const.

Было показано, что параметр |A0-An|/А0 несет в себе информацию о кинетике протекании обменных процессов в дисперсных системах.

Результаты апробации представлены в виде конкретных примеров реализации, которые проводились на лабораторной базе Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) в режиме реального времени на основе многочисленных экспериментальных исследований ультразвукового способа контроля структуры взвеси частиц желатина.

Примеры конкретной реализации заявленного способа представлены в таблицах, которые составлены на основе полученных результатов экспериментальных исследований способа контроля структуры взвеси частиц желатина.

Пример

Первый этап: определяется коэффициент поглощения в дисперсной среде α0. Данные приведены в таблице 1.

Кювета заполняется дисперсной фазой (вода), в которую опускаются излучающий и приемный пьезодатчики на определенном расстоянии L друг от друга, их плоскости устанавливаются параллельно друг другу. Включаем установку, измеряем амплитуду прошедшего импульса А0. Перемещаем приемный пьезодатчик на расстояние от излучающего пьезодатчика, фиксируем при помощи аттенюатора значения амплитуд величин импульсов A1.…А9 на экране осциллографа, далее по градуировочной кривой аттенюатора находим логарифмические значения величин импульсов , строим график , тангенс угла наклона полученной прямой дает коэффициент поглощения α0, что соответствует времени t0.

Второй этап: определяем структуру взвеси при смешении дисперсной и диспергированной фаз.

После фиксации расстояния L между пьезодатчиками, включаем мешалку и вносим частицы желатина, объем которых составляет 3% вес. от дисперсной фазы. Фиксируем время внесения частиц в дисперсную фазу t0. Измеряем зависимость величины прошедших импульсов An от времени. Определяем время больших флуктуаций δX=|A0-An|/А0>0,1. Данные приведены в таблице 2.

Увеличение времени перемешивания приводит к уменьшению флуктуаций амплитуд прошедших импульсов. Данные приведены в таблице 3.

Третий этап: определяем структуру взвеси при изменении температуры.

При уменьшении флуктуации, когда δX<0,1, становится возможным определять изменение структуры взвеси от процесса растворения частиц. Данные приведены в таблице 4 и представлены на Фиг. 2. Начинаем измерение коэффициента поглощения αвз от времени tn (n=1, 2, 3…) аналогично измерениям α0.

Таким образом, определяется время существования хаотично-неравномерной структуры взвеси, время существования равномерно-хаотичной структуры взвеси и время перехода в гомогенную структуру раствора.

Заявленный ультразвуковой способ контроля дисперсных сред может быть применен в процессе микрокапсулирования в фармацевтической промышленности при капсулировании лекарственных препаратов, в противопожарной технологии при изготовлении огнетушащих, капсулированных материалов, например хладона 114, в 2. Достоинство заявленного способа состоит в том, что впервые предложен непосредственный контроль процесса растворения желатина-основного материала для создания оболочек микрокапсул. В настоящее время в процессе микрокапсулирования берется некоторое стандартное время, заведомо большее времени растворения желатина при конкретной температуре.

Применение ультразвукового способа контроля дисперсных сред непосредственно в технологическом процессе капсулирования позволит повысить производительность установок за счет сокращения времени. отводимого на этап растворения желатина. и приведет к удешевлению продукции на 15-20%.

Заявленный способ может успешно быть реализован в пищевой промышленности, особенно при выборе режима кристаллизации лактозы в сгущенных молочных и молокосодержащих продуктах. В настоящее время о динамике кристаллизации лактозы судят косвенно по плотности, коэффициенту динамической вязкости, коэффициенту однородности проб, отобранных в разные технологические этапы [9].

Применение ультразвукового способа контроля дисперсных сред непосредственно в технологическом процессе позволит сократить время получения оперативной, непосредственной информации о динамике кристаллизации лактозы и приведет к предположительному экономическому эффекту порядка 10-20%.

Источники информации

1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М: Наука. 1987.

2. Кольцова И.С. Распространение ультразвуковых волн в гетерогенных средах // СПб: СПбГУ. 2007. С. 245.

3. Курков А.В. Разработка методов и средств повышения информативности ультразвуковых измерений с помощью дефектоскопов общего назначения // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб. 2010.

4. Чуприн В.А. Разработка ультразвуковых приборов для диагностики состояния технологических жидкостей // Контроль. Диагностика. №10. 2011. с. 11-17.

5. Dukhin A.S., Goetz P.J. Ultrasound for characterizing colloids // Elsevier. 2002. P. 504.

6. Муратов Е.П., Марченко В.Г., Милешко В.А., Довбыш Е.В. // RU Патент 2324928. Опубл. 20.05.2008. Бюл. №14.

7. Битюков В.К., Хвостов А.А., Третьякова Н.Н. Способ ультразвукового контроля молекулярно-массового распределения полимера в растворе // RU 2475732 С1. Опубл. 20.02.2013. Бюл. №5.

8. Чуприн В.А., Чуприна Т.Ф. Ультразвуковой способ контроля концентрации магнитных суспензий // RU 2520166 С1. Опубл. 20.06.2014. Бюл.№17. (прототип)

9. Виноградова Ю.В. Температурный режим охлаждения консервированных молокосодержащих продуктов с сахаром и аппарат для его осуществления // Сб. статей. Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. 2008. С. 123-126.

Ультразвуковой способ контроля структуры дисперсных сред, заключающийся в погружении пьезодатчиков в сосуд с исследуемой дисперсной средой, возбуждении с помощью пьезодатчиков продольной ультразвуковой волны, включении измерения временного интервала, измерении и запоминании численного значения амплитуды каждого n-го эхо-сигнала в момент времени Т, сравнении значений амплитуд, отличающийся тем, что пьезодатчики, один из которых излучающий, а второй приемный, помещают соосно и параллельно друг другу на заданную глубину непосредственно в камеру с дисперсной фазой, которую облучают ультразвуковой волной с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, определяют величину амплитуды импульса ультразвуковой волны, прошедшего через дисперсную фазу А0, фиксируют время внесения в дисперсную фазу частиц t0, измеряют амплитуды An импульсов, прошедших через исследуемую полученную дисперсную среду с помощью приемного пьезодатчика, и соответствующие времена tn, после чего сравнивают амплитуду An с величиной импульса А0, прошедшего через дисперсную среду, определяют с помощью осциллографа или анализатора импульсов в моменты времени tn разность А0-An величин импульсов, по значению которых определяют структуру дисперсных сред, а их контроль осуществляют в интервале времени Δtn по флуктуациям амплитуд δХ=|А0-An|/А0>0,1, при значении которых больше 10% структуру дисперсных сред определяют как хаотично-неравномерное распределение частиц в дисперсной фазе, в интервале времени Δtn при флуктуации порядка 10% δХ=|А0-An|/А0<0,1 структуру дисперсных сред определяют как равномерно-хаотичное распределение частиц в дисперсной фазе, а в интервале времени Δtn при δX=|A0-An|/A0=const структуру дисперсных сред определяют как гомогенную.



 

Похожие патенты:

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что присвоение значения 0 или 1 каждому элементу матрицы осуществляется по вероятностному закону, заданному индивидуально для каждого элемента, отличается тем, что вероятность присвоения значения принимается такой, чтобы при соединении центров излучающих и приемных элементов АР геометрическими лучами, в соответствии с выбранным способом контроля и с учетом известных законов прохождения и отражения, проходящими через поверхности объекта контроля и, возможно, отражающимися от поверхностей контроля и проходящими через возможный дефект или отражающимися от возможного дефекта в месте возможного положения дефекта, обеспечить заданное распределение геометрических лучей по коридорам между лучами от излучающих элементов к приемным элементам АР с одинаковыми номерами.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения.

Изобретение относится к акустике. Способ измерения скорости распространения головной ультразвуковой волны предполагает возбуждение и прием прошедших по изделию ультразвуковых импульсов, оцифровку импульсов, запись в компьютер и определение временных интервалов между этими импульсами.

Использование: для определения параметров деталей, изготовленных из композитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что определяют характеристики продольной ультразвуковой волны, проходящей по пути внутри детали, при этом измеряют время прохождения продольной ультразвуковой волны, пропускаемой деталью, и измеряют время прохождения прошедшей волны путем наблюдения начала волны.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. В способе использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления собирают первые данные о вибрациях от первого датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, во время калибровки; рассчитывают эксплуатационный порог устройства управления на основании первых данных о вибрациях; собирают данные об эксплуатации относительно устройства управления.

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн.

Использование: для неразрушающего контроля объектов с помощью ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют ультразвуковым пучком контрольную деталь, имеющую геометрическую форму, идентичную с контролируемым объектом, и измеряют амплитуду, прошедшую через деталь, чтобы на ее основании вывести картографию, при этом ультразвуковой пучок усиливают с контрольным коэффициентом усиления, определяют поправки к коэффициенту усиления для коррекции контрольного коэффициента усиления в точках сканирования контрольной детали таким образом, чтобы получить постоянную для всех точек картографии амплитуду ультразвукового пучка, прошедшего через деталь, осуществляют сканирование и измерение амплитуды на контролируемом объекте, при этом коэффициент усиления, применяемый в различных точках сканирования, соответствует контрольному коэффициенту усиления, скорректированному с помощью указанных поправок.

Использование: для неразрушающего контроля несущих металлических конструкций зданий и сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство комплексной безопасности эксплуатации конструкций, выполненное с возможностью крепления к металлической конструкции, включает пьезоэлектрические датчики, усилители аналогового сигнала, устройство приема-передачи, подключенное к компьютеру, видеокамеры, подключенные к компьютеру, панель оператора со звуковым и световым сопровождением, при этом устройство дополнительно содержит датчик температуры, акселерометры, находящиеся внутри корпуса и подключенные через усилители аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь к компьютеру, причем пьезоэлектрические датчики и акселерометры, находящиеся внутри корпуса, соединены с усилителями аналоговых сигналов и аналого-цифровым преобразователем, а видеокамера, установленная в корпусе устройства, - через аналого-цифровой преобразователь с компьютером.
Изобретение относится к области биохимии. Предложено биосенсорное устройство для обнаружения биологических микро- и нанообъектов, таких как бактерии и вирусы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для калибровки сейсмографов, и в частности для определения их амплитудно-частотных характеристик и увеличения.
Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для экспериментальной отработки технологии ускорения осаждения пыли в марсианской атмосфере. Способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли. На полученную взвесь воздействуют инфразвуком, при этом выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот. Технический результат - ускорение процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

Использование: для определения вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии при измерении в деталях машин и элементах конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ультразвуковое измерение акустической анизотропии, позволяющее определить величину вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии путем сравнения значений акустической анизотропии, измеренной в контрольной точке детали или элемента до и после шлифования его поверхности на глубину не менее половины характерного размера зерна металла, при этом, циклы шлифования и последующего измерения акустической анизотропии на шлифованной поверхности в контрольной точке продолжают до тех пор, пока относительная разница значений акустической анизотропии в двух соседних циклах не составит значение, не превышающее 10%. Технический результат: обеспечение возможности оценить степень поврежденности конструкций в процессе эксплуатации без механической разгрузки конструкций с высокой степенью достоверности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Группа изобретений относится к способу, системе и ее применению для скважинного мониторинга гидравлического разрыва пласта. Способ включает этапы, на которых: опрашивают оптическое волокно, размещенное вдоль траектории ствола скважины, для формирования распределенного акустического датчика; собирают данные от многочисленных продольных участков волокна; и обрабатывают указанные данные для получения индикации вымывания проппанта. Технический результат заключается в обеспечении возможности в режиме реального времени контролировать процесс гидравлического разрыва пласта. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для ультразвукового контроля. Сущность изобретения заключается в том, что для увеличения динамического диапазона сигналов, измеряемых при проведении ультразвукового контроля, восстанавливают исходную форму сигнала, искаженную за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному и/или отрицательному уровням (клиппирование), при этом исходная форма сигнала восстанавливается (деклиппируется) итерационным способом, при котором спектр эхосигнала предыдущей итерации ограничивается в заданном частотном диапазоне, выполняется обратное преобразование Фурье, в полученном сигнале его значения на временных интервалах, где сигнал не искажен, заменяются значениями клиппированного сигнала, а на временных интервалах, где сигнал клиппирован, значения сигнала по модулю, меньшие уровня клиппирования, заменяются значениями уровня отсечки, после чего выполняется следующая итерация. Технический результат: обеспечение возможности деклиппирования сигналов для уровня клиппирования менее 10% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала. 14 ил.

Использование: для определения изменяющихся во времени термомеханических напряжений и/или градиентов напряжения по толщине стенок металлических тел, в частности трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют температуру на наружной поверхности тела для определения на ее основании температурной последовательности и последовательности напряжений. Кроме того, электромагнитные ультразвуковые преобразователи используют по меньшей мере в одном месте измерения на наружной поверхности для определения изменения напряжений и/или градиентов напряжения с течением времени по толщине стенок тела вместе с результатом измерения температуры. Технический результат: обеспечение возможности контроля усталости трубопроводов в случае быстрых изменений напряжения. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к ультразвуковой визуализации объектов.  Устройство ультразвуковой визуализации объектов в жидких средах содержит генератор и блок обработки информации, корпус, лазер, первую и вторую двояковыпуклую оптическую линзы, полупрозрачное оптическое зеркало, отражающее оптическое зеркало, приёмную матрицу, плоско-выпуклую оптическую линзу, диск с первыми сквозными отверстиями, в каждом из которых размещён волновод с входным и выходным торцами, акустическую линзу, акустический излучатель. Генератор электрически соединён с акустическим излучателем и с блоком обработки информации, который соединён c приёмной матрицей. Акустический излучатель установлен с обеспечением возможности излучения сигналов во внешнюю среду. Диск установлен с обеспечением возможности поступления на входные торцы волноводов через акустическую линзу акустических сигналов, излучённых акустическим излучателем и отражённых внешней средой. Плоско-выпуклая оптическая линза установлена таким образом, что внутри корпуса возникает герметичное пространство. Волноводы устанавливают в первые отверстия в диске. Диск устанавливают в корпус, соблюдая зазор между вторым торцом диска и плоской стороной плоско-выпуклой оптической линзы. Диск герметично соединяют с корпусом. Блок обработки информации соединяют с дисплеем проводами. К генератору присоединяют второй кабель. Технический результат заключается в возможности работать на отражении акустических сигналов и возможности работы звуковизора в жидких, в том числе агрессивных и опасных средах, в широком диапазоне температур, с температурой от нескольких градусов Цельсия до пятисот градусов Цельсия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для калибровки преобразователей акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что тестовый акустический сигнал от одного источника принимается двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, первоначально в акустический контакт с передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя, затем устанавливается калибруемый преобразователь на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с эталонным, при этом тестовый акустический сигнал воспроизводится ударным воздействием на передающий блок калиброванными металлическими элементами, калибровка системы осуществляется с помощью быстродействующей тензометрической системы и подключенного к ней тензопреобразователя, которые регистрируют абсолютные перемещения объекта в месте ударного воздействия. При обработке результатов рассчитываются переходные коэффициенты, зависящие от времени и параметров ударного воздействия, рассчитываются корреляционная функция и переходные коэффициенты. Затем после установки калибруемого преобразователя на место стандартного вновь осуществляется ударное воздействие на передающий блок и преобразователь калибруется с использованием корреляционной функции и переходного коэффициента для системы передающего блока и стандартного преобразователя акустической эмиссии. Технический результат: обеспечение повышения точности калибровки преобразователей акустической эмиссии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для выполнения ультразвуковой дефектоскопии на сварном шве трубы. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой дефектоскопии содержит: головку датчика ультразвуковой дефектоскопии, установленную дальше после модуля детектирования шва; модуль расчета положения шва, который рассчитывает положение шва и положение среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой, используя тепловое изображение участка сварного шва, снятое модулем детектирования шва; модуль детектирования полосы среза наплавленного металла, который установлен непосредственно перед или непосредственно после головки датчика ультразвуковой дефектоскопии и который детектирует полосу среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой; модуль расчета положения среза наплавленного металла, который рассчитывает положение среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой, на основе полосы среза наплавленного металла, детектированной модулем детектирования полосы среза наплавленного металла; и модуль расчета величины отслеживающего перемещения, который рассчитывает величину отслеживающего перемещения головки датчика ультразвуковой дефектоскопии, используя указанные положение шва и положение среза наплавленного металла, рассчитанные модулем расчета положения шва, и положение среза наплавленного металла, рассчитанное модулем расчета положения среза наплавленного металла. Технический результат: обеспечение возможности точно детектировать положение шва и направление трещины на участке сварного шва. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано для поиска места прохождения и глубины трубопроводов водоснабжения и теплосети, газо- и нефтепроводов, находящихся под землей. Предложен способ определения места прохождения трубопровода, включающий установку по крайней мере одного акустического датчика на грунт в предполагаемом месте прохождения трубопровода, принудительное возбуждение акустических колебаний в трубопроводе на произвольном расстоянии по крайней мере от одного акустического датчика, прием акустического импульсного сигнала от источника акустического сигнала акустическим датчиком, обработку акустического сигнала с определением последовательности акустических сигналов. Обработка последовательности акустических сигналов осуществляется методами автокорреляции с определением пиков автокорреляционной функции, определением максимального значения пика автокорреляционной функции из определенных значений пиков автокорреляционной функции. Далее осуществляют перестановку по крайней мере одного датчика на новое место наиболее вероятного прохождения трубопровода и повторяют этапы от приема акустических сигналов до переустановки акустических датчиков на новое место наиболее вероятного прохождения трубопровода необходимое количество раз. Определяют место прохождения трубопровода по месту установки датчика, с которого получено максимальное значение пика автокорреляционной функции. Технический результат - повышение точности и снижение трудоемкости измерений. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к метрологии. Cтенд для акустических испытаний шумопоглощающих панелей содержит испытательную камеру, стены которой облицованы исследуемой шумопоглощающей облицовкой в виде шумопоглощающих панелей. Источник шума расположен на плавающем полу, под которым устанавливается вибродемпфирующая панель, а точки измерения фиксируют на измерительной поверхности S, м2, представляющей собой сферическую поверхность. Уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую принята площадь полусферы: , где S=2πr2; r - расстояние от центра источника до точек измерений; S0=1 м2, а корректированный уровень звуковой мощности LpA: , где LAcp - средний уровень звука на измерительной поверхности. Величину снижения уровня звукового давления ΔL в отраженном звуковом поле образца комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами рассчитывают по известной формуле. Технический результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для определения структуры дисперсных сред. Сущность изобретения заключается в том, что заполняют сосуд дисперсной средой, которую облучают продольной ультразвуковой волной с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, фиксируют величину импульса А0, прошедшего через дисперсную фазу, затем вносят частицы, фиксируют величину амплитуды Аn импульсов, прошедших расстояние L через исследуемую систему и времена tn, определяют разность А0-Аn величин импульсов в разные моменты времени tn и на основе массива А0-АnА0 судят о структуре дисперсной системы. Технический результат: повышение оперативности определения структуры дисперсных сред, достоверности проведения измерений и обеспечение возможности контроля широкого класса дисперсных систем. 4 табл., 6 ил.

Наверх