Устройство для измерения плотности жидкости

 

Сагыз Советских I циалистических ! ! Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ а Ктч -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!.3 .З А

Завнспмос от авт. свидетельства . хе—

МПК Ст Old 5/28

Заявлено 23.1Ч.1970 (¹ 1430561 18-24) с присоединением заявки J¹â€”

Комитет ло делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 09.VI I 1.1971. Бюллетень хе 2 1

Дата опубликования описания 2.:х1.1971

УДК 532.14(088.8) Авторы изобретения

Ш. Д. Какичашвили и 3. И. Теплицкий

Институт кибернетики АН Грузинской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ.ЧЕРЕН ИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение пред назначено для определения плотности жидких сред без нарушения их. состояния и может быть использовано для автоматизации соответствующего процента измерений.

В известных устройствах измерение плот:ности жидкости оптическими методами основано на завиоимости коэффициента преломления,п|розрач ной среды от ее плотности, причем измеряется предельный угол полного п реломлеиия на границе, раздела данной среды с другой, например стенкой IKIoBBTbf, плотность которой остается неизменной. Эти устройства содержат призму, плоская грань которой омывается |исследуемой жидкостью, а две другие, имеюшие сферическую форму, служат входным и выходным объективами. Отраженный световой поток раздваивается, и одпа часть движется вдоль границы раздела, а другая— под некоторым Углом к ней, зависящим от соотношения плотностей. Оба потока света позчадают на два фотоэлемента, один из которых подвижен. В других вариантах фотоэлементы неподвижны, и есть добавочное устройство для изменения их освещенности. Та- 25 кие устройства позволяют измерять плотHOcTb жидкости цо отклонению луча света лишь в области, нсчо "редственно прилегающей к стенке сосуда, и притом в п|роз|рачных жидкостях. Имеются также устройства для измерения плотности жидкости, действие которых основано на зависимости скорости течения жидкости от ее плотности. Для лрохождеппя определенного объема жидкости через такпе приборы требуется сравнительно большое время, что ограничивает возможнссть нх применения для автоматического конт роля.

Действие описываемого уст|ройства основано на свойстве ультразвуковых колебаний образовывать в жидких средах неоднородностп:плотности, на которых способен .рассеиваться свет.

Этот эффект известен в нелинейной оптике под названием «Эффекта МандельштамаБрилл иэиа». Неоднородности могут рассматриваться как зональные пластинки или дифра кционные решетки и свойства рассеянпя света на них Определяются соответствуюшпм услоннем Бреиа-Вульфа, поэтому онн способны фокусировать свет. Это позволяст получить изображение, соответствующее ра:пре-делению неоднородностей плотности, возникающих в среде в результате прохождения через нее а кусти ческои волны. Поскольку форм;1 II размер неоднородностен зависят от упругих свойств среды, между оптическими фокуспруюшими свойствамн среды и ее механпческими свойствами устанавливается соответствие ffipff раси,ространенпп через нее акустической волны.

311141

? Гол, на который рассеиваетс?1 оптический луч IIa акустической волне, имеющей частоту определяется соотношением (-! в!и в! Il, j

L, с где — частота рассеиваемой световой волны; гг! — показатель преломления на частоте — фазовая ско!рость звука в среде, зависящая от !плотности по соотношеН И 10 (2) где к — адиабатпческая сжимаемость; ! -г плотность. Отсюда;. =csin —, где К вЂ” — кон2 стацта, определяемая условиями эксперимента или,прибора, что п!редставляет собой зависимость плотности среды от угла !рассеяния света ца неоднородностях, вызванных распространением акустической волны .в этой среде, Луч света, служащий для просматривания раси!ределения неоднородностей в жидкости, может как !проходить объем (для !прозрачной жидкости), так и отражаться от поверхности исследуемой жидкости. При отражении от поверхности результат измерения не зависит от арозрачности жидкости, что позволяет иопользовать предлагаемое изобретение для исследования не!прозрачных сред и полностью автоматизигровать процесс нецрерывного измере:н и я ил отност и.

На чертеже схематически изображено устройство.

Устройство представляет собой кювету 1, в которой имеются входное и выходное отверст:!я для протекания жидкости и расположенный на дне, ближе к стенке, источшгк 2 ульт1развуковых колебаний, а также соединеш!ую с кюветойг оптическую систему для рассеяния 11 собирания света, Оптическая система .п!редетавляет собой трубу, содегржащу!о источник света 8, расгположенныгй на некотором расстоянии or верхнего края кюветы (!на внешней стороне трубы), излучение которого проходит внI, Tpl !Гj>ез с!!!ецн аль?!ое о! ввр "I",lp., 13 которo il наход!!тс!! фокуси!рующая л;1:Içê 4, после Ieio свет попадает на делитель:lo! ног!;.Ipo .,рач;ю зеркало 5 внутри трубы и о!ражается вниз з

5 crоропу кюветы. В нижней чали трубы; а границе с верхней кромкой кюветы имее!.с!! собирательная лцнза 6, которая фокуспруc1 отраже!шьш жидкостью свет lcj>!"„дслптельное зе!ркало 5 на входной арачок микрометрии ческой головки 7, раополо IeIIIIoi в верхней части трубы.

Устройство работает следующим ооразом.

Через кювету 1, заполненную исследуемой жид!костью, пропускается акустическая волна, 15 создаваемая источником 2, одновременно в

14сследуемьш объем при помощи делительпого зеркала 5 направляется заранес сфокусиро,ван!ый линзои 4 узкий пучок света от Iiciowника 3 с коллектором (лазе!р). Рассеянное из-"!з лучение соби!рается линзой б, имеющей такое фокусное расстоян!ие,,при котором рассеянное излу гение, пройдя через делптельпое зеркало

5. фокусируется на выходном отверстии микрометрической головки 7. Фокусировка рассеянного излучения позволяет более точно измерить отклонения луча от его цент!рального по ioaceIIII>;. Для того чтобы фокусируе>!ьш луч це совпал с центром шкалы, источник акустической волны в устройстве располагается зО не по центру, что !приводит к появле!!ию в среде несимметричной зонной картины. Положе.ние сфокуси!рованного !пятна рассеятп!!ого света можно наблюдать визуально и считывать значение плотности по шкале, проградуированной соответствующим образом, либо фикси!ровать каким-либо сигнальным i còðoécòâoì (при автоматическом контроле >плотности жи:гкости) .

Предмет изобретения

Устройство для измерения плотности жидкостll, состоящее из кюветы, источни а света. фотоприех!ника, фокус>!ру!ощей линзы, от.гггчаюгггееея, тем, что,,с целью измерения. плот45 ности жидкости нева!висимо от ее прозрачности, в него введены источник акустических колебаний, делительное зегркало и собирающая линза для измерения угла рассеяш!я, причеil, источник акустических колебаний установлен на основании кюветы, смещенным относительно оси кюветы и собирающей линзы, в фокальíî1(плоскости которой, размещен фотон!рпехгник, расположенньш 33 делптельным зеркалом, Гсдактор М. Аникеева

Составитель А. Н. Бочкина

Текред Л. Я. Левина Корректор О. С. Зайцева

Заказ 397/1372 Изд. № 1097 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Тип. Харьк, фил. пред. <Патент»