Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука

 

Сонээ Советскмн

Соцмалмстммескнэ

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 6061 28

1, S

«« (61) Дополнительное и авт. свил ву (221 Заявлено 05.0 .76 (21)237 с 491/1 й-1 (51) М. Кл.

Я 01 N 29/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный квинтет

Совета Мнннстроа СССР по делам нэсбретеннй и отнрытнй (43) Опубликовано 05 ° 05.78, Бюллетень ¹17 (45) Лата опубликования описания 13.04.78 (53) УДК620.179.1F (088 8) (72) Авторы изобретения

9. -Р. 10. Стрнниннс, Г. — С. С.:1еонавнчюс и В. И. Илгунас (71) Заявитель

Каунасский п.>лнтехннческнй институт им. А«ха«аса Снечкуса (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И СОСТАВА

СРЕДЫ ПО СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение отн зснтся к технике неразрушаюшего контроля резонансным ультраэвуковы, .методом и предназначается для физико-гехнического анализа и контроля качества масел, битумов, густых пищепродуктов, бетонов, плас- тических материалов вблизи точки затвердения, негомогенных жидких смесей.

Известно устройство, в котором для измерения скорости ультразвукч в жидкостях на частотах не ниже 1100 кГц в качестве излучателя и приемника ультразвуковых волн исйользуют пьеэопреобраэователь, имеюшнй форму полого цилиндра, внутренняя н внешняя стенки которого госеребрены. Серебряный слой на внутренней и внешней стен-тб ках прорезан вдоль образующей цилиндра в двух местах, и, такими образом, получены два коаксиальных цилиндрических пьеэопреобразователя - излучаюший н приемный jl).

Наиболее близким по технической сущнос- 0 ти к предложенному является устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука f2), содержащее ультразвуковой генератор переменной частоты, члс.тотомер, осциллограф, нзлучаюший н llpB» Q5

2 емный преобразователи, образуюшие конфокальный резонатор.

Недостаток известного устройства состоит в том, что при измерении скорости ультразвука в сильнопоглошаюших жидкостях в д на па э оне частот 200-1 000 к Гц результат ы измерений содержат значительные погрешности.

Бель изобретения — повышение точности измерений.

Бель достигается тем, что преобразователи выполнены в виде сферических сегментов.

На фятг. 1 показана структурная схема устройствае на фиг. 2 — конфокальный акустический резонатор в разрезе; на фиг. 3 - экспериментальные кривые добротностей: а-цилиндрического резонатора; б-сферического резонатора, Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука содержит ультразвуковой генератор 1 переменной частоты, соединенный со сферическим пьезопреобразователем 2 (излучателем). Сферический преобразователь 3, являюшнйся от6061 28 ражателем и приемником акустических волн, соединен с осциллографом 4, частотомером

S и ламповым вольтметром 6. Пьезопре образователи 2, 3 по,ешены в резервуар

7 с исследуемой средой. Ь

Основной частью устройства являются сферические, хонфокально расположенные пьезопреобразователи 2, 3, закрепленные в металлических изолирующих оболочках 8, жестко, параллельно и соосно смонтирован- 1в ные на держателе 9, заземленные вместе с внутренними посеребренными поверхностями пьеэопреобраэователей, Через оболочки и корпус держателя введены высокочастотные кабели 10, 11 для питании и индикации соответственно.

Устройство работает следующим образом.

9 резервуар 7 с исследуемой жидкостью помешают юстированный при сборке конфокальный резонатор таким образом, чтобы в жидкость были погружены только металлические оболочки 8 с пьезопреобразователями 2, 3, Расстояние между центрами пьеэопреобразователей равно радиусу внутренних дф сферических поверхностей этих пьеэоире образователей, При этом фокусные точки обоих пьеэопреобразователей совнадают и образуется конфокальный акустический резонатор или конфокальный акустический интер- "30 ферометр, При . возбуждении ультразвуковым генератором 1 в пьеэопреобразователе 2 толщинных колебаний в исследуемой среде между обоими пьезопреобраэователями возникают спектры 35 плоских неоднородных волн, которые после однократного отражения сходятся в одном фокусе Р, При изменении частоты ультразвукоього генератора с помощью приемного пьезопреобразователя 3 регистрируют резон н щ сные состояния среды, заключенной между пьезопреобраэователями, Резонансные частоты; фиксируются осциллографом 4, частота ре,зонансных состояний среды определяется частотомером 5,, амплитуда резонансных 4Ь

4 пиков — ламповым чилливольтметром 6. Из полученного ряда резонансных частот находят среднее значение частотного периода А1 резонансных состояний и по известной формуле для интерферометра постоянной длины определяют скорость "с" ультразвука в исследуемой среде:

С=2 ь|, где Ь - базисное расстояние при конфокальном положении пьезопреобразователей (устанавливают экспериментально), .Следует отметить, что при прохождении через собственную резонансную частоту пьеэопреобразователей периодичность резонансных состояний системы несколько нарушается и для прецизионных измерений определенную область частот около исключают.

На графике (фиг. 3) видно, что добротность резонатора со сферическими пьезопр образователями выше, чем с цилиндрическими., Добротность определяют до формуле;

a- — йf

1 где 1о — частота пика; h L - ширина пика, Формула изобретения

Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука, содержащее ультразвуковой генератор переменной частоты, частотомер, осциллограф, излучающий и приемный преобразователи, образующие конфокальный резонатор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, преобразователи выполнены по форме сферических сегментов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.2оЬЬв Е.R Tinego6c3 Ь.,Меаэо ement

of Ье чеСос 1 of. Ьоопа 1п Ьjq jd Лг ап апй Liquid К Ътореп of Ищп pressutes, 3 A, S. А ., 496 0.

2. Авторское свидетельство ¹ 509824, кл, G 01 К 29/02, 1974, 6061 28

dft

« ч

o,w

o,ã

У

ЮО Щ Nf 8N Ф, и ц

4 ий. д

Ъ

Составитель E. Артамонова

Редактор Т. Орловская Техред Э, мужик Корректор Н, Ковалева

Заказ 2411!34 Тираж 1112 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по дслам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4