Измеритель мощности ультразвуковых колебаний

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

-O (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 201276 (21) 2431019/18-28 (g)) Кл.2

G 01 H 3/14 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250480, Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 250480 (5З) ПЖ 534. б (088. 8) (72) Автор изобретения

А.П.Леонтьев

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (71) Заявитель (5 4) ИЗМЕ РИТЕЛЬ МО!ЦНОС ТИ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к технике измерений параметров ультразвукового поля и может найти применение при измерении мощности ультразвуковых колебаний, а также при проверке ультразвуковых аппаратов.

Известен измеритель мощности ультразвуковых колебаний {УЗК), основанный на нагревании звукопоглощающей жидкости и содержащий приемный преобразователь, выполненный в виде сосуда с двойными стенками, крышки, калибровочного нагревательного элемента, устройство для ввода ультразвука и регистрирующий прибор, выполненный в виде капиллярной трубки (1), Иэ-эа выполнения регистрирующего прибора в виде капиллярной трубки мощность УЗК определяетсч по средней скорости подъема уровня жидкости между двумя фиксированными значениями шкалы капиллярной трубки .При отсчете фиксированных значений шкаллы трубки 1,определении расстояния между ними и измерении при этом времени повышения уровня столба жидкости между двумя фиксированными значения и, необходимыми для нахождения скорости повышения уровня жидкости, не исключены ошибки, снижающие точность измерений.

5 Известен измеритель мощности ультразвуковых колебаний, основанный на нагревании звукопоглощающей жидкости, содержащий герметизированный, заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд с крышкой из акустически прозрачного материала, предназначенной для ввода ультразвуковых колебаний, и размещенным в нем калибровочным элементом, дифференцирующее устройство в виде приемной и компенсационной емкостей, сообщенных между собой через регулируемый ламинарный дроссель, и регистратор, сообщенный через приемную емкость дифференцирующего устройства с сосудом (2) .

Однако, в этом устройстне измеряемая мощность определяется по разности уровней границ раздела двух отличающихся по плотности жидкостей, а на результаты измерений влияют понышение уровня жидкости в компенс,— ционной емкости дифференцирующеro устройства и изменения температуры

729453

Со стороны движущейся по ламинарному дросселю 8 жидкости действует на подвижную мембрану 22 дополнительное давление.

Под действием этого,цавления подвижная мембрана 22 емкостного датчика 19 перепада давления прогибается и емкость конденсатора, образованного неподвижной обкладкой 20 и подвижной мембраной 22, уменьшается.

В результате этого частота электрических колебаний, генерируемых автогенератором 23, возрастает.

Поскольку сосуд 9 и дифференцирующее устройство 12 выполнены аналогично и причем включены встречно

)$

5 сосуду 1 и дифференцирующему устройству 4, то тепловое расширение звукопоглощающей жидкости, вызванное поглощением ультразвуковых колебаний, введенных в сосуд через крышку 10, 2О или пропусканием электрического тока через калибровочный элемент 11, приводит к уменьшению частоты электрических колебаний, генерируемых автогенератором 23.

В результате того, что компенсационные емкости 6 и 14 дифференцирующих устройств сообщаются между собой по трубке 17, уровень жидкостей в емкостях в них всегда будет одинаков. Тем самым дополнительные давления, возникающие в результате повышения уровней жидкости в ком0 пенсационных емкостях б и 14, действующие на подвижную мембрану 22, будут взаимно компенсироваться.

Перед началом измерений проводится симметрирование обеих частей измерителя: левой, состоящей из сосуда 1 и дифференцирующего устройства 4, и.правой, состоящей из сосуда. 9 и дифференцирующего устройства 12.

Процесс симметрирования заключается в получении одинаковых изменений частоты электрических колебаний, генерируемых автогенератором 22, 45 при последовательном пропускании через калибровочные нагревательные элементы 3 и ll, равных по мощности электрических токов. Это достигается изменением положения регуляторов

7 и 15 в каналах ламинарных дросселей 8 и 16.

При введении регуляторов 7 и 15 внутрь дросселей 8 и 16 сопротивление течению жидкостей из приемных емкостей 5 и 13 через ламинарные дроссели 8 и 16 растет. При извлечении регуляторов 7 и 15 из дросселей 8 и 16 происходит обратное явление — уменьшение сопротивления течению жидкостей.

60 В соответстзии с этим увеличиваокружающей среды, что не позволяет получить высокую точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что измеритель снабжен сообщенными с регистратором и выполненными идентично пер- вым вторым сосудом и дифференцирующим устройством, компенсационные емкости которых сообщены между собой, а регистратор выполнен в виде связанных общей электрической цепью автогенератора, частотомера и емкостного датчика перепада давлений, каждая из двух измерительных полостей которого сообщена с одним из дифференцирующих устройств.

На чертеже представлен измеритель общий вид.

Предлагаемый измеритель содержит герметизированные, заполненные звуко поглощающей жидкостью сосуд 1 с крышкой 2 из акустически прозрачного материала, предназначенной для ввода

УЗК, и размещенным в нем калибровочным элементом 3, дифференцирующее устройство 4 в виде приемной 5 и компенсационной 6 емкостей, сообщенных между собой через регулируемый посредством регулятора 7 ламинарный дроссель 8.

Кроме того, устройство включает второй идентичный первому герметиэированный, заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд 9 с крышкой 1 размещенными в нем калибрОвочным эле ментом il,âòîðîå идентичное первому дифференцирующее устройство 12 в виде приемной 13 и компенсационной 14 емкостей, сообщенных между собой через регулируемый посредством регулятора 15 ламинарный дроссель 16; трубку 17, посредством которой сообщаются компенсационные емкости б и

14; регистратор 18, выполненный в виде емкостного датчика 19 перецаца давления, имеющего две неподвижные обкладки 20,21 и подвижную мембрану

22, автогенератора 23 и частотомера 24; источники 25,26 питания и цифровой вольтметр 27.

Устройство работает следующим образом.

Излучаемые ультразвуковые колебания поступают через крышку 2 в заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд 1, где энергия УЗК превращается в тепловую энергию жидкости. Пропорционально тепловой энергии возрастает объем жидкости.

Поскольку сосуд 1 представляет замкнутую систему, то появляющийся в результате теплового расширения жидкости ее избыточный объем вытесня ется в дифференцирующее устройство 4.

Далее из приемной емкости 5 по ламинарному дросселю 8 жидкость вытесняется в компенсационную емкость 6, ется или уменьшается значение дополнительного давления, действующего на подвижную мембрану 22, и частоты генерируемых автогенерато729453

Ы„

УЗ ЭЛ д( зл

И вЂ” мощность электрического тока, пропускаемого через калибровочный нагревательный элемент; а f — изменение частоты электрических колебаний при

ДД излучении ультразвуковых колебаний мощностью N где ром 23 электрических колебаний.При проведении измерений одно из плеч измерителя выполняет роль автоматического компенсатора.

После симметрирования измеряют с помощью частотомера 24 частоту электрических колебаний, генерируемых автогенератором 23. Затем от источника УЗК (на чертеже не показан) вводят УЗК и по истечению некоторого времени, например 25 сек... делают опять отсчет показаний частотомера.

Определяется разница fÄ, в показаниях частотомера 24, полученных в начале и конце измерения. Источник УЗК отключается. Через 1-2 мин делается отсчет показаний частотомера 24. Затем с помощью цифрового вольтметра 27 устанавливается на выходе источника 25 питания напряжение, обеспечивающее прохождение через калибровочный нагревательный элемент 2 электрического тока мощностью, по значению близкой к мощности излучаемых до этого внутрь сосуда 1 ультразвуковых колебаний.

Источник 25 питания подключается к калибровочному элементу 3. По истечению установленного времени, например 25 сек, опять снимаются показания частотомера 24. Определяется разница f „. в показаниях частотомера до включения источника 25 пи-. тания и по истечению 25 сек., его действия.

Измеряемая мощность N ультразвука определяется по выражению изменение частоты электрических колебаний при пропускании через калибровочный нагревательный элемент электрического тока мощностью N „ .

Изобретение обеспечивает измерение мощности ультразвуковых колебаний с погрешностью, не более

+ 0,02 Вт + 0,02 И„, что намного выше точности известных измерителей мощности ультразвука.

Формула изобретения

Измеритель мощности ультразвуковых колебаний, содержащий герметизи-, рованный„ заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд с крышкой из акустически прозрачного материала, предназначенной для ввода ультразвуковых колебаний, и размещенным в нем калибровочным элементом,дифференцирущее устройство в виде приемной и компенсационной емкостей, сообщенных межцу собой через регулируемый ламинарный дроссель,и регистратор, сообщенный через приемную емкость дифференцирующего устройства с сосудом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он сн-бжен сообщениыми с регистратором и выполненными идентично первым вторым сосудом и дифференцирующим устройством, компенсационные емкости которых сообщены межцу собой, а регистратор выполнен в виде связанных общей электрической цепью автогенератора, частотомера и емкостного датчика перепада давлений, каждая из измерительных полостей которого сообщена с одним из дифференцирующих устройств.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 119000, кл. G 01 Н 11/ОО, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 468134, кл. G 01 Н 11/00, .1972 (прототип) .

729453

Составитель В.Гордеев

Редактор Л.Народная Техред О.Андрейко

КорректорО Ковинска

Закаэ 1249/35 .Тираж 713

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4