Устройство для определения кавита-ционной прочности жидкости

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ij834496

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170779 (21) 279б997/18-10 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.з

6 01 Н 29/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300581. Бюллетень Ио 20

Дата опубликования описания 3005.81 (53) УДК 534.232 (088. 8) (72) Авторы изобретенйя

А.В.Кошуков и A.Í.Pàçóìîâà (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАВИТАЦИОННОИ

ПРОЧНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к ультра- звуковой технике и может быть приме нено для исследования кавитационных свойств жидкости, а также в системах. регулирования выходной мощности генераторов, возбуждающих гидроакустические излучатели.

Известны устройства. для определения кавитационной нрочности жидкости, включающие акустический излучатель, генератор, приемник акустического давления, фильтр, детектор и схему вычитания, основанные на ин:пользова нии таких факторов; как регистрация порогового значения интенсивности кавитационных шумов и регистрация порогового значения коэффициента нелинейных искажений кавитационного сигнала (1) и (2) .

Недостатком укаэанных. устройств является малая точность определения момента наступления кавитации. Это объясняется тем, что основным фактором, по которому судят о ее наступлении, служит наличие шумов -кавитации, которые в начальной стадии ее развития имеют малый уровень, а следовательно, требуют эначительиоГо усиления. Учитывая нестабильность усилительным устройств, процесс уси е ления создает дополнительные погрешности. Кроме этого, эти устройства основаны на определении характерис- тик .звукового поля излучателя с помощью акустического приемника, расположенного вблизи поверхности излучателя и имеющего самую высокую погрешность измерения по сравнению . с погрешностями других элементов схем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . устройство для определения кавитационной прочности жидкости, содержащее генератор, акустический излучатель, подключенный к выходу генератора, :схемой вычитания, к выходу которой ,подключен регистратор, а также включенные последовательно в цепь напря26 кения генератора фильтр и детектор, выход которого подключен к одному . ыэ входов схемы вычитания, при этом устройство содержит канал излучения .и канал приема, включающий приемник акустического давления. Устройство определяет момент наступления кавитации по эффекту нелинейной зависимости напряжения первой гармоники основной частоты на приемнике акусЗО. тического давления от напряжения пер834496 вой гармоники основной частоты на

I выходе задающего генератора (3) .

Недостаток этого устройства также заключается в малой точности определения момента возникновения кавитации, Это объясняется тем, что оценка момента возникновения акустической кавитации осуществляется с помощью приемника акустического давления, точность измерений которого ограничейа точностью стандартных акустических измерений.

Цель изобретения — повышение точности определения момента наступления кавитации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор, 15 акустический излучатель, подключенный к выходу генератора, схему вычитания, к выходу которой подключен регистратор, а также включенные последовательно в цепь напряжения генератора фильтрЩ и детектор, выход которого подключен к одйому их входов схемы вычитания, снабжено трансформатором тока, первичная обмотка которого включена в токовую цепь генератора, а также пос- 25 ледовательно соединенными дополнительным фильтром, дополнительным детектором и компаратором, выход которого . соединен со вторым входом схемы вычитания, при этом вторичная обмотка б трансформатора тока подключена ко входу дополнительного фильтра.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— эквивалентная схема акустического излучателя.

Устройство содержит генератор 1 с акустическим излучателем 2, В выходную цепь напряжения генератора включены последовательно соединенные фильтр 3 и детектор 4, а в выходную 40 цепь тока — трансформатор 5 тока, вторичная обмотка которого соединена с последовательно включенными дополнительным фильтром 6, дополнительным детектором 7 и компаратором 8. Кроме того, устройство содержит схему 9 вычитания, к одному из входов которой подключен детектор 4 цепи напряжения, а ко второму входу — дополнительный детектор 7 цепи тока. Выход схемы 9 вычитания подключен ко входу бло) а

10 регистрации.

Эквивалентная схема акустического излучателя содержит сопротивление 11 излучения(— -), сопротивление 12 элект-55 ромеханических потерь(— Я), эквивалентную гибкость 13(-„.+, эквивалентную массу 14(--+), сойротивление 15 электрических потерь (Ra< ), электри-. ческую емкость 16 (

В качестве информационного критерия момента наступления кавитации ис пользуется эффект нелинейного уменьшения внутреннего сопротивления акус- 6g тического излучатели в процессе акустической кавитации, что происходит по следующей причине.

Увеличение излучаемой акустической . мощности приводит к тому, что.механические найряжения, возникающие в водной среде при излучении, достигают величины, превышающей предел механической прочности среды, в результате чего йроисходит разрыв ее плотности и образование парогазовых полостей. Эти полости уменьшают волновое сопротивление среды 9 (где 9— плотность среды, а С вЂ” .скорость зву" ка в ней) в основном за счет падения величины С, что в конечном итоГе сказывается на величине сопротивления излучения акустического излучате-. ля, которая прямо пропорциональна волновому сопротивлению р . В связи с тем, что сопротивление излучения входит в эквивалентную схему акустического излучателя, то общее внутреннее сопротивление его с наступлением кавитации также уменьшается.

Уменьшение внутреннего сопротивления акустического излучателя, фикси- рующего наступление кавитации, можно отметить, лишь определив отношение напряжения в цепи излучателя к величине тока, протекающего через него.

Устройство работает следующим образом. б

С генератора 1 подается воз буждающее напряжение на акустический излучатель 2, внутреннее сопротивление которого в докавитационном режиме не изменяется. В цепи напряжения с помо.щью фильтра 3 выделяется сигнал первой гармоники основной частоты, который затем детектируется и поступает на схему 9 вычитания. В цепи тока на вторичной обмотке трансформатора 5 развивается напряжение, пропорциональное протекающему через акустический излучатель току. После .этого с помощью дополнительного фильтра 6 выделяется сигнал первой гармоники основной чаатоты, который затем детектируется.и поступает на компаратор 8.

Роль последнего состоит в том, чтОбы в отсутствие кавитации уравнять напряжения в цепи тока и цепи напряже— ния. В результате этого в отсутствие кавитации сигнал на выходе схемы вычитанйя равен нулю.

С началом кавитации сопротивление излучения акустического излучателя, а следовательно, его внутреннее сопротивление начинает уменьшаться. Напряжение, подаваемое на излучатель, при этом падает, а ток, подводимый к нему, а значит, и напряжение на вторичной обмотке трансформатора 5 увеличивается и на схеме вычитания вырабатывается разностный сигнал, свидетельствующий о наступлении кавитации, который и фиксируется блоком 10 регистрации.

834496

Формула изобретения фиг. 2

Составитель Е.Литвинов ,Редактор: Т.Мермелштайн Техред, M. Голинка Корректор Г.Решетник Заказ 4058/65 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул..Проектная, 4

Фильтры 3 и 6 обеспечивают получение на их выходе стабильного, стационарного сигнала первой гармоники основной частоты.

Ю

Повышение точности определения мо мента возникновения кавитации в пред5 .лагаемом устройстве достигается тем, что исключается измерение с помощью приемника акустического давления.

Например, если суммарная погрешность из;вестного устройства определяется погрешностью приемника акустического давления и составляет (учитывая, что погрешность всех входящих в него элементов, за исключением приемника акустического давления, не превышает 0,01) примерно 26%, то суммарная погрешность предлагаемого — ЗЪ, 20

Устройство для определения кавитационной прочности жидкости, содержащее генератор, акустический излучатель, подключенный к выходу генератора, cxewy Вычитанияр к выходу которой под ключен регистратор, а также включенные последовательно в цепь напряжения ,генератора фильтр и детектор, выход которого подключен к одному из входов схемы вычитания, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности определения момента наступления кавитации, оно снабжено трансформатором тока, первичная обмотка которого включена в токовую цепь генератора, .и также последовательно соединенными дополнительным фильтром, дополнительным детектором и компаратором, выход которого соединен со вторым входом схемы вычитания, при этом вторичная обмотка трансформатора тока подключена ко входу дополнительного фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3757288, кл. 340-5, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР.В 545923, кл. G 01 N 29/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2626350/25-10, кл. G 01 N 29/00, 1978. прототип).