Устройство для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний Советский патент 1989 года по МПК G01H3/10 G01B13/00 G01H1/00 

1

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения амплитуды ультразвуковых колебаний и вибраций в твердых, жидких и газообразных средах.

Известно устройство для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний твердого тела, содержащее прозрачный сосуд с упругой (например, изготовленной из эластичного материала, в том числе резины) нижней гранью, и налитые в него две взаимно нераствоPD to

римые, сильно различающиеся по плотности и цвету жидкости.

Устройство приводят нижней гранью в контакт с колеблющимся телом и судят об амплитуде колебаний по высоте гейзерообразного вспучивания более плотной жидкости.

Недостатком устройства является сравнительно невысокая точность, особенно при измерении малых амплитуд колебаний.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

изобретению является устройство ля измерения амплитуды ультразвуко- ых колебаний, содержащее прозрачный апилляр и шкалу перевода высоты одъема жидкости в рем в амплитуду льтразвуковых колебаний. Нижняя асть капилляра помещена в короткую еталлическую трубку с внутренним иаметром на 0,1 мм превышающим наужный диаметр капилляра.

Недостатком устройства является о, что оно позволяет измерять амплитуду ультразвуковых колебаний только в жидкой среде, причем точность измерений будет определяться физическими свойствами фазы, в том числе ее температурой.

Цель изобретения повышение точности измерений и расширение функид- ональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний, содержащее прозрачный капилляр и шкалу перевода высоты подъема яид- кости в нем.в амплитуду ультразвуковых колебаний, снабжено корпусом из прозрачного материала, «выполненным в виде протяженного многогранника с продольным каналом, в котором размещен с возможностью продольного перемещения вдоль оси канала прозрачный капилляр, закрепленной торцом на конце корпуса цилиндрической камерой, заполненной окрашенной индикаторной жидкостью, прикрепленной к ее свободному торцу эластичной диафрагмой, расположенным на другом -конце корпуса узлом перемещения и фиксации капилляра, щкалой температуры индикаторной жидкости, нанесенной на цилиндрическую поверхность камеры, и кольцом, расположенным на каш лляре, а шкала перевода высоты подъема жидкости в амплитуду ультразвуковых колебаний нанесена на грани многогранника, каждой из которых соответствует заданный температурный диапазон.

1462120

фиг, фиг.

ульт сост (фиг ложе гран ТО ульт корп ненн боко риск 15 ной 5 за мой цу к ку 9 20 элас вбли корп

мног 25 инди замы

пред и со 30 11 с зап пузы верх дел

разл ант дер рас 40 Z-о 16 лен раг рис 45 сим уро кла рез

5Q диа

35

Кроме того, устройство снабжено индикатором вертикального положения, размещенным на противоположном камере конце корпуса.

На фиг, 1 представлено устройство, общий вид; на фиг, 2,3 и 4 - варианты исполнения узла перемещения и фиксации; на фиг, 5 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 6 - сечение Б-Б на

фиг, фиг.

55

1; на фиг, 7 - сечение В-В на 1; фиг, 8 - вид Г на фиг, 1, Устройство для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний (фиг, 1) . состоит из многогранного корпуса 1 (фиг. 7), в канале 2 которого расположен прозрачный капилляр 3, а на гранях 4 нанесены значения амплитуды О ультразвуковых К9лебаний, На торце корпуса 1 закреплена камера 5, заполненная индикаторной жидкостью 6, на боковой поверхности которой нанесены риски шкалы 7 температуры индикатор- 5 ной жидкости 6, Нижний торец камеры 5 закрыт тонкой эластичной Диафрагмой 8 (мембраной), крепящейся к торцу камеры-5 через резиновую прокладку 9, Прозрачный капилляр 3 снабжен 0 эластичным кольцом 10, расположенным вблизи границы камеры 5 и канала 2 корпуса 1,

На противоположном камере торце многогранного корпуса 1 расположен 5 индикатор вертикального положения и замыкающий механизм.

Индикатор вертикального положения представляет собой обычный уровень и состоит из цилиндрической емкости 0 11 с прозрачной верхней стенкой 12, заполненной жидкостью 13, содержащей пузырек 14 воздуха. На прозрачной верхней стенке 12 нанесены круговые деления 15 (фиг, 5).

Замыкающий механизм может иметь различные варианты исполнения. Вариант, представленный на фиг, 6, содержит корпус 16 с двумя продольно расположенными напротив друг друга 40 Z-образными прорезями 17, В корпусе 16 имеется полый цилиндр 18 с укр,еп- ленной в центре его резиновой диафрагмой 19 и двумя цапфами 20 с ребристыми головками 21, расположенными 45 симметрично напротив друг друга на уровне прорезей 17 и резиновая прокладка 22, Конец капилляра 3 снабжен резьбой 23,

Фиксация капилляра 3 относительно 5Q диафрагмы 19 обеспечивается двумя

гайками 24, навинченными на резьбу 23 сверху и снизу относительно мембраны 19 и зажимающими ее на необходимом уровне.

Второй вариант замыкающего приспособления показан на фиг. 3, В этом случае корпус замьшающего приспособления 16 имеет одну продольную L-об- разную прорезь 17 и одну цапфу 20 с

35

51

ребристой головкой 21. Конец капилляра 3 выполнен с буртиком 25 и снабжен круговой пружиной 26. Нижний торец палого цилиндра 18 снабжен резиновым амортизатором 27 с отверстием, соответствующим расположению полостей цилиндра 18 и капилляра 3.

Устройство для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний может быть выполнено в виде авторучки (фиг. 8). Оно отличается от описанных конструкций только строением замыкающего механизма. В этом варианте исполнения«замыкающий механизм состо- ит из кнопки 28 с пазом 29, по форме соответствую1Щ1м рабочему концу 30 стопора 31, подпружиненному плоской пружиной 32 и закрепленному таким образом, что при входе конца 30 в паз 29 кнопки 28, нерабочий конец 33 стопора 31 выступает над поверхностью защрлки 34. Кнопка 28 имеет канал 35, соответствующий диаметру капилляра 3. Верхний конец канала 35 закрыт крьш- кой 36 с резиновой прокладкой 37, укрепленной на круговой пружине 38.

На фиг. 1-8 представлено устройство в нерабочем положении. При этом верхний конец капилляра 3 закрыт ре- зиновой прокладкой 22, нижний конец канала 2 корпуса 1 закрыт эластичным кольцом 10, что исключает выпивание или испарение индикаторной дкости 6 ,из камеры 5.

Для перевода устройства в рабочее положение, капилляр 3 необходимо переместить вниз до упора. Это осуществляется перемещением вниз до упора ребристых головок 21 с последующим их поворотом относительно вертикальной оси устройства, так что цапфы 20 входят в горизонтальные вырезы прорезей 17 и фиксируют капилляр 3 в рабочем положении, при котором его ниж- НИИ конец упирается в эластичную диафрагму 8, а камера 5 через канал 2 корпуса 1 сообщается с атмосферой.

Перевод варианта устройства(фиг.8) в рабочее положение осуществляется нажатием на кнопку 28.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением амплитуды колебаний выбирают шкалу отсчета, для

206

чего по шкале, нанесенной на боковую поверхность камеры 5, определяют высоту подъема жидкости и капилляра 3, соответствующую температуре индикаторной жидкости 6 (в нерабочем положении устройство работает как обычный термометр). В соответствии с показаниями температуры индикаторной жидкости 6 выбирают шкалу отсчета амплитуды на гранях корпуса 1. Кажда шкала может быть расс штана на интервал 10° (например, 10-20, 20-30, 30- 40, 40-50, 50-60). Затем переводят устройство в рабочее положение.

Нижний конец устройства устанавливают на источнике ультразвуковых колебаний вертикально, добиваясь положения пузьфька 14 в центре меньшего круга.

Ультразвуковые колебания через диафрагму 8 передаются стенкам капилляра 3, под влиянием ультразвукового капиллярного эффекта индикаторная жидкость 6 через 1-30 с поднимается на новую высоту, соответствующую амплитуде колебаний вибрирующей поверхности. Регистрируют эту высоту и по выбранной шкале перевода высоты подъема жидкости в амплитуду ультразвуковых колебаний определяют последнюю

Резиновая прокладка 9 предупрежда- .ет передачу ультразвуковых колебаний стенкам корпуса 1 вустройства, а также ультразвуковое повреждение рук исследующего.

После окончания измерений переводят устройство в нерабочее положение выводя из зацепления цапфу 20 за ребристые головки 21 и переводя ее в положение, изображенное на фиг. 1-3, или нажимая пальцем на конец 33 стопора 31 .

Использование индикаторной жидкости 6 с постоянными физико-химическими свойствами и учет ее температуры по- зволяет обеспечить единообразные условия измерения амплитуд и тем самым :повысить точность измерения. Кроме того, устройство может быть использовано при регистрации амплитуд источников колебаний, расположенных как в жидкой, так и воздушной средах, за счет чего расширяются функциональные возможности устройства.

Фи. г

CpL/2. /

Фuz.3

Фи Ч

А А

2/

(рие. 6

1462120

В ид Г

3

В - В

Фиг. 7