Устройство для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N13/02 

ром 2, индикатор 4, подключенный к блоку 3, преломляющий звуковод 5, выполненный в виде треугольной призмы с углом 0, одна грань которой акустически контактирует с пьезопреобразователем 1, звуковод 6 поверхностно-продольных волн, выполненный в виде призмы с углом в , акустически гсонтактирующий своим основанием с зву- ководом 5, так что наклоненные грани обоих звуководов 5 и 6 находятся напротив друг друга, исследуемую жидкость 7, свободная поверхность которой совмещена с зоной выхода поверхностно-продольных волн, находящейся на наклонной грани звуковода 6, отражатель 8, плоскость которого перпендикулярна свободной поверхности исследуемой жидкости 7, и микрометрическое приспособление 9 для отсчета длины перемещения отражателя 8.

Угол в звуковода 5 выбран исходя из условий возбуждения поверхностно-продольных волн в звуководе 6 максимальной интенсивности, которое выражается формулой

6 arc sin С/Срь

где в- угол падения продольный волн, излучаемых пьезопреобразователем 1, на звуковод 6;

С - скорость продольных волн, излучаемых пьезопреобразователем 1;

CPL скорость поверхностно-продольных волн, возбуждаемых в звуководе 6, преломляющихся под углом в в последнем, зона выхода которых совмещена с свободной поверхностью жидкости 7, а направление их распространения перпендикулярное наклоненной грани звуковода 6, которая с границей раздела звуководов 5 и 6 образует угол , выражаемый формулой в) 63,5 + + 20,8 v , где v - коэффициент Пуассона материала звуковода 6.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1, подключенный к генератору 2 излучает продольные ультразвуковые волны 10 в преломляющий звуковод 5, которые падают под углом в на границу раздела звуководов 5 и 6, возбуждая в звуководе 6 поверхностно-продольные волны максимальной интенсивности. Эти поверхностно-продольные волны 11 преломляются в звуководе 6 под углом Q и падают перпендикулярно на наклонную грань звуковода 6. При помещении жидкости в измерительную камеру до такого уровня, что бы зона выхода поверхностно-продольных волн 11 совпадала с свободной поверхностью жидкости 7, в последней возбуждаются капилярные волны 12, которые распространяются в горизонтальном направлении до отражателя 8, отражаются от него и возвращаются обратно этим же путем в горизонтальном направлении, затем в звуководе 6 трансформируются опять в поверхностно-продольные волны,а на границе звуководов 5 и 6 трансформируются в продольные волны, распространяющиеся в

звуководе 5, которые принимаются пьезопреобразователем 1. При плавном изменении расстояния х между отражателем 8 и наклонной гранью звуковода 6 можно получить стоячие капилярные волны на свободной поверхности жидкости 7. В этом случае

х - , где п 1, 2, 3, А - длина капилярной

волны. Изменение расстояния х осуществляют с помощью микрометрического приспособления 9 и по показаниям индикатора 4 известным методом находят моменты возникновения стоячих капилярных волн в жидкости 7, т.е. регистрируют кривую реакции. Если при изменении х на величину Дх индикатором 4 зарегистрируют п максимумов или минимумов силы тока, то длину капилярной волны определяют по формуле

30

Я

2Дх Дп

Коэффициент поверхностного натяжения а определяют по формуле

о

2л

где р- плотность исследуемой жидкости 7; f частота капилярной волны (генератора);

g - ускорение силы тяжести, равное 9.81.

Подставляя в последнюю формулу зна- чение длины капилярной волны, получаем, что

(Ax)

50

(Л)-д(Дп).

При выполнении преломляющего звуковода 5 в виде жидкостной призмы, для которой в качестве жидкости использована вода, а звуковода поверхностно-продольных волн 6 - из полистирола, то угол в 42°15 , угол #1 70°40 при комнатной температуре 18°С. Формула изобретения Устройство для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости,

включающее камеру с исследуемой жидкостью, генератор электрических сигналов и индикатор, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, оно содержит пьезоэлектрический преобразо- ватель, преломляющий звуковод продольных акустических волн в виде треугольной призмы и звуковод поверхностно-продольных волн, причем к выходу генератора электрических сигналов подключен элек- трический вход пьезоэлектрического преобразователя, который акустически последовательно через треугольный звуковод продольных акустических волн и звуковод поверхностно-продольных акусти- ческих волн соединен с камерой с исследуемой жидкостью, при этом преломляющие углы треугольного звуковода продольных волн в и звуковода поверхностно-продольных волн 6 соответственно равны

в arc sin

CpL

01 63.5 + 20.8 v

где 0-угол падения продольных акустических волн на границу с звуководом поверхностно-продольных волн;

С - скорость продольных акустических волн в треугольной призме (в преломляющем звуководе продольных акустических волн);

CPL - скорость поверхностно-продольных волн в звуководе поверхностно-продольных волн, направленных из торцевой плоскости последнего в зону соприкосновения ее со свободной поверхностью жидкости;

V- коэффициент Пуассона материала звуковода поверхностно-продольных волн.

Изобретение относится к исследованию физических параметров жидкостей и может быть использовано как для исследования электропроводных, так и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретения - упрощение процесса измерения при исследовании неэлектропроводных жидкостей. В устройстве возбуждают на поверхности исследуемой жидкости капиллярные волны и измеряют длину волн и их частоту. Капиллярные волны возбуждают поверхностно-продольными волнами, их получают за счет падения продольных волн из преломляИзобретение относится к исследованию физических параметров жидкостей, в частности поверхностного натяжения, и может быть использовано при исследовании как электропроводных так и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретения - упрощение процесса измерения при исследовании неэлектропроводных жидкостей. ющего звукопровода, выполненного в виде треугольной призмы с углом 0 arcsinC/CpL, на звуковод поверхностно-продольных волн, где 0- угол падения продольных волн; С - скорость продольных волн в преломляющем звуко- воде; CPL-скорость поверхностно-продольных волн в звуководе последних, и направленными из торцевой плоскости этого звуковода в зону соприкосновения ее со свободной поверхностью жидкости. Длину капиллярных волн измеряют, применяя формулу А 2(Дх/Дп) , где Дх х- изменение расстояния х отражателя от торцевой плоскости звуковода поверхностно- продольных волн; An - изменение числа п экстремальных значений силы тока или напряжения индикатора, полученное при изменении х на величину А х. Звуковод поверхностно-продольных волн выполняют в виде призмы с углом в, образованным рабочей гранью призмы и гранью акустически контактирующей с преломляющим звуководом, величину угла в выбирают согласно формуле4 в 63,5-20,8 V, где v - коэффициент Пуассона материала звуковода поверхностно-продольных волн. 1 ил. На чертеже схематически изображено устройство. Устройство содержит приемно-излуча- ющий пьезопреобразователь 1, высокочастотный генератор 2 непрерывных колебаний, к которому подключен пьезопреобразователь 1, блок 3 детектирования и усиления принятых колебаний, соединенный с пьезопреобразователем 1 и генерато(Л С ON О 00 VI О ON

1/

tz