Способ определения скорости ультразвука в жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01H5/00 

00

С

Изобретение относится к акустооптиче- ским методам и устройствам для физических исследований, в частности измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в кавитирующих прозрачных жидкостях. Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений скорости ультразвука в жидкости за счет измерения периода возникновения максимумов или минимумов сонолюминесценции. Способ обеспечивает измерение скорости ультразвука в жидкости, используя зависимость интенсивности сонолюминесценции от высоты столба жидкости, кратной половине длины волны ультразвука, и известную частоту этого колебания,а устройство для его реализации в качестве приемного элемента использует оптико-электронный преобразователь. 2 ил

Изобретение относится к акустооптиче- ским методам и устройствам для физических исследований, в частности для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в кавитирующих прозрачных жидкостях.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности измерения скорости ультразвука в жидкости за счет измереи-ия периода возникновения максимумов или минимумом сонолюминесцен ии

На фиг, 1 показана олок-ехемз устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график определения периода Т сонолюминесценции, полученный при помощи предлагаемого способа.

Устройство содержит акустическую камеру 1 цилиндрической формы, дном которой является плоский пьезопреобразователь 2, возбуждаемый стабилизированным по частоте и амплитуде генератором 3 высокочастотного напряжения, юстировочное устройство

4, капельницу-емкость 5 с регулируемой подачей жидкости в акустическую камеру, фотоприемник 6, источник 7 питания фотоприемника, регистратор-самописец 8, кольцевой канал 9 для термостатирования жидкости в акустической камере, термостат 10, канал 11 подачи жидкости в камеру с прижимным устройством 12 для герметизации акустической камеры 1, затвор 13, отделяющий фотоприемник 6 от источника излучения - жидкости, и вентиль 14.

Способ определения скорости ультразвука в жидкости осуществляется следующим образом.

Акустическую камеру 1 заполняют точно замеренным объемом исследуемой жидкости (10-15 мл), после чего ставят прозрачное окно, герметизируя тем самым акустическую камеру (необходимое условие для поддержания постоянства объема исслеуемой жидкости особенно при испытаниях изотерм или летучих жидкостей) Кольцевую каVI

О

ю

00

о

меру 9 соединяют с термостатирующим приспособлением 10 и прогоняют по кольцевой камере хладо или теплоагент, создавая и поддерживая заданную температуру исследуемой жидкости на все время испытания. Стыковка фотоприемника и акустической камеры - светонепроницаемы. Поэтому перед началом исследований затвором 13 открывается светопроницаемый канал между фотоприемником и акустической камерой. Одновременно включаются регистратор-самописец и генератор 3 высокочастотного напряжения, подающий на пьезопреобразователь 2 постоянную интенсивность ультразвука. Под контролем регистратора-самописца по максимуму регистрируемого сигнала котировочным устройством 4 добиваются параллельности плоскостей излучателя и отражающей поверхности жидкости. Внутреняя полость акустической камеры 1 через канал 11 соединена с емкостью 5 исследуемой жидкости, которую в процессе исследования подают в камеру равномерно каплями. В исходном состоянии вентиль 14 подачи жидкости закрыт. Открыв вентиль 14, начинают хронометраж времени исследования (t), необходимый для расчета скорости приращения высоты столба жидкости ( b/t). При определенных значениях высоты столба

жидкости (п), когда h п (Я- длина волны,

п - целое число) в объеме жидкости акустической камеры возникает стоячая волна, сопровождающаяся перераспределением энергии колебательных движений в пучностях и узлах, что ведет к изменению интенсивности сонолюминесценции. Периодичность этого волнообразного процесса регистрируется фотоприемником 6 и отображается на диаграммной ленте регистратором-самописцем 8, имеющим постоянную скорость протяжки диаграммной ленты.

Зарегистрировав несколько периодов колебаний сонолюминесценции, прекращают исследование, синхронно перекрывая вентиль 14 и фиксируя время окончания регистрации. При помощи мерной бюретки замеряется прирост объема жидкости ( Д V) за время исследования (t). AV Vk- VH. где VK - конечный объем;

VH начальный объем.

Максимумы сонолюминесценции, соответствующие стоячим волнам в жидкости акустической камеры, повторяются через

промежутки времени, равные приращению высоты столба жидкости на 1 /2Я .

Д V Т S t ;

t

- скорость приращения объема жид0

5

0

5

0

5

0

5

кости, пропорциональная скорости приращения высоты столба жидкости, S const:

S - площадь сечения акустической камеры;

Т - период одного полного колебания сонолюминесценции на диаграммной ленте.

Скорость же ультразвука определяют по соотношению

f. где f - частота генератора ультразвука.

Применение предлагаемого способа обеспечивает более высокую точность измерения скорости ультразвука за счет непрерывного и равномерного поступления в акустическую камеру объема исследуемой жидкости капельным путем с синхронной записью периодичности изменения светового потока сонолюминесценции.

Формула изобретения

ультразвуковых колебаний, соединенный с ним излучатель и схему регистрации, отличающееся тем, то оно снабжено установленным над камерой соосно с излучателем оптикоэлектронным приемным

преобразователем, соединенным со схемой регистрации.

t (мгн)