Способ измерения интенсивности ультразвукового поля в жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01N29/02 

Целью изобретение; является повышение точности Гзмерония.

Постаоленнзя цель достигаетпя тем, пв мзвестгсм способе иймепзния имтенсизност.1 ультразаукового р ж /гдкостп, згключзющемся в тем, что : жидкость устанавливают капилляр, возбуждают &

жидкости уПруГМе КОЛебЗНЬ-Я, Ь1-;МСрГ;ЮТ

скорость nepofvieiMCriHi межфззиой в капилляра л по скорссти опгеделя;от ийтвгсивность со дзваектого ультразвукового ПОЛИ, е качества мех фазной феницы используют крист&.г.личйский фпо;-т, возникеЮ1.ций при з«пол еи1)И капид.пярз дi1ымt;гpc 3-5 мм грозр Ч1-;цм paciuiyeow при его крмсталлизз14;.-П1. расплаплеч-лк с остсБлекмем затрааки, тйр.ШСггтириоан п; с одьойремонны переохлажден Шн по:.: воздейС1Бии ультразвуковых колеба ий.

ССОрость перемещения кр;1сталл1.14с;скою при постояинсм пер8и/;:,яждепии расплава и зэпая иом (закрыом) кзпилляре дwaмзтpo 3 - 5 i- однозначмо связана с интенсивностью ультр;.:звука. Объясняется гто следующим образо. Зев;:симость Сг(орости перемеиденин межфазюй птаницы от инт(5нскпмости ультозз у- обу; ловлвгЭ кавитачионнь процессом, которы- ; прогег-ает на кристрЛЛ...5 фронте, где выделяется газ, озиду того, его рзстБОр мость D таердой Фазе ниже, ме о 5 ;/дксй, 3 результате лйиттационисио схлепьтантя пузырькор, ыдйгли шихся -л позерхкссти тзердой фазы, проИСХОД1-ГГ сткалыван о от ь-ее и аыброс :i расплав гИгожествз : ристт лп1-:еск. эатравох. Они, раграстаяоь, запол 5ЯОт cf:-ение . кагзилпяоэ, что приводит к скорости криг;талл11ческого фронта. Че;- И51тенс внссть ультрз: йу(;а, тем г-вныне критическийра/диус гйзового пуль-ры з (ядра кавктйции) и чй:цо трл ;схпдпг прсцес,;

СХЛОПЫВбНИЯ, что «IHii.oT ;( рОСТу C :C;jOC i

кристаллического фронта,

Если AMSNi Tp капклл.нрз ма;-ьше 3 лм. то скорость крУ Ст8л;;нческого фпоит мэ -участках лрптяжемгюстьо s iD г-.5м эоепроизБодитсй с ошибкой до 50%. npyt d 1 наблюдаются случаи останоаки кристйллугческого фрогчта, так как ив межфайной границе появляются пузырьки газЕ.. заполняющие все сечекме кнпилллрй. Когда d В E.iM форм .фуетС; еустойчивый pii гзплический фронт из отдельных чавитацнснных Быбросоа затраючнь Х кристаллсп в в;.16 шнуроз.

ЗертикЁльное пслох емие кзпилл ра в исследуемой среде оогпр01-1зводи «и ф л с прует дмффузмиз газа внерх от -.зжфазкой границы, где концентрация его выше

.непрерывного выделэния р процессе пере гг-щвния : ристалли бского фронта.

По одинаковых условиях порог S HTe -iCi-iBeiocTM, npv-- которой наци)-)аетср ка:HiaiJK i, ..- выше, вм мямы.ис пэдмус г,-зопых пузырьков, в жидкостях, сообщаемых с .зтмосфер-й у, используемых прототипе j;i соста( порядка одного .ликрометра, S 3 предлйгаег-см спосс с- на кристзлпичэ:;-( фронте вь деп;;ются газовые пузьфьки, достмгагоидие тысяч;/ ми:;рометро з, которые можно видеть сгсосруженны;.: глазом. По этому г.,а. 3аеь ь й сг-особ :озво.а;1ет измерит ;.-пГге(С;Лвио1Тгь в 6ол«е uji-фоком дизпаз-оие, чем прототип.

Б прото :па титенсиаиссть кав гациоьжого npOLiaccD в жидкости, сообщаемой с с мог 8рой, со сроменем ослабезаег. та; .О. yм8: ьuJa::тcя количество -пео каеитэц -П4 ;,м1и роскс Птч5Ск;::: тузь рьков). На этот процесс тукЖ B/iir-GT :1зксг)ение темпера-. туры жидкости вслесствме поглощенил ею dCTH знэргии ультразаукочых колебг:ний. Все это Poiii-i aeT то нпсть.

Б предлагазмом способе кавитрционнь;й npoijocc, 3 значит к скорость перо иещен 1,.рис га л/; и чес ко г ифрснтй

оооодс:л -0-:сй ГиЗОб: с/у; - узыу;,сами, котоpiH.-: г;Ь даллются iC мессфпсиой гочиице с

OJU-i -i3KOt 04 СК;рОСТ,0 npti ПОСТОЯННОЙ ТеМперзтуре. точиос-ь пре-,лз;се-Юго

:-ЭТОДС ис::Ле.

пред/ агае..1ом спссоПз не требуются CiCe ;b для регул-фований д-5«ле :1.1я и измерения мйксимзл:.;;ой скорости быстро пр текающих проиессо-т K.KOBhih является одъеи жмд чОстм d ;%ап1,, поэтог/ у он реал1-с уетси проще.

ConocTaci-.тельный анализ с прототипом показыоает, что прзАлаг;.:Омый способ измерения 1,1нтенси ;-ос.1 ультрзз укового : -:i: отл15чает1:л тем. что |;апИ ляр предварительно сг-- оняют рг сплаэом, например .. : ристаллизуют расплав, герметим;,руют капилляр с обоих г онцов, аатем рзс-паэлйЮ содержимое с одного конца, остпвЯйя с друпго ег; коицз кристалл11ческую затрзйку, оертикальмо рЗомещэют капилп,(р 3 -Р:;рмостэгируемой жидкости при одноеременнсм переохлаждении D мем расплава, и.змсряют скорость паремещения кристаллического фронта и по градуьровочой кривой определяют ;;;тенсизность упьтрасвукового поля.

На фиг. схемэ а.1чно у зображенс усройстйо для осущестЕления nnsAj.araep. способа измерения инте-юивнести ультгаrjfiVKOEioro поля D жидкости; ма фиг.2 - Гг:;адумрогючная коирзй зг амсимости скорости

перемещения С/) кристаллического фронта салола от интенсивности (i) ультразвука.

Устройство содержит каглшляр 1 диаметром, например 4 мм и длиной 120 мм. На капилляре 1 нанесены сантиметровые P-IKTки, Каг.илляр 1 размещен в термостат ируемой бане 2, представляющей собой прозрачную ванму с жидкостью, например водой, у боковой стенки котоосй расположен источник 3 ультразвуковых колебаний. Устройство включйвт также термостат и секундомер (не показано),

П р и м е р. 3 капилляр 1 укязанчих размеров взели салол при . Сйлол имеет тегипературу плавления « спссоиен переохЛа ;ф,аться. При комнатной темпзраTVpo (25°С) 8 капилляр ввели кристаллическую затравку и закристеллизовали его содерхи,мое. Затем капиллнр 1 с обоих концов reDMBTii-iecKH закрьли. С одного сапил/1;,рл 1 кристаллическую расплавляют, нагревая его, напримго, над электроплиткой, э с другого .чонца капилляра 1 оставляют для згтравки крмстзллизованяь й столбик салола длиной 10 мм. . капилляр 1 верт1/ ально устанавл лвают з 5зию 2, тер здстатируемую при . При этом переохлаждение салола (ДТ) равно 20гС,так как температура плавлени салола равна . Затравку ресползгают в нижней части капилляра 1. Излучателем 3 возбухдают ультразвуковые колебания в переохлаждаемом расплаве салола, Кристаллический фронт в салоле первг- ещается снизу езерх. Скорость его перемещения опрэделяют с помощью секундомера и меток на капилляре 1, В трех после,цоБа ельных опытах при прочих одинаковых условиях получены следующие значения скоростей: Vi 1 ,OS мм/с, ,20MM/c, УЗ 1,11 мм/с.

Средняя скорость Vcp 1,13 мм/с. Пи градуировсчной кривой (фиг,2) определяем интенсивность i ультразвукового поля и излучателя 3, i 2 .10 Вт/м.

Это значение хорошо согласуется сданными, полученными калориметрическим методом.

В качестве расплава, вводимого в капилляр, кроме салола можно использовать тимол, азотно-кислый кальций и другие прозрачные вещества, имеющие температуру

плааления не более 100°С и дающие в капиллярах диаметром 3 - 5 мм устойчивый кристаллический фронт при переохлаждени1 до 20 - 30°С.

Использование предлагаемого способа

по сравнению с известным (прототипом) имеет с.пе,цующие преимущества; сохранение неизменной концентрации газа втермостэтируемом расплаве в процессе кав ггдци 5, что позьлиает точность способа.

Испо;:ьзование скорости перемещения криста. лического фронта для определения пнтгьсивности ультрйзвукового поля позйолйвт расширить диапазон измерения, Использование длп измерения скорости перемзщения кристаллическо1о фронта секунAOMspa и сантиметровой шкалы значительно упрощает приборную реализацию способа, а также трудоемкость выполньг:ий операций.

.

Формула изобретения

Способ измерения интенсивности ультразвукового поля в жидкости, заключающийся D том, что в жидкость устанавливают капиллгф, возбуждают в жидкости упругие колебания, измеряют скорость перемещения межфазной границы в капилляре и по

скорости определяют интенсивность создаааемого ультразвукового поля, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в качестве межфазной границы используют кристаллический

фронт, возникающий при заполнении капилляра ди.метром 3 - 5 мм прозрачным расплавом при его кристаллизации, расплавлении с оставлением затравки, термостатировании с одновременным

переохлаждением при воздействии ультразвуковых колебаний,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интенсивности ультразвукового поля 8 жидкости. Целью изобретения яв-ляется повышение точности измерения. Цель достигается за счет того, что капилляр диаметром 3-5 мм предварительно заполняют прозрачным расплавом, кристаллизуют расплав, герметизируют капилляр, расплавляют кристаллический столб с одной стороны, оставляя с другого его конца кристаллическую затравку, размещают капилляр в термостатируемую жидкость, при этом одновременно переохлаждают расплав. Излучателем возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют скорость перемещения кристаллического фронта в капилляре. Интенсивность ультразвукового поля определяют по кривой зависимости скорости перемещения кристаллического фронта от интенсивности ультразвукового излучения. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интенсивности ультразвукового поля.Известен способ оп(эеделения интенсивности ультразвукового поля по данным измерения температуры жидкости, в которой он распространяется.Недостатком способа является сложность технического исполнения и отсутствие возможности измерить интенсивность ультразвука в малых объемах жидкости или через небольшие площади.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения интенсивности ультразвукового поля в жидкости, заключающийся в том, что в исследуемую среду ус- танавливают капилляр, увеличивают давление в капилляре, возбуждают кавитацию под торцом капилляра и измеряют максимальную скорость поднятия жидкости по капилляру при увеличении давления в ка-пилляре. Затем по тарировочной кривой зависимости интенсивности ультразвука от максимальной скорости поднятия жидкости по капилляру определяют искомую величину.Недостатком этого способа является ограниченный диапазон измерения, так как может быть измерена лишь интенсивность, превышающая порог кавитации для данной жидкости. Точность указанного способа невысока ввиду того, что интенсивность кави- тационного процесса в жидкости, сообщаемой с атмосферой, со временем ослабевает, так как постепенно уменьшается количество ядер кавитации. Кроме того, действие ультразвука увеличивает температуру и изменяет концентрацию растворенного газа. Для реализации способа-прототипа требуется сложное аппаратурное обеспечение (компрессор, измеритель максимальной скорости и другие устройства, усложняющие способ).

340J Sffi

«i

n I

80 iQO 110 4cj 60 t lO wi/fc Фмг.1