Устройство для исследования процесса акустической кавитации Советский патент 1977 года по МПК G01N29/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА АКУСТИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть применено для исследования особенностей кавитационных процессов, происходящих в рабочей зоне различных устройств жидкостной ультразвуковой техно™ л or ИИ. Известны устройства для исследования процессов кавитации в жидких средах, содержащие широкополосный приемшж акустического давления, широкополосный усилитепь фильтр первой гармоники инициирующего аку стического поля, измеритель отношения напряжений и индикатор l . Известно также устройство для исследования процесса акустической кавитакии, включающее широкополосный приемник акустичес кого давления, широкополосный усилитель, с.опряженно перестраиваемые фильтр ury v50o6разного сигнала и фильтр первой гармоники ишшиирутошех о сигнала, квадратичные детекторы обоих сирналов, измеритель отношения напряжений и индикатор 1.2 . Однако известные устройства имеют не достаточные точность и динамический диапазон измерешгй, обусловлехшые невозможн| стью разделения сигналов газовой и паровой кавитации и интенсивными колебаниями, газонаполненных кавиташюхшых пузырьков на гармон1-1Ках основной частоты инициирующего акустического излучения, т.е. на тех же частотах, на которых наиболее вероятно паразитное возбуждение излучателя. Целью изобретешш является повышение тошости и расширение динамического диапазона измерений. Для этого в устройство введены интеграторы, включенные между квадратичными детекторами и измерителем отношения напряжений, широкополосный ycилитev ь снабжен устройством для автоматической регулировки усиления, а фильтр шумообразного стенала вьтолнен rpe6eH4aTbnv с подавлением гармоник хояебашы основной частоты инициирующего . На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Устройство для исследования процесса акустической кавитации содержит широкополосный точеч ьш приемник акустического давления 1, подключенный к входу широкопполосного усилителя 2, выход которого соединен с входами гребенчатого фильтра шумообразного сигнала 3 и фильтра первой гармоники инициирующего излучения 4. К выходам фильтров 3 и 4 последовательно подключены идентичные квадратичные детекторы 5 и G II интеграторы 7 и 8. Выход интегратора 7 канала шумообразного сигнала под ключен к числитепьному входу устройства 9 иредназкаче1шого для измерения отношения напряжений, а выход интегратора 8 канала первой гармоники инициирующего сш налак 3HaMeHaTenbnoiviy входу устройства 9. К выходу устройс1В-а 9 по,аключен индикатор 10, а к выходу фильтра 4 - индикатор 11, Устройство работает следуюшдм образом. Ка выходе широкополосного точечного приемника 1, помещенного в кавитационное акустическое поле, создаваемое ини циирующим акустическим излучением, получается ЭчЧектрический сигнал, состоящий из двух составляющ1-1х: шумообразной U ц, , обусловливаемой кавитацией, и составляющей 1шициируюшего акустического излучения .u, где и (Т1 1, 2,3, . . .)напряжение гармоник инициирующего сигнала. Гребенчатым фильтром 3 из суммарного сигнала выделяется составляк щая U щ , а фильтром 4 - первая гармоника инициирующего сигнала Us . Шум о образная составляющая квадратируется детектором 5 и интегрируется в определенном интервале времени Т интегратором 7. Сигнал первой гармони1си квадрати руется детектором 6 и интегрируется в том же интервале времени интегратором 8. В результате этого напряжение, измеряемое индикатором 10, включенным на выходе устройства 9, равно коэффициенту паровой кавитации, определяемому как ) f и, wdt Вьтолнение фильтров 3 и 4 сопряженно перестраиваемыми позволяет проводить измере ния в диапазоне частот инициирующего поля Ввиду того, что в присутствии кавитации в газонасышенных жидкостях происходит одновременно и дегазация, а также ввиду негомогенности кавитирующего акустического поля, наблюдается сильное изменение ур ня электрического сшнала случайным образом, что сказывается на работе устройства 9, и уменьшает точность измерений. Для предотвращения этого явления, а также для уменьшения динамического диапазона измеря мых сигналов выходные напряжения квадраичных детекторов 5 и 6 интегрируются в пределенном интервале времени Т , а широкополосном усилителе 2 предусмотрео устройство для автоматической регулиовки усиления по уровню суммарного сигала. Предложенное устройство позволит повыить точность измерения коэффициента пароой кавитации, так как в нем исключаются оставляющие шумообразного сигнала, возикаюхцие из-за газовой кавитации, а также высшие гармоники инициирующего излучения. Обеспечением измерений в диапазоне часот инишшрующего излучения расширены технические возможности устройства, что очень важно при исследованиях паровой кавитации. Это придает устройству также некоторую универсальность. Кроме того, в устройстве исключено уменьшающее точность измерений влияние различного рода нестационарных явлений в кавитирующей среде, а также расширен динамический диапазон измеряемых акустических сигналов. Форкгула изобретения Устройство для исследования процесса акустической кавитации, содержащее широкополосный приемник акустического давления, широкополосный усилитель, сопряженно перестраиваемые фильтр шумообразного сигнала и фильтр первой гармоники инициирующего сигнала, квадратичные детекторы обоих сигналов, измеритель отношения напряжений и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расшире1шя динамического диапазона измерений, в него введены интеграторы, включенные между квадратичными детекторами и измерителем отношения напряжений, широкополосный усилитель снабжен устройством для автоматической регулировки усиления, а фильтр шумообразного сигнала выполнен гребенчатым с подавлением гармоник колебаний основной частоты инициирующего сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетельство СССР № 310128, G 01 N 3/00, 11.04.69. 2.Авторское свидетельство СССР К 304987, В 06 В 1/20, 10.05.69. (прототип).