Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука Советский патент 1978 года по МПК G01N29/02 

Изобретение отнх;ится к технике неразрушаюшего контроля резонансным ультразвуковым .методом и предназначается для физико-технического анализа и контроля качества масел, битумов, густых пищепродуктов, бетонов, пластических материалов вблизи точки затвердения, негомогенньгх жидких смесей.

Известно устройство, в котором для измерения скорости ультразвука в жидкостях на частотах не ниже 11ОО кГи в качестве JQ излучателя и приемника ультразвуковых волн использукуг пьезопреобразователь, имеющий форму полого цилиндра, внутренняя и внешняя стенки которого посеребрены. Серебряный слой на внутренней и внешней стен- 5 ках прорезан вдоль образующей цилиндра в двух местах, и, таким образом; получены два коаксиальньпс цилиндрических пьезопреобразователя - излучакяиий и приемный ll.

Иаиболее близким по технической сушнос- о ти к предложенному является устройство для контроля качества и состава среаы по скорос:ти ультразвука 2j , содержащее ультразвуковой генератор переменкой частоты, ч.чгтотомер, осииллотраф, излучакяиий и при- 25

емный преобразователи, образукшие конфокальный резонатор.

Недостаток известиого устройства состоит в том, что при измерении скорости ультразвука в сильнопоглошаюших жидкостях в диапазоне частот 2ОО-1ООО кГц результаты измерений содержат значительные погрешности.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что преобразователи вьшолнены в виде сферических сегментов.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства|на фиг. 2 - конфокальный акустический резонатор в разрезе; на фиг. 3 - экспериментальные кривые добротностей: а-цилиндряческого резонатора; &-сферического резонатора.

Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука содержит ультразвуковой генератор 1 переменной частоты, соединеииькй со сферическим пьезопреобразователем 2 (излучателем). Сферический преобразователь 3, являющийся отражателем и приемником акустических волн соединен с осциллографом 4, частотомером 5 и ламповым вольтметром 6. Пьезопреобразователи 2, 3 пo)eщeны в резервуар 7 с исследуемой средой. Основной частью устройства являются сферические, конфокально расположенные пьезопреобразоватепи 2, 3, закрепленные в металлических изолирующих оболочках 8, жестко, параллельно и соосно смонтирован ные на держателе 9, заземленные вместе с внутренними посеребренными поверхностям пьезопреобразоватёлей. Через оболочки и корпус держателя введень высокочастотные кабели 10, 11 для питания и индикации соответственно. Устройство работает следующим образом. В резервуар 7 с исследуемой жидкостью помещают юстированный при сборке конфокальный резонатор таким образом, чтобы в жидкость были погружены только металлические оболочки 8 с пьезопреобразователями 2, 3, Расстояние между центрами пьеэо преобразователей равно радиусу внутренних сферических поверхностей этих пьезопреобразователей. При этом фокусные точки обоих пьезопреобра&ователей совпадают и образуется конфокальный акустаческий резо тор или конфокальный акустический интерферометр. При .возбуждении ультразвуковым генерат ром 1 в пьезопреобразователе 2 толщинных колебаний в исследуемой среде между обоим пьезопреобразователями возникают спектры плоских неоднородных волн, которые после однократного отражения сходятся в одном фокусе F . При изменении частоты ультразв кового генератора с помощью приемного пьезопреобразователя 3 регистрируют резо};Аы сные состояния среды, заключенной между Резонансные часто пьезопреобразователями, фиксируются осциллографом 4, частота ре.зонансных состояний среды определяется частотомером 5,.амплитуда резонансных пиков - ламповым милливольтметром 6. Из полученного ряда резонансных частот находят среднее значение частотного периода А резонансных состояний и по известной формуле для интерферометра постоянной длины определяют скорость с ультразвука в исследуемой среде; C 2b-Af, где О - базисное расстояние при конфокальном положении пьезопреобразователей (устанавливают экспериментально). Следует отметить, что при прохождении через собственную резонансную частоту ir пьезопреобразователей периодичность резонансных состояний системы несколько нарушается и для прецизионных измерений определенную область частот около f у исключают. На графике (фиг. 3) видно, что добротность резонатора со сферическими пьезопреобразователями выше, чем с цилиндрическими.. Добротность определяют по формуле: fo частота .Формула изобретения Устройство для контроля качества и состава среды по скорости ультразвука, содержащее ультразвуковой генератор переменной частоты, частотомер, осциллограф, излучакоций и приемный преобразователи, образукидие конфокальный резонатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, преобразователи вьшолнены по форме сферических сегментов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: l.Bobbs E-R-Tineo-oed L.,Mea3oremetft У. na L,iq,uia Nttpoffen oi Hio-h Pressufes 3.A.S.A.,1960. 2. Авторское свидетельство № 509824, кл. Q Ol N 29/O2, 1974,

4f,

КГц

1.0 Фи9.2

0.8 0.6 J,4 0,2

юо т 2si

389 Г,кГ

faz.3