Устройство для определения кавитационной прочности жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к области гидроакустики и ультразвуковой техники и может быть применено для исследования кавитационных свойств жидкости, а тiaкжe .в системах регулирования выходной мощности генераторов, возбуждающих гидроакустические излучатели.

Известны устройства для определения кавитационной прочности жидкостей, включающие акустический излучатель, генератор, приемник акустического давления, фильтр, детектор, схему вычитания, основанные на использовании регистрации порого- вого интенсивности кави- тационных шумов Tij или регистрации порогового значения коэффициента нелинейных искажений кавитационного сигнала 2 .

Недостатком устройств являете малая точность определения момента наступления кавитации. Это объясняется тем, что критерием возникновения кавитации является наличие шумового сигнала, сопровождающего кавитацию, который особенно на начальной стадии ее развития имеет очень малый уровень и для определения момента наступления кавитации его необходимо значительно усиливать. Учитывая недостаточную стабильность усилительных устройств, процесс усиления создает дополнительные погрешности.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для

IQ определения кавитационной прочности жидкостей, содержащее канал излучения, включающий соединенные последовательно акустический излучатель с задающим генератором, усилитель мощности и канал приема,

15 включающий два приемника акустического давления фильтр, детектор, схему вычитания, блок регистрации и индикатор з . Устройстве определяет кавитадионную прочность жидкости по уровню шумов (гармонических составляющих основного сигнала), сопровождающих кавитацию.

Недостатком указанного устройства является малая точность определения момента возникновения кавитации зследствие того, что оценка момента возникнования акустической кавитации по уровню кавитационного шума осуществляется с помощью усилительно-преобразующих устройств, каждый блок-которых вносит погрешность до 1%, а наличие двух приемников акустического давления дает погрешность калибровки в виде относительной неидентичности калибровки по чувствительности до 2 до (26%).

Целью изобретения является повышение точности определения момента .возникновения кавитации.

Поставленная цель достигается те что в устройство, в канал излучения введены соединенные последовательно фильтр, масштабный делитель и детектор, при этом вход фильтра подключе к выходу задающего генератора, а выход детектора - к одному из входов схемы сравнения, детектор канала приема Подключен к другому входу схемы сравнения, а выход ее соедине со входом блока регистрации.

Информационным критерием определения момента возникновения кавитации в предлагаемом устройстве служит изменение уровня сигнала 1-й гармоники основной частотыj Основным преимуществом этого критерия является то, что сигнал 1-й гармоники основной частоты на выходе приемника акустического давления имеет достаточно большой уровень, что исключает необходимость использования усилительно-преобразующих устройств, вносящих известную погрешность при определении момента возникновения кавитации.

Кроме того, о.тпадает необходимость применения второго приемника акустического давления, так как за опорный сигнал принимается сигнал на выходе задающего генератора.

В жидкости при определенном значении давления, создаваемого акустическим излучателем, наступает кавитация, преобразующая часть энергии возбуждающего сигнала, на основной частоте в энергию гармониче-ских составляющих (кавитационный шум), При этом уровень 1-й гармоники осноной частоты возбуждающего сигнала на выходе-приемника уменьшается. Таким образом, представляется возможность регистрации наступления кавитации в тот момент, когда зависимость преобразуемой приемником акустического давления энергии от энергии, подводимой к акустическому излучателю носит нелинейный характер.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит канал излучения, включающий соединенные последовательно задающий генератор 1 усилитель мощности 2, акустический излучатель 3,а также соединенные пследовательно фильтр 4, масштабный делитель 5 и детектор 6, этом .фильтр 4 подключен к выходу задающего генератора 1;канал приема, состоящий из последовательно включенных приемника акустического дав.ления 7,фильтра 8 и детектора 9.

Кроме того, устройство содержит схему вычитания 10,на один вход которой подключен .выход детектора 9 , на другой выход детектора 6 и блок регистрации 11, вход которого подключен к выходу схемы вычитания 10. Устройство работает следующим

образом.

Напряжение задающего генератора 1 усиливается и возбуждает акустический излучатель 3, Приемник акустического давления 7 преобразует

5 акустический сигнал в электрическое напряжение. Фильтр 8 выделяет первую гармонику основной частоты задающего генератора, после чего происходит детектирование сигнала в канаQ ле приема. В качестве опорного сигнала берется напряжение с задающего генератора. При этом усилитель лющности 2 служит буферным каскадом, исключающим нелинейное искажение сигнала при рассогласовании между

5 его входными цепями и акустическим излучателем 3 в момент наступления кавитации.

Опорный сигнал поступает на вход фильтра 4, вьщеляющего 1-ю гармонику основной частоты задающего генератора, после чего он поступает на вход масштабного делителя 5, который служит для уравнивания сигналов канала излучения и канала в отсутствие кавитации. Напряжение с выхода масштабного делителя 5 детектируется и поступает на вход схемы вычитания 10.

При отсутст1вии кавитации на выходе схемы вычитания 10 сигналы равны нулю. В момент возникнования кавитации нарушается линейность зависимости между напряжениями на выходе детекторов 9 и 6 и на выходе схемы вычитания ID вырабатывается

5 разностный сигнал, который регистрируется блоком 11.

Введение в канал излучения фильтра, масштабного делителя и детектора позволяет повысить по сравнению

0 с прототипом точность определения момента возникновения кавитации, почти вдвое уменьшить суммарную погрешность измерений.

Формула изобретения

Устройство для определения кавитационной прочности жидкости, содержащее канал излучения, включающий соединенные последовательно задающий генератор, усилитель можности и акустический излучатель, канал приема, состоящий,из приемника акустического давления, фильтра и

детектора, а также схему вычитания

и блок регистрации, о т л и ч а ющ е е с я, тем, что, с целью повышения точности определения момента возникновения кавитации, в канал излучения введены последовательно соединенные фильтр, масштабный делитель и детектор, при этом вход фильтра канала излучения подключен к выходу задающего генератора, выход детектора этого канала - к одному из входов схемы вычитания, к другому входу которой подключен детектор

канала приема, а выход схемы вычитания подключен ко входу блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,

1.Патент США 3757288, кл. 340-5, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 545923, кл. G 01 И 29/02, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР 526819, кл. G 01 N 29/02, 1976

o (прототип).