Способ измерения интенсивности ультразвукового поля в жидкости

Способ измерения интенсивности ультразвукового поля в жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 устанавливают 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 кавитационного 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).

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 N 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rto изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4463812/28 (22) 04,05,88 (46) 30,01.92. Бюл. f4 4 (71) Грозненсклй нефтяной институт им. акад. М.Д.Миллионщикова (72) B.Õ.Måæëäoâ и У.О.Мусаев (53) 620.179.16 (088.8) (56) Гершгал Д,А., Фридман В,M., Ультразвуковая аппаратура, М.: Энергия, 1967, с,263.

Авторское свидетельство СССР

М 1196696, кл. 6 01 Н 3/00, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОЛЯ В М(ИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интенсивности ультразвукового поля в жидкости. Целью изобретения явИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интенсивности ультразвукового поля.

Известен способ определения 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 споссб измерения интенсивности ультоазвукового поля в жидкости, заключающийся в том, что в исследуемую среду устанавливают капилляр, увеличивают давление в капилляре, возбуждают кавитацию пад торцом капилляра и измеряют максимальную скорость поднятия жидкости по капилляру при увеличении давления в ка„„ Ы, „17ОУ20о А1 ляется повышение точности измерения.

Цель достигается за счет того, что капилляр диаметрам 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. пилляре. Затем по тарировочной кривой зависимости интенсивности ультоазвука 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 кавитационного 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). л) (!ельк«изобретени:-. >38! ÿp! Tñr:: Ql,;ь!(цени/> т(>ч(! сти м мерг>>(>г(()

ПОСтаВЛЕННаЯ ЦЕЛЬ ДО;;ИГЗВ-СЯ ТЕ>г), !1 /

В ИЗВ(;!. П!СМ СГОСОбг ИЗ. !811.)!((.:.Ë >",: !тЕНСИВНОСТ>, У/tЬТРВЗВУКQB/)10 П".Л> Г :1:>/(" OС ""

КЛ!Она !О!ЦЕМС)1 BТС .,л, ЧТО :1:!<((ДКОС ) >-.

Усга>навл()ВВ>(0 7 )<8,,и !t г!Я и !03()Ó)t<Д8>О-,ЖИДКГ!С г) ;! П !.!>/Гиб КОЛЕ()8>! I(!Я, !:ti:C.",! Л!От

CKOРОС Ь ПЕ >C. iPI!ii!rt}rl>5 i!:Е)К(>)8>ЗНО .! Гоа(ИЦЬ!

В KBПИЛЛЯCB «, >0,"KОr „";.f И,П ЕДС,.";Я;0«г и;;ТЕ. CÈBH(t;Tb CO. L(388QÌQI O />I!T BЗВ jKQtBÎ 0 (>08 Я В .а!>Е! -; ВЕ;л!Е фаэ, .,01„-,; (-tc!, 7!!() bt и О/3 tb3>/! о -; к Р (,1 ст;- . r /; и ч е с к .. В>1 <,,> Г о . —, В 0 3 н и к 8.

IO(ЦИ Пc)(,t 38(1 >ЛНЕ>!ИИ ",,:.!11: !.,ii i:,;.

r ИОМЕ Г !CAN 3 — 5 ММ;"П>ЭЗ!);ti,..!:: :(It-! Оас!)л..! ВОМ

П )и (:ГР (гP!/!СТВЛЛИЗВI;и>: РВС t/IВВга>! Иl! С

GCT" ЛЕI!ИЕМ Зат "t : и /- ) . .0>С i li) i6.)1"!"!

>Г)Г)Е...,,"""Ь(Н,>(» ПЕРЕОХ/18)(>ЭН>И>Е(,, f;07

ВОЗДЕИС . ВИИ )/() bTip83t(I>>/KG!t Ь(Х KОЛ(«OB r"! !<, j> при пост>о))н >л((! >е ()г 1>х \8)к °

Д(", t:>Ë(tI Ра ..ПЛавс(И 38Пая)! 7(ОМ (ЗBK>)) t i OVi i

K8!l (ЛЛЯ!)Е ДИа"- :Етfr)>0/t: -" — 5 1>Л(ОДНОЭНВЧ!! сВЯ 38 Hc) c и н те н сивность>о Ул ь Pc.. 3)!!/ <В.

O i rf t . !1 Е ггr, c« . —, Q г «>з «! r! ) ц И," „1 П . г> Э л г»,.

СИМССТЬ Сг<ОРОСТ(! 1(ЕРЕМЕЩЕН(Я ;го)}(Фа=:— ! О !7> Г. 8 Н ; (! Ь(O:. И Н i! !! С :. " ! (i >3 T (("/i b >:j 8 3 г! !."К :

ОО>/ ОВЛЕг! .8 Кави > ы (()>ОН >1Ь!К! Г) РО!;ЕС:ОМ, гг) >)"! "«(-. г - ВЬ! !" - г()fc -1- «! ) -г>" г О- .

ЕГО ()BCTB О! >МОСТ(В ТВ(!«Во>1 7!Г>()ЭЕ H 1))< ttQV

>l К(л. q р» 3)лв! BTQ !!.(! >,ОИ>!>!!)!1!

СХЛО "> ... Ван IЯ 837>.3 .!Х (!УЗЬ! РЬКС, (;!Д .-r! (!

ШИХСЯ > 3 !)ОВЕРХНССТИ ТВЕР-,. :-Г>й Фа? Ь(, г: :ЭСи< хо)ь ) откель(ВB»ь!, . т 1!(р и b Q)0

О8! ii8 8i -:, 70:,КЕ(т)-3:,;.!10 l. /tll!1: :;,:;; 3.>-, 8.

«

КВГIИЛ" Поз., Что I >P!180 1> " К,>Зе;!!л>)Е(,1".) !., <Г "

РО> т!7 Kри. » i ал/л)(чеt„><ог (;„ .>„он 8, И!(ТЕ>!С!>ВНС "Ь "Л!"т:",8:" В "Bt i C (":b(!)Е критическ>ии Ра(>иус гь)ЗОВОГ" . 3,-!::b- p ((iä" схло(;b(()BHия);1)-0 >1В;> -, < Р-,! - >/ -кг-- о к!)исталл>л"-!е 1;ОГ )Р< нта, !

- сл и () и ...,. 3> Г;!, KB o („,/t;; „- Р 8 )-,- °;,, (, T Q С i< 0 P G Cт> i К О И С та Л l: if!1 Е С i С Г О:(! ; О I )Т Ь!,".! 8

Уча СтК8Х П Р()ТЯ))<Е> j!! QC ГЬ ге В (1: г,;:::: С>ОСП-)О(.1.-.Во "ИТСЯ С ОЫИг)гО/: ДО 50,» Р(>>г) > .

На!>Л!О Г!810 ) СЯ C !!i>01 та, так К«К и"= м;".;,ФазHo.i; ГоаНИ(>Е f->0>7()/(q(O!"Cq ПУЗ((>> 1,. i>> )- > (г.

38 ПО/! НЯ (О(ДИВ ВСЕ СЕ>18)- IЕ К;= ПИ/7/ .;1 r): O! Да

"> >". глМ форл/>!10)/pгг 1! t !Е>г;- !!л>!!лр(ii i ! ! ! H 1/ Р (.1 3

7>, >л гг" (Ь> !)>л ПО >Г) "-,! >! >Е i г!>i(r>/) >>ра В

)ССЛ - Г 1Л МОИ - -Г>ЕД) Е ВОГ П ПО,.З -ВОВИ-,;;; (ЬИ i

Рует диФФузию Газа ВВбг)х От (:ах<(!)азнж1

; РВНИЦЬ! > P!> (<ОНЦЕ)1 >C!8!>pc! ГЗГГ- ВЬ!(>()Е ВВИ/-, i I!7!7 > !08()iЬ! Г>Н()! 0 ВЬ)В Е)18!((ля В ПООЦРС,-Е ПЕРг

ВЦ::. .)!И)>;()ИстгЭЛЛ,>Ч«7Г YGГ,-! 4! Г)НТB г)0 3> х 10Р(, и, IO(! к.! ОР )Й Hp-"ë. (Bpòñft ка! :- Ь>.! г)8/)!" г .:— -"- -""" < /:-!ь(Р>ь!<ОВ Гл жид:<остях. соо ."):)>аемь)х !

" )т/"" 1ССФЕ("г)>г) И ИС(70ЛЬЬ)/ЕМЬ!Х; (1;"„-,л- )тМПЕ

:-0 I 7В/I» il :.0ЛЛK i "! : )f<(->

„3»!:;...)Гае! с" . 1:о.; !.;а кр(!>;аnг>и =:". > 1 ) jiC);! Е В!!л>Д>Г .. :i Ccc) Гг) >ОВЬ!" .П>/Зль) РЬКИ, !. (i:" ТИ (8 >О Ц, ". :=. »-Ь! " c-, >Ч И :: И,; 7 10 М -" Тр7) В K «»0 О Ь(Е х->о Видеть (. О,. Р", <ен . " . Г.iазсь ..

: >ЕР(г>! )1 " >(СИ(>)10()Т :- В )0>/)ЕС Шиr)0!<0!tt)

ДИ 8;-! ;8 3r) ! Е, > ." М >)P O > О l;„„; г, >/1 ПРОО) О!, Qi! И>(ТЕНСИВНССТЬ: BÁüt ВЦ ri<Ч .=,Gt:- 1!Г> )>!,CÑP В )К;)Д(,ости СОООШ,:-,ЕМ И С

-.!/ г>«!1! 1 г> г/;) " t ° г) Е М гл «1 Е .,;,- г; 8 > >Е В 8 Е -! а «

° д> уме >! Гца!-.тся !. Ол(,;.>pcTBG;. (!е каB ! (и() . ::,:. :.!<Р)ос;-.;:.. (чэ.:><:, -! зь рьков-, (-78 этот гl(Л;,ЕСС ТВ,Ж:. В/ .. >ЕТ 13МСг>Е I-.":Е -> ЕМПЕР8-. ги . 1"..Ог! . (1 /1 ьт!лазо )/Kt/Вь! х >«<)!">Вг): >1 ий г)

Ll: РЕ„,(Л>ЭГВВГ/!О)1 СГ!:О"".:ЭЕ КаВИтг>:!ИОНг

" - - Р г-"- : "- - - = 3 ь! В ч и! I!i - "0 Р -"- Г ь и е- ."-o /" Q (48

)л:1 :

-:;-1.—, :;! - ;.л! ", . Г Я «В-, :)В:> .,; ..-; Г)ЧЗ;- ().:; <ВГИИ, VOTO

:>ь) 7>/1>7 tt ч >....:":>-.,.:<фс, ((сЙ Гt)8 ни!!е Г

: - ..1 (, >!.,!.>8КС>;лС> )1 CK: .0 . "- >О i Q!! ПОСТ )ЯН НОЙ ТЕ г(е

П; i e ., / 8: 3 Е . О М .". П (. i, - .. - Е Т г Е С> У: С! Г С Я

:" Е;л:,.„Л.) РЕГУЛИРОВВНИЯ Е=.»;-.3-,:..Ë: и->! J >..В(. . )K(tt,. °,)>, (. л,апи/; )яре, Г)зтог Он !

„! е а л i " у Г т и и р О и:."..

,.QQQC (г..: .-: -.iil-H: и ",.-!8Л>из г>рототи" l A (J t ". Я -л (- Т Г и В () (1 >)!>1 Ь "Р! -" "1" О В О гО .1-; Л!.:,> >В -! i pi" . -O I.cij/I iP(t0 ->РЕ>7В8-! ои (е! ".>лно < -.: " I;- Я>от РасплсэВОм, напри!!4ВР ,,,tл>,-; О j>I (, 8 Л;" и 3>» !,; j) B, c, Л B, f Q р)сг! Е1 и чот:<-:, :. «i.;; л";яр ". 0)30и>х :о"- ::0(), затем Ргвс

>ВЭЛ() гот !.ОДС . )КИ! г>Е С::)ДН ОГО КОНЦа, ":Г. BВЛЯЯ С ! )t, »ОГО R!!c КС>НЦ8 !, j. И(. 8ЛЛИ Е цкух> ЗЬТ",. = .BK)t:, ВЕЮТ() <:>

Г):!"!! .jfi j) .;1, МС:.TBTKi: /Е c!QP >к(>ДКОСТИ ПРИ г>ЭГНОВРГ-";,(Е!!>! Пог,ЕГХЛВ:н<ДЕНИИ В;-;(-;М РасПЛB!!8, ИЗМС ".„", От СКОРОСТЬ - аг)ЕМЕГЦЕНИЯ к си(-..>л:>и i. t. К<>-:О ФР!.,H а и !О Гр.->ДУ::! PGBQ! t" ! г>)>г>l, ii i OPP !(г! !$1!i " !" I ); "И*" >)Ост>* !г/! Т Р 8 ; 1, )< Q C:,) Г (> О Л Я

ЬО ! (8 ф,IГ. СХЭ tB ИЧНО >. Э!)(ЭРЭ)г<ЕНГг /С "

;-)ОИГ ".Рг! Л,) О! 1 1> г> - 7 г(>л!л; Я -! Г>" г! >(ВЕ(лt г Пог /Ч)!:.8 ();>) . >>ЕНИЯ ИН-Е>.,r „г и(".г -.и )г!)>„.-Г!!а,()у>ип>0>:очная! YQ! l!".8)i Р В исимОсти скорости

1709206 перемещения (3/) кристаллическОГО фронта салола от интенсиaHoct» (i) ультразвука.

Устройство содержит капилляр 1 диаметром, например 4 мм и длиной 120 мм. На капилляре 1 нанесены сантиметровые метки. Ка(фигляр 1 размещен В термостг1ируемой бане 2> пред.;;авляющей собой прозрачную ванну с жидкостью, например в>ОдОЙ, f бокОВой стенки Ко. Опсй расположен источ,- ик 3 уль;, .азвуковых коле>".аний.

Ус ройство aKnio I;eT такжe Tep ao(:iaT z ceii >>Н ЛОМЕ О (Нс> Покаэа НО1

Пример. а к".пилляр 1 указанных размеров ввели салол при 4 .-"C. Caлол име(> .

el ei4iIeOaT3" У ""aa«H»«» И пес « -зв" переохла ><да «ь(p >gp(> комнатной 1 В:" п т/ro, 25 С) в капилляо . Ввели крис-а;> ли-.:.-..скy Io затрагKУ и закри>сталлизОR. iè еГО (:op(-;p><имое. Затем капилл: р с с боих КоНцов геометичес:<и закрь ли. С одного:<Он,а

Kaïè!.ilail p.". 1 криста!>лическу;О (ьр..3,: r)a(:.— ппавляют, наГреВд i его, напримзп, HGG

ЗЛЕКТРОПЛИТ. (Ой, а С ДРУГОГО (OHLIa КЛП>.:,ЛЛЯра 1 Оставляю. для затравки кристаллизоВан н -! É:.Toil 3I>IK салола;":;линой 1 0 мм,, i BTc > капилляр 1 Вертикально устанавливают В эа(>10 2, те. (мостатир3>емуlo при 22 С ."ри этом переахлаждение салола (АГ) равно Д".С, так как температура . ЛавлениГ:алолз равнa 42 "Ñ. Затравку распо";a(aiol в нижней 4асти кап илля!-а 1 . >>1элучателем 3 Впэбужеа ют ультразсуковь>е к(лебания В переохлаждаемом расплаве салола, Кристалли еский фронт в салоле перемещается снизу Вверх.

Скорость его переме(цения определ",, oò с помошью секундомера и меток на кагилляре ".. В трех последова ельных Опытах при прочих Одинаковых условиях получены сла ду"о(цие значения скоростей: VI =- 1,0(i MM/ñ, /2 =; 1,20 мм/с, 3/з = 1,11 мм/с.

Средняя скорость 3/(p -- 1,13 мм/с. По градуировочной кривой,фи -.2) опреде; яем интенсивность I чльтраэсуковОГО поля и из лучателя 3, t = 2 .10 Вт/м .

Зто значение хорошо -oraасуется е данными, полученными калориметрическим методом.

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

5 плавления не более "i00 С и да(ощие в капиллярах диаметром 3 — 5 мм устойчивый крис-:аллический фронт при переохлаждении до 20 —;50" С, Использование предлагаемого способа

i0 ilo сраьнению с:. звес ным (прототипом) ,;;;>eeò следующие преимущества: сохранение неизменной концентрации гаaà в термосòaтируемом расплаве в процессе кави Рации, что повышает точность способа.

15 Использование скорости перемещения Kpil-таллического фронта для с>пределения пнт: сивнсс > и ультразвукового поля позволяет =а=ширить диапа он измерения, >.":спользова -:.-..е для измереь ия корости пе20 ремещения кристаллического фронта секундо,«=oa и сантиметровой шкалы значительно упрощает приборную реализаци.о способа, - также трудоемкость выполнь,;ия опeðaöèé.

>>

Формула изобретения

Способ измерения интенсивности уль30 тразвукОРОГо поля s жидкости, заключающийся В том, что в жидкость устанавливают капилляр, возбуждают в жидкости упругие колебания, измеряют скорость перемещения межфазной границы в капилляре и по

35 скорости определяют интенсивность создаваемого ультразвукового поля, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения то ности измерения, в качестве межфазной границы использу:от кристаллический

40 фрон-, возникающий при заполнении капилляра диметром 3 — 5 мм прозрачным расплавом при его кристаллизации, расплавлении с оставлением затравки, термостатировании с одновременным

45 переохлаждением при воздействии ультразвуковых колебаний.

«.,оставитвль E. ЯБжнц8 твх .Р,Г3 Ч Мг;;-;гсвнтал

ЫPP8KòÎP . Палий —."цаKTGp г). 8рвда йооизводотвенно-изюательский кок бичат Г8TcHY", -, Ужгород, Ул.Гагарина, 101

Зс .аз . 1ираж Бодписно8

p pgg g)f Го - удао тввнного ко ц трта до ИзоQ;.>8твнИву g открутнру дрИ -1 т Сс(113О35, Москва, Ж-35, Рауаокая наб., 4/5