Ультразвуковой анализатор газов

Ультразвуковой анализатор газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Союз Советскик

Социалистических

Республик (51)М. Кл.2

G 01 N 29/00 (22) Заявлено 190678 (21) 2632528/25-10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15-1179- Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 17.11.79 (53} УДК 620 ° 179. (088 . 8) (72) Авторы Г. М. Ганичев, Т. С. Кв ятковская, Ф. Ф. Легуща, изобретения Б.A. Финагин и В.Г. хаустов (71) Заявитель ленинградский ордена ленина кораблестроительный институт (54) УЛЬТРАЗВУКОВОР АНАЛИЗАТОР ГАЗОВ

15

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к технике ультразвуковых измерений. Анализатор может быть использован для измерений акустических характеристик газов, индикации изменения состава и состояния газов и т.д.

Известны ультразвуковые анализаторы газов, так называемые ультразвуковые интерферометры, содержащие пьезоэлектрический излучатель ультразвука, отражатель ультразвука, расположенные напротив друг друга и параЛлельно друг другу и нахоу ящиеся в сосуде, заполненном исследуемым газом, а также устройство изменения и измерения расстояния между излучателем и отражателем ультразвука и устройство измерения некоторых динамических параметров пьезоэлектрического излучателя ульт.развука (тока, протекающего через пьезоэлектрический излучатель ультразвука, или напряжения на нем, или его резонансной частоты) (1). Недостатком этих устройств является сложность их аппаратурной реализации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный ультразвуковой анализатор

2 газов, содержащий измерительную камеру, в которой установлены излучатель ультразвука, отражатель и устройство изменения и измерения расстояния между излучателем и отражателем, а также усилитель и индикатор(2), Недостатком известного анализатора является его конструктивная сложность, так как в нем требуется равенство резонансных частот .у пьезоэлектрических пластин отражателя и излучателя ультразвука и, кроме того, для регистрации напряжения при резонансных колебаниях пьезоэлектрического отражателя ультразвука требуются специальные измерительные приборы.

Целью изобретения является упро20 щение конструкции анализатора.

Это достигается тем, что в анализаторе, содержащем измерительную камеру, в которой установлены излучатель ультразвука, отражатель, устройство изменения и измерения расстояния между излучателем и отражателем, отражатель выполнен в виде температурочувствительной жидкокрис †. таллической пленки, а стенка изме30 рительной камеры со стороны отражаб 9791 4

Формула изобретения теля выполнена из светопрозрачного материала.

На чертеже изображен анализатор.

Он содержит излучатель 1 ультразвука, отражатель-регистратор 2 ультразвука, устройство 3 изменения и измерения расстояния между иэлучате5 лем и отражателем, помещенные в измерительную камеру 4, заполненную исследуемым газом. Отражатель ультразвука выполнен из температурочувствительной жидкокристаллической плен!

О ки и расположен в ближнем ультразвуковом поле излучателя против него так, что его плоскость параллельна плоскости излучателя. стенка 5 измерительной камеры со стороны отражате 5 ля выполнена из светопрозрачного материала так, чтобы можно было осве-. щать и наблюдать поверхность отражателя, противоположную его поверхности, отражающей ультразвук.

Ультразвуковой анализатор газов работает следующим образом.

Излучатель 1 ультразвука приводится в резонансные колебания растяжения - сжатия известной ультразвуковой частоты. Излучаемые в результате этих колебаний ультразвуковые волны распространяются в пространстве между плоскостью излучателя и плоскостью отражателя 2. Это прост- 30 ранство заполнено исследуемым газом.

Достигнув поверхности отражателя, ультразвуковые волны частично проходят в него, а частично отражаются обратно, достигают поверхности излу- 35 чателя, также частично отражаются от него и т.д., образуя стоячие волны.

При этом коэффициенты отражения ультразвуковых волн от поверхностей отражателя и излучателя близки к едини- 40 це,так как волновые сопротивления отражателя и излучателя сильно отличаются от волнового сопротивления газа, в котором распространяется ультразвук.

При прохождении через исследуе- 45 мый газ ультразвуковые волны частично им поглощаются и нагревают его.

При этом структура параллельного поверхности излучателя сечения тепдового поля отвечает структуре фройта 50 ультразвуковой волны, создающей это поле.,Поскольку отражателем ультразвуковой волны служит температурочувствительная жидкокристаллическая пленка, то нагрев ее столбом газа 55 между излучателем и отражателем происходит локально, отражая структуру теплового поля столба. В результате этого также локально изменяется цвет пленки, который зависит от интенсивности ультразвука против этого места пленки.

Таким образом, в жидкокристаллической пленке отражателя наблюдается система цветных пятен, образование и цвет которых зависит от расстояния

1 между поверхностями излучателя и отражателя.

Это вытекает из того, что, в случаях, когда это расстояние оказывается кратным целому числу половины длины волны распространяющегося ультразвука, интенсивность образующейся там стоячей ультразвуковой волны достигает максимума вследствие наступления резонанса. Увеличение энергии стоячей ультразвуковой волны приводит к увеличению поглощаемой энергии ультразвука, а значит, и к большому нагреву газа, в котором распространяется ультразвук. Это, в свою очередь, приводит к большому локальному нагреву жидкокристаллической пленки отражателя и к определенному изменению в этих местах ее цвета. В результате определенное изменение цветовой картины на наблюдаемой поверхности жидкокристаллической пленки отражателя является показателем кратности расстояния между излучателем и отражателем половине длины волны ультразвука.

Изменяя.и измеряя это расстояние посредством устройства 3 и наблюдая при этом определенную цветовую картину на поверхности жидкокристаллической пленки отражателя, можно измерить длину волны ультразвука, распространяющегося в исследуемом газе, а по измеренной длине волны и известной частоте ультразвука определить скорость его распространения, характерную для каждого газа. °

Показателем изменения состава газа является изменение цветовой картины на наблюдаемой поверхности жидкокристаллической пленки отражателя, когда анализатор настроен на резонанс стоячей ультразвуковой волны между излучателем и отражателем при заданном составе газа.

Ойисанный ультразвуковой анализатор газов по сравнению с известными имеет более простую конструкцию за счет исключения специальных измерительных приборов для регистрации ультразвука отражателем, являющимся одновременно регистратором. ультразвуковой анализатор газов, содержащий измерительную камеру, в которой установлены излучатель ультразвука, отражатель и устройство изменения и измерения расстояния между излучателем и отражателем, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, отражатель выполнен в виде температурочув697914

Составитель Е,Литвинов

Редактор Т. Юрчикова Техред Э, Чужик Корректор М. Вигула

Заказ 6920/32 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 30 35, Москв а, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ствительной жидкокристаллической пленки, а стенка измерительной камеры со стороны отражателя выполнена. из светопрозрачного материала.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бергман Л., Ультразвук, М., Иностранная литература, 1957, с. 310-315.

2. Гершгал Д. А., Фридман В. M., Ультразвуковая аппаратура,М. Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 241 (прототип) .