Устройство для измерения плотности жидкости

Сащ Советских ииалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУсвидетельства .й -РЙ 143056118-24) Завсхос от авявлено 23.1 Ч,1970с присоединециех 1 ПК 6 01 д 5/28 явки М -омитет ло делам порите аобретеиий и открытийпри Соеете МииистраьСССР Опубликовано 09.Ч 1.1971. Бюллетень Л УДК 532,14(088 а опубликования описания вторызобретенця Ш. Д. Какичашвили и Э. И. Теп нститут кибернетики АН Грузин и ой ССР Заявите УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ.ЧЕРЕН ИЯ ТНОСТИ ЖИДКОСТ Изобретение предназначено для определения плотности жидких сред без нарушения их. состояния и может быть использавано для автоматизации соответствующего процента измерений.В известных устройствах измерение плотности жидкости оптическими методами основано на зависимости коэффициента преломления,прозрачной среды от ее плотности, причем измеряется предельный угол полного преломления на границе, раздела данной среды с другой, например стенкой кюветь, плотность которой остаепся неизменной. Эти устройства содержат призму, плоская грань которой омывается исследуемой жидкостью, а две другие, имеюшие сферическую форму, служат входным и выходным объективами. Отраженный световой поток раздваивается, и одпа часть движется вдоль границы раздела, а другая - под некоторым углом к ней, зависящим от соотношеия плотностей, Оба потока света попадают на два фотоэлемента, один цз которых подвижен. В других вариантах фотоэлементы нсподвижць, и есть добавочное устройство для изменения их освещенности. Такие устройства позволяют измерять плот 1 ность жидкости по отклонению луча света лишь в области, нсчо "редотвенно прилегающек стенке сосуда, и притом в прозрачньх жидкостях. Имеются также устройства для измерения плотности жидкости, действие которых Основао на завсхости скоросттечея жидкости от ее плотости, Для прохождения определенного объема жидкости через такие прборьтребуется сравнительно большое время, что ограничивает возможность цх применения для автоматчеокого контроля.Действие описываемого устройства основано на свойстве ультразвуковых колебан 1 образовывать в жидких средах неоднородности плотности, ца которых способен, рассеивать. ся свет.Этот эффект звестен в нелинейной оптике под названиехЭффекта МандельштамаБриллиэиа. Неоднородности могут рассматриваться как зональные пластнки или дифракционнье решетки и свойства рассеяня света на ццх Определяются соответствуюшцм услоннем Бреиа-Вульфа, поэтому онц способны фокусировать свет. Это позволяст получить заоражене, соответствующее расредслецию неодсчородосте .плотности, возникающих в среде в результате прохождения через нее актстцческой волны. Поскольку форм;т размер неоднородцостен зависят от упругих свойств средь, между оптическими фокусцруюшимц свойствамц среды и ее механическими свойствами устанавливается соответствие прт расростраевчерез нее акустцческой вол .1 Гол, на который рассеивается оптический луч ца акустической волне, имеющей частоту (" определяется соотношениемгде (г - частота рассеиваемой световой волны;ггг - показатель преломления на частоте (гг;гг - фазовая скорость звука в среде, зависящая от (плотности по соотношене 1 10(2)гле к - алиаоатцческая сжимаемость;Г-г,плотность. Отсюда; =Кзгп - , гле К -- констатута, определяемая условиями эксперимента или,прибора, что представляет сооой зависимость плотности среды от угла рассеяния света ца неоднородностях, вызванных распространением акустической волны в этой среде, Луч света, служащий лля просматривания распрелелеггия неоднородностей в жидкости, может как,проходить объем (для прозрачггой жидкости), так и отражаться от поверхности исследуемой жидкости. При отражении от поверхности результат измерения не зависит от арозрачности жидкости, что позволяет иопользовать предлагаемое изобретение лля исследования непрозрачных сред и полностью автоматизгггровать процесс непрерывного измерен и я ил отност и.На чертеже схематически изображено устройство,Устройство представляет собой кювету 1, в которой имеются входное и выходное отверстця для протекания жидкости и расположенный на лце, ближе к стенке, источшгк 2 ультразвуковых колебаний, а также соедиггешгуго с кюветой оптическую систему Лля рассеяния ц собирания света, Оптическая система прелставляет собой трубу, содегржащую ггсточник света 3, расгположенныД на некотором расстоянии от верхнего края кюветы (гга внешней стороне трубы), излучение которого проходит внутрь через сиен(гальное огггврст;ге, в котором находится фокусирующая липла 4, после чего свет попадает на Леггггтелгцгос пол;про:.,р(гчцо.зеркало 5 внутри трубы ц (г 1 гажается вниз з 5 сторону кюветы. В ггижгей чали трубы пагранице с гзерхггей кромкой кюветы имеет;я собиратель.гая линза 6, которая фокусирует отражегшый жидкостью свет через лслцтельное зеркало 5 на входной зрачок микрометри ческой головки 7, расположенной в верхнейчасти трубы.Устройство работает следующим ооразом.Через кювету 1, заполненную исследуемойж;дкостыо, пропускается акустическая волца, 15 создаваемая источником 2, одновременно в14 сслелуемый объем при помощи лелительпого зеркала 5 направляется заранес сфокусцро,вацггый линзой 4 узкий пучок света от цсточника 3 с коллектором (лазер), Рассеянное изг 0 лучение собирается линзой б, имеющей такоефокусное расстояниепри котором рассеянное излучение, пройдя через делцтельцое зеркало 5, фокусируется на выходном отверстии микрометрической головки 7. Фокусировка 25 рассеянного излучения позволяет более точноизмерить отклонения луча от его центральцого положения. Для того чтобы фокусируемый луч це совпал с пентрогм шкалы, источник акустической волны в устройстве располагается З 0 не по центру, что приводит к появлег.ию в среде несимметричной зонцой картины. Положение сфокусироваггного пятна рассеятпгого света можно наблюдать визуально и считывать значение плотности по шкале, програлуироз 5 ванной соответствующим образом, либо фнк.сировать каким-либо сигнальным устройством (при автоматическом контроле ллотности жидкости).Предмет изобретенияУстройство для измерения гглотггости жилкостц, состоящее из кюветы, источника света, фотоприехгника, фоыусиругошегг линзы, от,ггг(гаюгггееея, тем, чтос целью измерения. плот ности жидкости независимо от ее прозрачггости, в него введены источчик акустггЧСсяих КО- лебаний, лелительное зегркало и собирающая линза лля измерения угла рассеяшгя, причечг, источник акустических колебаний установлен на основании кюветы, смещенным относительно оси кюветы и собирающей линзы, в фокальной плоскости которой,размешец фотопрцехгник, расположенный за Лелцтельным зеркалом,аказ 397/1372 Изд.1097 Тира ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий и Москва, Ж, Раушская наб., дип. Харьк, фил, пред. Патент 473 Подписное Совете Министров СССР 4/5