Способ измерения физических свойств жидких и газообразных сред

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Зс 59 С 01 М 29 02 Сопиодник изовгитснии,.К АВТОРСКОМУ СВИДЕ;ГЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Отдел теплофизики АН УЗССР (53) 620.179;16(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 1073693,кл. 6 01 М 29/00, 1982.2. Бергман Л. Ультразвук. М., "Иностранная литература", 1957, с.168 (прототип).(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОИСТВ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ . СРЕД, заключающийся в том, что возбуж.дают в исследуемой среде ультразвуковые колебания, освещают среду све" товым пучком, направленным нормально относительно оси, вдоль которой ЯО, 1126869 А распространяются ультразвуковые колебания, измеряют частоту ультразвуковых колебаний и длину световой волны, находят дифракционный максимум и-мо порядка, измеряют угол дифракции и определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности, находят дифракциохный максимум нулевого порядка, плавно изменяют частоту возбуждаемых ультразвуковых колебаний, измеряют изменение интенсивности дифракционного максимума нулевого порядка, находят по измеренному изменению ширину резонанс" В ной характеристики электроакустическомо преобразователя и определяют плотность исследуемой среды. С."которой распространяются ультразвуковые колебания, измеряют частоту ультразвуковых колебаний и длину световой волны, находят дифракционный максимум и-го порядка, измеряют угол дифракции и определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний, находят дифракционный мак имум нулевого порядка, плавно изменяют частоту, возбуждаемых ультразвуковых колебаний, измеряют изменение интенсифности дифракционного максимума нулевого порядка, находят по измеренному изменению ширину резонансной характеристики электро - акустического преобразователя и определяют плотность исследуемой среды.На чертеже представлена схема устройства, реализующая способ измерения Физических свойств жидких и газообразных сред.Устройство содержит акустическую ячейку 1, выполненну;с, например, в виде автоклава высокого давления, анализатор 2 частотных характеристик, например, Х 1-48, частотомер 3, Акустическая ячейка 1 содержит электроакустический преобразователь 4, например пьезокварцевую пластину, пружинный лепестковый держатель 5 электроакустического преобразователя 4, гасители 6 ультразвуковых колебаний и оптические окна 7, Устройство, кроме того, содержит источник 8 света, например лазер, систему 9 линз, формирующую световой пучок,фокусируацую линзу 10 и Фотоэлектрический. датчик 11, расположенный в фокусе линзы 1 О.Сущность способа заключается в следующем.Заполняют акустическую ячейку исследуемой срецой 12, Возбуждают в исследуемой среде 12 ультразвуковые колебания фиксированной частоты посредством электроакустического преобразователя 4, Включают источник 8 света, формируют системой 9 линз световой пучок и освещают им исследуемую среду 12 через оцно иэ оптических окон 7 нормально относительно оси, вдоль которой распространяются ультразвуковые колебания, Измеряют частоту ультразвуковых колебаний частотомером 3 и длину 1 световой волны. Посредством фоку:ирующей линзы 10 и фотоэлектрического датчика 11 регистрируют прошедший через ис 40 1 1126869 2Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и можетбыть использовано при определениискорости распространения ультразвуковых колебаний и плотности в иссле 5дуемой среде в различных областяхпромьппленности, например в химической или нефтехимической,Известен способ измерения фиэи"ческих жидкостей, заключающийся в . 10,том, что возбуждают ультразвуковые колебания, направляют их подуглом к границе исследуемой жидкости, измеряют .коэффициент отраженияпри наклонном падении, направляютультразвуковые колебания нормальнок границе исследуемой жидкости, измеряют коэффициент отражения принормальном падении и определяют скорость распространения ультразвуковыхколебаний и плотность исследуемойжидкости 1Однако известный способ характеризуется недостаточной точностьюизмерения скорости распространенияультразвуковых колебаний из-эа по- грешностей при измерении коэффициентов отражения.Наиболее близким к изобретениюпо .технической сущности является30.способ измерения физических свойствжидких и газообразных сред, заключающийся в том, что возбуждают в иссле.дуемой среде ультразвуковые колебания, освещают среду световым пучком,направленным нормально относительнооси, вдоль которой распространяются .ультразвуковые колебания, измеряютчастоту ультразвуковых колебаний идлину световой волны, находят дифракционный максимум и-го порядка,измеряют угол дифракции и определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний 1,2 1 .Однако известный способ характеризуется недостаточно высокой информативностью иэ-за невозможности определения плотности исследуемой средыЦель изобретения - повышение информативности, 50Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измеренияфизических свойств жидких и газообразных сред, заключающемуся в том,что возбуждают в исследуемой среде 55ультразвуковые колебания, освещают" порядок дифракционногомаксимума; 150 - угол между волновым вектором дифрагированного света и волновым фронтомультразвуковых колебаний -угол дифракции, град;с - скорость распространенияультразвуковых колебаний висследуемой среде 12 м/с.Затем находят дифракционный максимум нулевого порядка и посредством анализатора 2 частотных характеристик плавно изменяют частоту возбуждаемых ультразвуковых колебаний в области резонансной частоты Г элекЬ троакустического преобразователя 4 и измеряют фотоэлектрическим датчиком 11 и анализатором 2 частотных характеристик изменение интенсивности .дифракционного максимума нулевого ;порядка в зависимости от частоты ультразвуковых колебаний. Так как интенсивность дифракционного максимума пропорциональна интенсивности ультразвуковых колебаний, то поизмеренному изменению интенсивности дифракционного максимума нулевого порядка находят ширину ДГ резонансной характеристики электроакусти 20 3 11 следуемую среду 12 дифрагированный ультразвуковыми колебаниями световой пучок и находят дифракционный максимум и-го порядка. Измеряют угол 8 дифракции и определяют скорость с распространения ультразвуковых колебаний в исследуемой среде 12 по фор- муле 26869 4ческого преобразователя 4, например,на уровне 3 дБ. Вследствие того,что пружинный лепестковый держатель5 обеспечивает двухстороннее акус 5тическое нагружение электроакустического преобразователя 4 на исследуемую среду 12, а гасители 6 " режимбегущей волны, зная скорость, с,распространения ультразвука и плотность рп материала электроакустического преобразователя 4, плотность Яисследуемой среды 2 определяют поформулеИ 7 рсУ 4 Госгде Ы - ширина резонансной характеристики электроакустического преобразователя 4на уровне 3 дБ, Гц;р - плотность материала электроакустического преобразователя 4, г/м;с - скорость распространенияультразвуковых колебанийв материале электроакустического преобразователя 4,м/с;- резонансная частота электороакустического преобразователя 4, Гц.Предлагаемый способ повышаетинформативность измерения физических свойств жидких и газообразныхсред, так как позволяет определитьплотность исследуемой среды эа счетопераций плавного изменения частотывозбуждаемых ультразвуковых колебаний и нахождения ширины резонанснойхарактеристики электроакустическогопреобразователя по изменению интенсивности дифракционного максимуманулевого порядка в зависимости отчастоты.1126869 ондаревский як Коррект Составитель В Техред.Л.Хоцво бручар едактор С.Тимохин дказ 8684/33.4/5 ал ППБ "Патент", г,Узтород, ул.Проектная,4 Тиран 822НИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от3035, Москва, %"35, Раущс Подпис тета СССР рцтий