RU1795363C

RU1795363C - Способ определени порога акустической кавитации в жидкости

Info

Publication number: RU1795363C
Application number: SU904821564A
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Жуков; Владимир Константинович Макаров; Генрих Николаевич Зяблицев; Светлана Григорьевна Супрун; Алексей Георгиевич Чернов
Original assignee: Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия"
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Изобретение касаетс исследований и анализа жидкостей с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний и может быть применено в област х народного хоз йства, использующих жидкие углеводородные горючие . Цель изобретени - повышение точности достигаетс тем, что в жидкости на фиксированной частоте возбуждают акустические колебани с линейно нарастающей амплитудой, принимают прошедшие через жидкость колебани по частоте отличий от фиксированной, измер ют их амплитуду и в момент ее скачкообразного изменени определ ют звуковое давление, соответствующее порогу акустической кавитации, по величине которой суд т о свойствах жидкости , при этом звуковое давление определ ют в момент скачкообразного изменени амплитуды колебаний на частоте, в два раза превышающей частоту возбуждени . 6 ил. fc

Description

Изобретение касаетс исследований и анализа физических свойств жидкости, относитс к методам исследований акустической кавитации, предназначено дл исследований жидкости углеводородных горючих и может быть использовано в авиационной , химической и судостроительной отрасл х промышленности, а также в области контрольно-измерительной техники.

Известен способ определени физических свойств жидкостей, заключающийс в том, что в исследуемой жидкости возбуждают упругую волну, регистрируют волну, отраженную от границы тверда поверхность - жидкость, измер ют давлени в возбуждаемой и отраженной упругих волнах и по отношению этих давлений суд т о свойствах исследуемой жидкости.

Известный способ имеет низкую надежность определени порога акустической кавитации при исследовании жидкостей с различными величинами газосодержани , что определ етс различным характером зависимости порогового значени звукового давлени от количества растворенных в жидкости газов.

Известен способ, включающий генерирование в жидкости акустической волны частоты f с линейно нарастающей амплитудой звукового давлени , непрерывное измерение амплитуды звукового давлени и регистрацию величин низкочастотных соVJ

ю ел со

CS 00

ставл ющих в спектре акустического сигнала .

Известный способ основан на зависимости между количеством растворенных в жидкости газов и мощностью ультразвуковых колебаний, необходимой дл начала кавитации . При определенном пороговом значении мощности акустического сигнала в жидкости происходит процесс кавитации и образуютс зарезонансные каверны, нелинейность колебаний которых приводит к резкому возрастанию в акустическом спектре принимаемого сигнала, низкочастотных составл ющих..

Недостатком известного способа вл етс низка надежность определени порога акустической кавитации дл насыщенных и перенасыщенных газом жидкостей, так как в этом случае зависимость порога акустической кавитации от количества растворенных газов выражена очень слабо. При небольшой скорости нарастани амплитуды звукового давлени Р в исследуемой жидкости уровень низкочастотных составл ющих медленно возрастает, а затем, при определенном звуковом давлении, скорость роста уровн низкочастотных составл ющих резко увеличиваетс , т.е. имеет место различный темп нарастани уровн низкочастотных составл ющих . Описанный характер поведени низкочастотных составл ющих приводит к низкой надежности установлени дл исследуемой жидкости единого дл разных газо- содержани х уровн дискриминации низкочастотной составл ющей, что и обуславливает низкую надежность определени порога акустической кавитации жидкости с любым газосодержанием.

Отмеченный недостаток устранен в известном способе определени порога акустической кавитации в жидкости. Этот способ заключаетс в том, что возбуждают в жидкости на фиксированной частоте f акустические колебани , увеличивают их амплитуду по линейно нарастающему закону, принимают акустические колебани и измер ют величину их давлений, причем определ ют значение амплитуды субгармонической составл ющей прин тых акустических колебаний на частоте 1 /2f, а измерение величины звукового давлени осуществл ют в момент скачкообразного нарастани субгармонической составл ющей частоты 1 /2f, по которой определ ют искомый параметр.

Проведенные исследовани показали, что повышение надежности определени порога акустической кавитации с помощью известного способа по авт.св. № 1308005 определ етс в основном за счет следующих факторов:

исключаетс необходимость анализа широкополосного спектра кавитационного акустического излучени и проводитс наблюдение лишь за поведением субгармони- ческой составл ющей частоты 1/2f, что снижает вли ние субъективных факторов на процесс определени порога акустической кавитации;

субгармоническа составл юща часто- ты 1 /2f имеет самую большую амплитуду из всех субгармонических составл ющих спектра , что в значительной степени облегчает анализ ее поведени и, как следствие, повышает надежность определени порога аку- стической кавитации;

скачкообразное нарастание амплитуды субгармонической составл ющей частоты 1/2f исключает случайные погрешности (промахи) определени момента времени наступлени кавитационного процесса, т.е. повышаетс надежность определени искомого параметра.

Недостаток известного способа - низка чувствительность в расширении диапа- зона амплитуд звукового давлени . Причина этого недостатка обусловлена тем, что амплитуда субгармонической составл ющей частоты 1 /2f существенно меньше амплитуды некоторых других составл ющих акустического спектра.

Цель предлагаемого изобретени - повышение точности.

Поставленна цель достигаетс тем, что в жидкости на фиксированной частоте воз- буждают акустические колебани с линейно нарастающей амплитудой, принимают прошедшие через жидкость колебани на частоте отличной от фиксированной, измер ют их амплитуду и в момент ее скачкообразного

изменени определ ют звуковое давление,

соответствующее порогу акустической кавитации , по величине которой суд т о свойствах жидкости, при этом звуковое давление определ ют в момент скачкообразного из- менени амплитуды колебаний на частоте, в два раза превышающей частоту возбуждени .

Пример конкретного выполнени . в ходе разработки предполагаемого изобретени авторами были проведены экспериментальные исследовани по определению порога акустической кавитации в соответствии с формулой изобретени , Экс- периментальные исследовани проводились дл двух проб дистиллированной воды. Газосодержание а первой пробы составл ло 18,88 мм3 на см3 воды, второй пробы - 2,34 мм3 газа на см3 воды. Пробы с указанным газосодержанием заливали в полый излучэтель и, использу последовательность всех технологических операций, составл ющих предлагаемый способ, определ ли пороги акустической кавитации.

Claims

Формула изобретени Способ определени порога акустической кавитации в жидкости, заключающийс в том. что в жидкости на фиксированной частоте возбуждают акустические колебани с линейно нарастающей амплитудой, принимают прошедшие через жидкость колебани на частоте, отличной от фиксированной , измер ют их амплитуду и в момент

О Ј0 100 150 200 250 300 350

1 - субгармонкка частоты I/2f (5 кГц)

2 - супергарконика частоты 2/ (20 кГц)

Гкг.1

О ---5ГКС 150 200 250 300 350 f, кГц 5 - субгармоника частоты 1/2f (5 кГц) 5 - супергармоника частоты 2f (20 ьТц

фиг.З

ее скачкообразного изменени определ ют звуковое давление, соответствующее порогу акустической кавитации, по величине которой суд т о свойствах жидкости, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, звуковое давление определ ют в момент скачкообразного изменени

амплитуды колебаний на частоте, в два раза превышающей частоту возбуждени .

/, кГц

5075 100. 125 150 175 Р.кПа о - субгармоническа составл юща частоты 1/2/ х - сулергармсничес.ка состав. частоты 2/ л - cyneprapi/онкческа составл юща частоты 3f

Фиг. 5