SU1239586A1

SU1239586A1 - Method and apparatus for measuring physical properties of liquids

Info

Publication number: SU1239586A1
Application number: SU833549452A
Authority: SU
Inventors: Владлен Иванович Бабий
Original assignee: Морской гидрофизический институт АН УССР
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1986-06-23

Abstract

Изобретение относитс к области нераэрушающих исследований и может быть использовало при измерении физических свойств различных жидкостей, например морской воды. Целью изобретени вл етс повьшение точности измерений физических свойств жидкостей. и разрешающей способности за счет. измерени скорости распространени акустических колебаний и показател преломлени света в едином объеме жидкости. Электроакустический преобразователь излучает импульс механических колебаний в объем исследуе:- мой Жидкости, который., отража сь от отражател акустических колебаний возвращаетс к нему. Одновременно .. оптико-электронный измеритель показател преломлени света испускает ; пучок света, который входит через оптически прозрачный акустический отражатель..в объем исследуемой жид-, . кости, отражаетс от оптически зеркальной излучающей поверхности преобразовател и возвращаетс через оптически прозрачный акустический отражатель в измеритель. Единство измерительного объема обеспечиваетс с формированием светового и акустического пучков одинакового поперечного сечени , а направл ют их таким образом, чтобы сечени их совместились и оси совпали на единой базе измерени . 2 с.п. ф-лы.1 нл. (Л СThe invention relates to the field of non-destructive research and can be used in measuring the physical properties of various liquids, such as seawater. The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements of the physical properties of liquids. and resolution due to. measuring the speed of propagation of acoustic oscillations and the refractive index of light in a single volume of liquid. The electroacoustic transducer emits a pulse of mechanical oscillations into a volume; you examine: - My Liquid, which, reflecting from the reflector of acoustic oscillations, returns to it. At the same time .. the optoelectronic light refractive index meter emits; a beam of light that enters through an optically transparent acoustic reflector ... into the volume of the liquid under study. bones, is reflected from the optically mirrored radiating surface of the transducer and returned through the optically transparent acoustic reflector to the meter. The unity of the measuring volume is provided with the formation of the light and acoustic beams of the same cross section, and they are directed in such a way that their cross sections coincide and the axes coincide on a single measurement base. 2 sec. f-ly.1 nl. (Ls

Description

1 one

Изобретение относитс к области нераэрушающих исследований и может быть использовано при измерении физических свойств различных жидкосте например морской воды,The invention relates to the field of non-destructive research and can be used in measuring the physical properties of various liquids, such as seawater,

Целью изобретени вл етс , повышение точности измерений физических свойств жидкостей и разрешающей способности за C4ej измерени скорости распространени акустических колебаний и показател преломлени света в едином объеме жидкости.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the physical properties of liquids and the resolution for C4ej of measuring the speed of propagation of acoustic oscillations and the refractive index of light in a single volume of liquid.

На чертеже представлено схематически устройство дл измерени физических свойств жидкостей.The drawing shows schematically a device for measuring the physical properties of liquids.

Способ измерени , физических свойств жидкостей заключаетс в следующем . Формируют в объеме исследуемой жидкости акустический и светово пучки одинакового.диаметра. Формирование пучков производ т таким об- разом, чтобы их оси совпадали на базе измерени . Синхронно измер ют скорость распространени акустических колебаний и показатель преломлени света на посто нной базе измерени в едином объеме жидкости.The method of measuring the physical properties of liquids is as follows. Acoustic and light beams of the same diameter are formed in the volume of the test liquid. The formation of the beams is carried out in such a way that their axes coincide on the basis of the measurement. The velocity of propagation of acoustic oscillations and the refractive index of light at a constant basis of measurement in a single volume of fluid are measured simultaneously.

Затем по измеренным параметрам определ ют физические свойства жидкости .Then, the physical properties of the fluid are determined from the measured parameters.

Устройство дл измерени физических свойств жидкостей, реализующее предлагаемый способ, содержит электронньй измеритель 1 скорости распространени акустических колебаний, обратимый злектроакусти- ческий преобразователь 2 с оптически зеркальной излучающей поверхностью 3 злектрически св занный с измерителем 1 скорости, и оптически прозрачный отражатель 4 акустических колебаний, установленньй соосно с электроакустическим преобразователем 2 параллельно его излучающей поверхности 3. Кроме того устройство содержит оптико-.злектрон ньй измеритель 5 показател преломлени света, оптическа ось которог совпадает с акустической осью электроакустического преобразовател 2. Размеры отражател 4 и преобразовател 2 выбраны такими, чтобы в процессе измерений, эффективные сечени светового и звукового пучков были равны, например, отражатель 4 и преобразователь 2 могут быть выполнены в виде дисков с равными диаметрами . Позицией 6 обозначен объем исследуемой жидкости.A device for measuring the physical properties of liquids, which implements the proposed method, contains an electronic meter 1 for the propagation speed of acoustic oscillations, a reversible electroacoustic transducer 2 with an optically mirrored radiating surface 3 electrically connected to the velocity meter 1, and an optically transparent reflector for 4 acoustic oscillations installed coaxially with electro-acoustic transducer 2 parallel to its radiating surface 3. In addition, the device contains an optical-electron The meter has a refractive index meter 5, the optical axis of which coincides with the acoustic axis of the electroacoustic transducer 2. The dimensions of the reflector 4 and transducer 2 are chosen so that during the measurements, the effective sections of the light and sound beams are equal, for example, the reflector 4 and the transducer 2 can be made in the form of discs with equal diameters. Position 6 indicates the volume of the investigated liquid.

2020

395862395862

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Электронный измеритель I скорости распространени акустических кол4J баний, например импульсно-фазовый измеритель скорюсти ультразвуковых Jco- лебаний, вырабатывает электрический импульс, который возбуждает обрати-, мый электроакустический преобразоto ватель 2, например пьезоэлектрический преобразователь. Преобразователь 2 преобразует электрические колебани в механические, которьш, распростран сь от его излучающейAn electronic measuring instrument I of the propagation velocity of acoustic oscillations, for example, a pulse-phase velocity meter for ultrasonic J-oscillations, produces an electrical impulse that excites a reversible electroacoustic transducer 2, for example, a piezoelectric transducer. Converter 2 converts electrical oscillations into mechanical oscillations that propagate from its radiating

15 поверхности 3 в объеме 6 исследуемой жидкости, отражаютс от отражател 4 акустических колебаний и возвращаютс на преобразователь 2; Здесь ультразвуковые колебани преобразуютс оп ть в электрический сигнал и поступают в измеритель 1, где и происходит определение скорости распространени акустических колебаний. В зто же самое врем 15, surface 3 in volume 6 of the test liquid is reflected from the reflector 4 of acoustic oscillations and returned to the transducer 2; Here, the ultrasonic vibrations are converted again into an electrical signal and fed into the meter 1, where the determination of the velocity of propagation of acoustic oscillations takes place. At the same time

25 оптико-электронный измеритель 5 показател преломлени света, например оптический интер|ферометр Майкельсона, в одно из плеч которого вход т: отражатель 4 в качест30 ве оптического окна, объем 6 исследуемой жидкости и преобразователь 2 в качеств зеркала, испускает пучок света. П5ГЧОК света входит .через оптически прозрачный отражатель 4 в объем 6 исследуемой жидкости, отражаетс от оптически зеркальной излучающей поверхности 3 преобразовател 2 и возвращаетс через оптически прозрачный отражатель 4 в измеритель 5, где и происходит определение показател преломлени , света. Исход из полученных значений скорости распространени акустических- колебаний и показател преломлени света определ ют физические свойства жидкости, наход щейс в исследуемом объеме 6, например соленость, плотность , температуру, сжимаемость т.п. В результате работы преобразовател 2 происход т колебани отражающей свет излучающей поверхности 3, а также изменени плотности в объеме 6 исследуемой жидкости, которые привод т к изменению оптической длины измерительной базы интерферометра , так как оптическа ось измерител 4, расположенна в ходе измерений в объеме 6 исследуемой жидкости, совпадает с акустической осью элект3525, the optoelectronic meter 5 of the refractive index of light, for example, the Michelson optical intermeter, in one of whose arms are: a reflector 4 as an optical window, a volume 6 of the liquid under investigation, and a converter 2 as mirror, emits a beam of light. A 5-PEC of light enters through an optically transparent reflector 4 into volume 6 of the test liquid, is reflected from the optically reflecting radiating surface 3 of the transducer 2 and returns through the optically transparent reflector 4 to the meter 5, where the determination of the refractive index of light occurs. Based on the obtained values of the velocity of propagation of acoustic oscillations and the refractive index of light, the physical properties of the fluid in the volume under study 6 are determined, for example, salinity, density, temperature, compressibility, etc. As a result of the operation of the transducer 2, oscillations of the light reflecting light emitting surface 3, as well as density changes in the volume 6 of the liquid under study, occur, which lead to a change in the optical length of the measuring base of the interferometer, since the optical axis of the meter 4 located during measurements in volume 6 of the studied fluid, coincides with the acoustic axis elect35

4040

4545

5050

5555

роакустического преобразовател 2. Однако в мегагерцовом диапазоне частот ультразвуковых колебаний изменени оптической длины измерительной базы практически не оказывают вли ни на результаты измерений показател преломлени света, и относительна погрешность измерений не превышает 10 .However, in the megahertz frequency range of ultrasonic vibrations, changes in the optical length of the measuring base have almost no effect on the measurement results of the refractive index of light, and the relative measurement error does not exceed 10.

Claims

1. A method for measuring the physical properties of liquids, which consists in forming light and acoustic beams in a liquid, simultaneously measures the speed of propagation of acoustic oscillations and the refractive index of light on a constant basis of measurement, characterized in that physical properties of liquids and resolution, the beams form the same cross section and direct them so that their cross sections are aligned and the axes coincide on a single measurement base.

2.-. A device for measuring the physical properties of liquids containing

0

5 0 5

Q

electronic, measuring the speed of propagation of acoustic oscillations, reversible electroacoustic transducer, electrically connected -. with speed meter,. a reflector of acoustic oscillations mounted coaxially with an electro-acoustic transducer parallel to, but its radiating surface, and an optoelectronic meter of refractive index of light, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements of the physical properties of liquids and resolution, the reflector of acoustic oscillations is optically transparent the emitting surface of a reversible electroacoustic converter is optically mirrored, the optical axis of an optical-electronic meter n refractive index of light the same as the electroacoustic transducer acoustic axis, and the sizes of the electroacoustic transducer and the reflector of acoustic vibrations is selected such that during the measurements the effective sectional light and sound beams bshi equal and aligned.

Editor V.Ivanova

Compiled by V. Gondarevsky

Tehred N. Bonkalo Corrector M.Shroshi

Order 3389/43 Circulation 778 Subscription

. BHHJfflH USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, .Raushska nab., d.4 / 5

Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4