SU1698706A1 - Устройство дл определени коэффициента поверхностного нат жени жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к исследованию физических параметров жидкостей и может быть использовано как дл  исследовани  электропроводных, так и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретени  - упрощение процесса измерени  при исследовании неэлектропроводных жидкостей . В устройстве возбуждают на поверхности исследуемой жидкости капилл рные волны и измер ют длину волн и их частоту. Капилл рные волны возбуждают поверхностно-продольными волнами, их получают за счет падени  продольных волн из преломл Изобретение относитс  к исследованию физических параметров жидкостей, в частности поверхностного нат жени , и может быть использовано при исследовании как электропроводных так и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретени  - упрощение процесса измерени  при исследовании неэлектропроводных жидкостей. ющего звукопровода, выполненного в виде треугольной призмы с углом 0 arcsinC/CpL, на звуковод поверхностно-продольных волн, где 0- угол падени  продольных волн; С - скорость продольных волн в преломл ющем звуко- воде; CPL-скорость поверхностно-продольных волн в звуководе последних, и направленными из торцевой плоскости этого звуковода в зону соприкосновени  ее со свободной поверхностью жидкости. Длину капилл рных волн измер ют, примен   формулу А 2(Дх/Дп) , где Дх х- изменение рассто ни  х отражател  от торцевой плоскости звуковода поверхностно- продольных волн; An - изменение числа п экстремальных значений силы тока или напр жени  индикатора, полученное при изменении х на величину А х. Звуковод поверхностно-продольных волн выполн ют в виде призмы с углом в, образованным рабочей гранью призмы и гранью акустически контактирующей с преломл ющим звуководом, величину угла в выбирают согласно формуле4 в 63,5-20,8 V, где v - коэффициент Пуассона материала звуковода поверхностно-продольных волн. 1 ил. На чертеже схематически изображено устройство. Устройство содержит приемно-излуча- ющий пьезопреобразователь 1, высокочастотный генератор 2 непрерывных колебаний, к которому подключен пьезопреобразователь 1, блок 3 детектировани  и усилени  прин тых колебаний, соединенный с пьезопреобразователем 1 и генерато (Л С ON О 00 VI О ON

Description

ром 2, индикатор 4, подключенный к блоку 3, преломл ющий звуковод 5, выполненный в виде треугольной призмы с углом 0, одна грань которой акустически контактирует с пьезопреобразователем 1, звуковод 6 поверхностно-продольных волн, выполненный в виде призмы с углом в , акустически гсонтактирующий своим основанием с зву- ководом 5, так что наклоненные грани обоих звуководов 5 и 6 наход тс  напротив друг друга, исследуемую жидкость 7, свободна  поверхность которой совмещена с зоной выхода поверхностно-продольных волн, наход щейс  на наклонной грани звуковода 6, отражатель 8, плоскость которого перпендикул рна свободной поверхности исследуемой жидкости 7, и микрометрическое приспособление 9 дл  отсчета длины перемещени  отражател  8.

Угол в звуковода 5 выбран исход  из условий возбуждени  поверхностно-продольных волн в звуководе 6 максимальной интенсивности, которое выражаетс  формулой

6 arc sin С/Срь

где в- угол падени  продольный волн, излучаемых пьезопреобразователем 1, на звуковод 6;

С - скорость продольных волн, излучаемых пьезопреобразователем 1;

CPL скорость поверхностно-продольных волн, возбуждаемых в звуководе 6, преломл ющихс  под углом в в последнем, зона выхода которых совмещена с свободной поверхностью жидкости 7, а направление их распространени  перпендикул рное наклоненной грани звуковода 6, котора  с границей раздела звуководов 5 и 6 образует угол , выражаемый формулой в) 63,5 + + 20,8 v , где v - коэффициент Пуассона материала звуковода 6.

Устройство работает следующим образом .

Преобразователь 1, подключенный к генератору 2 излучает продольные ультразвуковые волны 10 в преломл ющий звуковод 5, которые падают под углом в на границу раздела звуководов 5 и 6, возбужда  в звуководе 6 поверхностно-продольные волны максимальной интенсивности. Эти поверхностно-продольные волны 11 преломл ютс  в звуководе 6 под углом Q и падают перпендикул рно на наклонную грань звуковода 6. При помещении жидкости в измерительную камеру до такого уровн , что бы зона выхода поверхностно-продольных волн 11 совпадала с свободной поверхностью жидкости 7, в последней возбуждаютс  капил рные волны 12, которые распростран ютс  в горизонтальном направлении до отражател  8, отражаютс  от него и возвращаютс  обратно этим же путем в горизонтальном направлении, затем в звуководе 6 трансформируютс  оп ть в поверхностно-продольные волны,а на границе звуководов 5 и 6 трансформируютс  в продольные волны, распростран ющиес  в

звуководе 5, которые принимаютс  пьезопреобразователем 1. При плавном изменении рассто ни  х между отражателем 8 и наклонной гранью звуковода 6 можно получить сто чие капил рные волны на свободной поверхности жидкости 7. В этом случае

х - , где п 1, 2, 3, А - длина капил рной

волны. Изменение рассто ни  х осуществл ют с помощью микрометрического приспособлени  9 и по показани м индикатора 4 известным методом наход т моменты возникновени  сто чих капил рных волн в жидкости 7, т.е. регистрируют кривую реакции. Если при изменении х на величину Дх индикатором 4 зарегистрируют п максимумов или минимумов силы тока, то длину капил рной волны определ ют по формуле

30

Я

2Дх Дп

Коэффициент поверхностного нат жени  а определ ют по формуле

о

2л

где р- плотность исследуемой жидкости 7; f частота капил рной волны (генератора );

g - ускорение силы т жести, равное 9.81.

Подставл   в последнюю формулу зна- чение длины капил рной волны, получаем, что

(Ax)

50

(Л)-д(Дп).

Claims (1)

1. При выполнении преломл ющего звуковода 5 в виде жидкостной призмы, дл  которой в качестве жидкости использована вода, а звуковода поверхностно-продольных волн 6 - из полистирола, то угол в 42°15 , угол #1 70°40 при комнатной температуре 18°С. Формула изобретени  Устройство дл  определени  коэффициента поверхностного нат жени  жидкости,

   включающее камеру с исследуемой жидкостью , генератор электрических сигналов и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  процесса измерени , оно содержит пьезоэлектрический преобразо- ватель, преломл ющий звуковод продольных акустических волн в виде треугольной призмы и звуковод поверхностно-продольных волн, причем к выходу генератора электрических сигналов подключен элек- трический вход пьезоэлектрического преобразовател , который акустически последовательно через треугольный звуковод продольных акустических волн и звуковод поверхностно-продольных акусти- ческих волн соединен с камерой с исследуемой жидкостью, при этом преломл ющие углы треугольного звуковода продольных волн в и звуковода поверхностно-продольных волн 6 соответственно равны

   в arc sin

   CpL

   01 63.5 + 20.8 v

   где 0-угол падени  продольных акустических волн на границу с звуководом поверхностно-продольных волн;

   С - скорость продольных акустических волн в треугольной призме (в преломл ющем звуководе продольных акустических волн);

   CPL - скорость поверхностно-продольных волн в звуководе поверхностно-продольных волн, направленных из торцевой плоскости последнего в зону соприкосновени  ее со свободной поверхностью жидкости;

   V- коэффициент Пуассона материала звуковода поверхностно-продольных волн.

   1/

   tz