SU729453A1 - Измеритель мощности ультразвуковых колебаний - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике измерений параметров ультразвукового пол  и может найти применение при измерении мощности ультразвуковых колебаний, а также при проверке ультразвуковых аппаратов.

Известен измеритель мощности ультразвуковых колебаний (УЗК), основанный на нагревании звукопоглощающей жидкости и содержащий приемный преобразователь, выполненный в виде сосуда с двойными стенкагли, крышки, калибровочного нагревательного элемента, устройство дл  ввода ультразвука и регистрирующий прибор , выполненный в виде капилл рной трубки 1.

Из-за выполнени  регистрирующего прибора в виде капилл рной трубки мощность УЗК определ етс  по средней скорости подъема уровн  жидкости между двум  фиксированными значени ми шкалы капилл рной трубки.При отсчете фиксированных значений шкаллы трубки 1,определении рассто ни  между ними и измерении при этом времени повышени  уровн  столба жидкости между двум  фиксированными значени ми , необходимыми дл  нахождени 

скорости повышени  уровн  жидкости, не исключены ошибки, снижающие точность измерений.

Известен измеритель мощности ультразвуковых колебаний, основанный на нагревании звукопоглощающей жидкости, содержащий герметизированный , заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд с крышкой из акус10 тически прозрачного материала, предназначенной дл  ввода ультразвуковых колебаний, и размещенным в нем калибровочным элементом, дифференцирующее устройство в виде

15 приемной иКомпенсационной емкостей, сообщенных между собой через регулируемый ламинарный дроссель, и регистратор , сообщенный через приемную емкость дифференцирующего устройства

20 с сосудом 2.

Однако, в этом устройстве измер ема  мощность определ етс  по разности уровней границ раздела двух отли25 чающихс  по плотности жидкостей, а на результаты измерений вли ют повышение уровн  жидкости в кОг.ет1енс 1ционной емкости дифференцирующего устройства и изменени  температуры

30

окружающей среды, что не позвол ет получить высокую точность измерени 

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Это достигаетс  тем, что измеритель снабжен сообщенными с регистратором и ВЕлполненными идентично первым вторым сосудом и дифференцирующим устройством, компенсационные емкости которых сообщены между со-бой , а регистратор выполнен в виде св занных общей электрической цепью автогенератора, частотомера и емкостного датчика перепада давлений, кажда  из двух измерительных полостей которого сообщена с одним из дифференцирующих устройств.

На чертеже представлен измеритель общий вид.

Предлагаемый измеритель содержит герметизированные, заполненные звукопоглощатацей жидкостью сосуд 1 с крышкой 2 из акустически прозрачного материала, предназначенной дл  ввода УЗК, и размещенным в нем калибровочным элементом 3, дифференцирующее устройство 4 в виде приемной 5 и кo meнcaциoннoй б емкостей, сообщенных между собой через регулируемый посредством регул тора 7 ламинарный дроссель 8.

Кроме того, устройство включает второй идентичный первому герметизированный , заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд 9 с крышкой 1 размещенными в нем калибровочным эле ментом 11 второе идентичное первому дифференцирующее устройство 12 в виде приемной 13 и компенсационной 14 емкостей, со общенных между собой через регулируемый посредством регул тора 15 ламинарный дроссель 16; трубку 17, посредством которой сообщаютс  компенсационные емкости б и 14; регистратор 18, выполненный в виде емкостного датчика 19 перепада давлени , имеющего две неподвижные обкладки 20,21 и подвижную мембрану 22, автогенератора 23 и частотомера 24; источники 25,26 питани  и цифровой вольтметр 27.

Устройство работает следующим образом.

Излучаемые ультразвуковые колебани  поступают через крышку 2 в заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд 1, где энерги  УЗК превращаетс  в тепловую энергию жидкости. Пропорционально тепловой энергии возрастает объем жидкости.

Поскольку сосуд 1 представл ет замкнутую систему, то по вл ющийс  в результате теплового расширени  жидкости ее избыточный объем вытесгн ётс  в дифференцирующее устройство 4 Далее из приемной емкости 5 по ламинарному дросселю 8 жидкость вытесн етс  в компенсационную емкость 6Со стороны движущейс  по ламинарному дросселю 8 жидкости действует на подвижную мембрану 22 дополнителное давление.

Под действием этого давлени  подвижна  мембрана 22 емкостного датчика 19 перепада давлени  прогибаетс  и емкость конденсатора, образованного неподвижной обкладкой 20 и подвижной мембраной 22, уменьшаетс  В результате этого частота электрических колебаний, генерируемых автогенератором 23, возрастает.

Поскольку сосуд 9 и дифференцирующее устройство 12 выполнены аналогично и причем включены встречно сосуду 1 и дифференцирукщему устройству 4, то тепловое расширение звукпоглощающей жидкости, вызванное поглощением ультразвуковых колебаний, введенных в сосуд через крышку 10, или пропусканием электрического тока через калибровочный элемент 11 приводит к уменьшению частоты электрических колебаний, генерируемых автогенератором 23.

В результате того, что компенсационные емкости 6 и 14 дифференцирующих устройств сообщаютс  между собой по трубке 17, уровень жидкостей в емкост х в них всегда будет одинаков. Тем самым дополнительные давлени , возникающие в результате повышени  уровней жидкости в компенсационных емкост х б и 14, действующие на подвижную мембрану 22, будут взаимно компенсироватьс .

Перед началом измерений проводитс  симметрирование обеих частей измерител : , левой, состо щей из сосуда 1 и дифференцирующего устройства и. правой, состо щей из сосуда 9 и дифференцируквдего устройства 12.

Процесс симметрировани  заключаетс  в получении одинаковых изменений частоты электрических колебаний генерируемых автогенератором 22, при последовательном пропускании через калибровочные нагревательные элементы 3 и Неравных по мощности электрических токов. Это достигаетс  изменением положени  регул торов 7 и 15 в каналах ламинарных дросселей 8 и 16.

При введении регул торов 7 и 15 внутрь дросселей 8 и 16 сопротивление течению жидкостей из приемных емкостей 5 и 13 через ламинарные дроссели 8 и 16 растет. При извлечении регул торов 7 и 15 из дросселей 8 и 16 происходит обратное  вление - уменьшение сопротивлени  течению жидкостей.

Claims (2)

1. В соответствии с этим увеличиваетс  или уменьшаетс  значение дополнительного давлени , действующего на подвижную мембрану 22, и частоты генерируемых автогенератором 23 электрических колебаний.При проведении измерений одно из плеч измерител  выполн ет роль автоматического компенсатора. После симметрировани  измер ют с помощью частотомера , 24 частоту элек трических колебаний, генерируемых автогенератором 23. Затем от источника УЗК (на чертеже не показан) ввод т УЗК и по истечению некоторог времени, например 25 сек.,, делают оп ть отсчет показаний частотомера Определ етс  разница Afy3- пока зани х частотомера 24, полученных в начале, и конце измерени . Источник УЗК отключаетс . Через 1-2 мин делаетс  отсчет показаний частотемера 24. Затем- с помощью цифрового вольтметра 27 устанавливаетс  на выходе источника 25 питани  напр жение , обеспечивающее прохождение через калибровочный нагревательный элемент 2 электрического тока мощностью , по значению близкой к мощ ности излучаемых до этого внутрь сосуда 1 ультразвуковьсс колебаний. Источник 25 питани  подключаетс  к калибровочному элементу 3. По истечению установленного времени, например 25 сек, оп ть снимаютс  показани  частотомера 24. Определ етс разница f. в показани х частотомера до включени  источника 25 питани  и по истечению 25 сек., его действи . Измер ема  мощность Nyg ультразвука определ етс  по выражению М . ::N -Г V3 ЭЛдС мощность электрического тока, пропускаемого че рез калибровочный нагревательный элемент; дГуз - изменение частоты элек ческих колебаний при излучении ультразвуковы колебаний мощностью Nyg utg - изменение частоты электрических колебаний при пропускании через калибровочный нагревательный элемент электрического, тока мощностью N . Изобретение обеспечивает измерение мощности ультразвуковых колебаний с погрешностью, не более 0,02 Вт + 0,02 N , что намного выше точности известных измерителей мощности ультразвука. Формула изобретени  Измеритель мощности ультразвуковых колебаний, содержащий герметизи-, рованный, заполненный звукопоглощающей жидкостью сосуд с крышкой из акустически прозрачного материала, предназначенной дл  ввода ультразвуковых колебаний, и размещенным в нем калибровочным элементом,диффёренцирущее устройство в виде приемной и компенсационной емкостей, сообщенных между собой через регулируемый ламинарный дроссель,и регистратор,сообщенный чёрез приемную емкость дифференцирующего устройства с сосудом, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен сообщенными с регистра- . тором и выполненными идентично первым вторым сосудом и дифференцирующим устройством, компенсационные емкости которых сообщены между собой , а регистратор выполнен в виде св занных общей электрической цепью автогенератора, частотомера и емкостного датчика перепада давлений, ка-жда  из измерительных полостей которого сообщена с одним из дифференцирующих устройств. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 119000, кл. G 01 Н 11/00, 1968.
2. 2.. Авторское свидетельство СССР № 468134, кл. G 01 Н 11/00, 1972 (прототип). lJ:rr J