Ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов

Использование: для исследования седиментационных процессов. Сущность заключается в том, что ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов содержит пьезопреобразователь, акустически связанную с ним торцом линию задержки в виде тела вращения с ребристой боковой поверхностью и осесимметричным углублением на противоположном торце в форме конуса с усеченной вершиной и сопряженного по диаметру его вершины цилиндра, сочлененный с линией задержки со стороны противоположной пьезопреобразователю колпачок с внутренним осесимметричным цилиндрическим выступом, шкалой кругового нониуса на его внешней части и резьбой на внутренней для сочленения с линией задержки, при этом внешняя торцевая поверхность колпачка выполнена плоской, перпендикулярной оси симметрии преобразователя, в состав ультразвукового преобразователя введен второй пьезопреобразователь, размещенный на этой поверхности и акустически с ней связанный. Технический результат - повышение чувствительности преобразователя к процессу седиментации в исследуемой жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано в медицине при исследовании скорости оседания эритроцитов в плазме крови (СОЭ) или в физической химии при седиментационном анализе дисперсных фаз.

Известен ультразвуковой преобразователь для исследования биологических тканей способом акустического резонанса, включающий два параллельно расположенных пьезопреобразователя на фиксированном расстоянии друг от друга (авторское свидетельство СССР №665261, МПК G01N 29/00, 1981). Преобразователь не позволяет исследовать седиментационные процессы, так как они не влияют на физико-акустические характеристики в фиксированном объеме среды, ибо концентрация взвешенных в объеме частиц остается неизменной.

Наиболее близким к заявленному устройству является ультразвуковой преобразователь для исследования биологических сред (авторское свидетельство СССР №1337053, МПК А61В 8/00, 1985). Этот ультразвуковой преобразователь содержит пьезопреобразователь, акустически связанную с ним торцом линию задержки в форме тела вращения с ребристой боковой поверхностью и осесимметричным углублением на противоположном торце в форме конуса с усеченной вершиной и сопряженного по диаметру его вершины цилиндра, сочлененный с линией задержки со стороны противоположной пьезопреобразователю колпачок с внутренним осесимметричным цилиндрическим выступом, шкалой кругового нониуса на его внешней части и резьбой на внутренней для сочленения с линией задержки.

Недостатком этого преобразователя является низкая чувствительность результатов измерений к процессу осаждения взвешенных в исследуемой жидкости плотных частиц. Этот недостаток обусловлен невлиянием седиментации на объемные физико-акустические характеристики исследуемой среды, определяемые методом прохождения ультразвука через объем среды, и слабым влиянием увеличения концентрации взвешенных частиц на отражательные ультразвуковые характеристики на ближней к пьезопреобразователю границе исследуемой среды. Указанный недостаток не позволяет эффективно использовать рассмотренный преобразователь для исследования седиментационных процессов.

Задачей изобретения является обеспечение возможности эффективного использования ультразвукового преобразователя для исследования седиментационных процессов.

Поставленная цель достигается за счет того, что внешняя торцевая поверхность колпачка выполнена плоской, перпендикулярной оси симметрии преобразователя, в состав ультразвукового преобразователя введен второй пьезопреобразователь, размещенный на этой поверхности и акустически с ней связанный. Кроме того, внутренняя поверхность колпачка выполнена в форме конуса с усеченной вершиной, сопряженного по диаметру его вершины с цилиндрическим выступом и обращенного линией сопряжения в сторону второго пьезопреобразователя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности преобразователя к процессу седиментации в исследуемой жидкости за счет добавления второго акустического канала.

На прилагаемом чертеже схематически представлен ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов.

Ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов содержит первый пьезопреобразователь 1, линию 2 задержки в виде тела вращения с ребристой боковой поверхностью и осесимметричным углублением на противоположном пьезопреобразователю торце в форме конуса 3 с усеченной вершиной и сопряженного по диаметру его вершины цилиндра 4, колпачок 5 с внутренним осесимметричным цилиндрическим выступом 6, шкалой кругового нониуса 7 на его внешней части и резьбой 8 на внутренней для сочленения с линией 2 задержки. Боковая поверхность линии 2 задержки может быть выполнена в виде резьбы 9.

Внешняя торцевая поверхность 10 колпачка 5 выполнена плоской, на ней размещен второй пьезопреобразователь 11, акустически связанный с колпачком 5 по поверхности 10. Внутренняя торцевая поверхность колпачка 5 выполнена в форме конуса 12 с усеченной вершиной, сопряженного по диаметру его вершины с цилиндрическим выступом 6 колпачка 5, причем линия сопряжения конуса 12 и выступа 6 обращена в сторону второго пьезопреобразователя 11. В собранном виде в ультразвуковом преобразователе формируется измерительная камера переменной длины с верхней 13 и нижней 14 плоскопараллельными границами.

Ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов работает следующим образом.

В вертикальном рабочем положении первого пьезопреобразователя 1 снизу при снятом колпачке 5 углубление конуса 3 линии 2 задержки заполняют исследуемой жидкой средой со взвешенными в ней частицами дисперсионной фазы. На линию 2 задержки медленно накручивают колпачок 5, который своим цилиндрическим выступом входит в объем цилиндра 4 линии 2 задержки, формируя измерительную камеру, заполненную исследуемой жидкой средой с дисперсной фазой. При этом возможный излишек жидкости (не показан) вместе с воздушными пузырьками должен выйти из измерительной камеры и частично заполнить коническое углубление 3 линии 2 задержки, не оказывая влияние на результаты измерений характеристик жидкости в камере.

Пьезопреобразователь 1 излучает в линию 2 задержки пучок ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые колебания центральной части пучка, падающие нормально на основание цилиндра 4, отражаются от границы 14 материала линии задержки и исследуемой среды и возвращаются к пьезопреобразователю 1 и далее в виде электрического сигнала поступают в измерительную аппаратуру (не показана), при помощи которой методом отражения ультразвука определяют характеристики исследуемой среды. Ультразвуковые колебания краевой части пучка, падающие на боковую поверхность конуса 3 линии 2 задержки, после отражения от этой поверхности попадают на ребристую поверхность линии 2 задержки и эффективно рассеиваются, не влияя на результаты.

Аналогичным образом пьезопреобразователь 11 излучает в колпачок 5 пучок ультразвуковых колебаний, центральная часть которых, пройдя через цилиндрический выступ 6 и отразившись от границы 13 материала колпачка и исследуемой среды, возвращается к пьезопреобразователю 11 и далее в виде электрического сигнала поступает в измерительную аппаратуру (не показана), при помощи которой методом отражения ультразвука определяют характеристики исследуемой среды. Ультразвуковые колебания краевой части пучка, излученного пьезопреобразователем 11, падают на боковую поверхность конуса 12 колпачка 5 и после ряда переотражений попадают на резьбовую поверхность колпачка 5, где эффективно рассеивается.

Ультразвуковые колебания обоих пучков, излученных пьезопреобразователями 1 и 11, частично проникающие внутрь измерительной камеры, заполненной исследуемой средой (не показана), после попадания в виде электрических сигналов в измерительную аппаратуру (не показана) отсекаются последней и в обработке результатов не участвуют.

Отраженные от границ разделов 13 и 14 исследуемой среды и материалов колпачка 5 и линии 2 задержки соответственно ультразвуковые колебания в виде эквивалентных электрических сигналов позволяют определить с помощью измерительной аппаратуры (не показана) отражательные характеристики (например, акустическое сопротивление) исследуемой среды в местах контакта ее с материалами линии 2 задержки и колпачка 5. У свежеприготовленного образца исследуемой среды эти характеристики совпадают, а по мере осаждения дисперсных частиц в направлении от границы 13 к границе 14 измерительной камеры становятся все более различными. При этом наиболее чувствительным образом на отраженные от границ камеры ультразвуковые сигналы влияют физико-химические условия на границе 13, где через некоторое время от начала измерений наблюдается полное отсутствие взвешенных в жидкости дисперсных частиц.

Акустическая длина измерительной камеры, косвенно влияющая на результаты измерений, является переменной при завинчивании колпачка 5 и отмечается по показаниям шкалы кругового нониуса 7. Эта длина также участвует в процедуре настройки ультразвукового преобразователя для разделения полезных акустических сигналов и помех, а также - в воспроизведении геометрических условий измерений при повторении опытов.

Целесообразно изготавливать линию 2 задержки и колпачок 5 из одного и того же прозрачного материала, пьезопреобразователи 1 и 11 брать идентичными, с поперечными размерами, не намного превышающими поперечный размер измерительной камеры, а измерения проводить дифференциальным методом, компенсируя до нуля разностный сигнал от границ 13 и 14 исследуемой среды в начальный момент измерений.

1. Ультразвуковой преобразователь для исследования седиментационных процессов, содержащий пьезопреобразователь, акустически связанную с ним торцом линию задержки в виде тела вращения с ребристой боковой поверхностью и осесимметричным углублением на противоположном торце в форме конуса с усеченной вершиной и сопряженного по диаметру его вершины цилиндра, сочлененный с линией задержки со стороны, противоположной пьезопреобразователю, колпачок с внутренним осесимметричным цилиндрическим выступом, шкалой кругового нониуса на его внешней части и резьбой на внутренней для сочленения с линией задержки, отличающийся тем, что внешняя торцевая поверхность колпачка выполнена плоской, перпендикулярной оси симметрии преобразователя, в состав ультразвукового преобразователя введен второй пьезопреобразователь, размещенный на этой поверхности и акустически с ней связанный.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что внутренняя торцевая поверхность колпачка выполнена в форме конуса с усеченной вершиной, сопряженного по диаметру его вершины с цилиндрическим выступом и обращенного линией сопряжения в сторону второго пьезопреобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам контроля крупности продуктов мокрого измельчения в горной, металлургической, химической и строительной отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к определению разновидностей хризотил-асбеста и может быть использовано в геологоразведочном производстве и горнодобывающей промышленности, а также в тех отраслях, которые используют хризотил-асбест.

Изобретение относится к способам контроля физической активации жидкостей, в частности контроля степени омагниченности жидкостей сред, обработанных омагничивающими аппаратами.

Изобретение относится к оптическим методам анализа, а более точно к фотоэлектрическому способу седиментационного анализа дисперсности порошковых материалов однородного вещественного состава.
Изобретение относится к физико-химическому анализу вещества и предназначено для исследования строения жидких и жидко-твердых растворов и смесей. .
Изобретение относится к области исследования или анализа материалов путем определения их физических свойств

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов путем определения их физических свойств

Изобретение относится к устройствам для анализа воды по следующим характеристикам: мутности, цветности, температуре, результатам седиментационного анализа, электропроводности, вязкости, электрофоретической подвижности, дзета-потенциалу частиц взвеси, химической потребности в кислороде, содержанию хлора, водородному показателю и редокс-потенциалу и может быть использовано для мониторинга водных объектов, технического и питьевого водоснабжения

Изобретение относится к лазерным устройствам для измерения и контроля размеров частиц в суспензиях, микро- и наноэмульсиях, коллоидных растворах и взвесях частиц в жидкостях и газах

Изобретение относится к средствам морской радиоэкологии и биогеохимии. Способ определения концентрации тория-234 в морских донных отложениях состоит в том, что в качестве трассера радиохимического выхода используют естественный долгоживущий α-излучающий изотоп 232Th, исходную активность которого определяют в части пробы по γ-излучению свинца-212 при соблюдении условия радиоактивного равновесия между Th и Pb, а другую часть пробы, отделив торий от сопутствующих элементов методом оксалатного осаждения, используют для жидкостно-сцинтилляционного (ЖС) спектрометрического анализа активности 234Th и 232Th по и β- и α-излучению, после чего рассчитывают радиохимический выход тория (R) и исходную концентрацию тория-234 (234Thисх, Бк/кг) по приведенным формулам. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности определения содержания 234Th.

Изобретение относится к области разработки способов и установок для лабораторных исследований физических процессов, в частности для исследования закономерностей движения совокупности твердых частиц в жидкой среде при их гравитационном осаждении. Частицы предварительно смачивают водным раствором глицерина и размещают на пластину в виде компактно упакованного слоя в форме сферического сегмента. Пластину с направленным вниз слоем частиц помещают в кювету с жидкостью. При этом содержание глицерина в растворе выбирают в диапазоне (95÷99) мас. %, а диаметр частиц D и сторону квадратного основания кюветы b выбирают в соответствии с неравенствами где D - диаметр частиц (мм); ρ - плотность материала частиц (кг/м3); b - сторона квадратного основания кюветы (м); d - диаметр основания сферического сегмента слоя частиц (м). Начальную концентрацию совокупности частиц в слое определяют по алгебраической формуле, а изменение формы, размера и скорости осаждения облака из совокупности частиц определяют визуализацией с помощью двухракурсной скоростной видеосъемки. Обеспечивается повышение точности определения основных характеристик гравитационного осаждения в жидкости совокупности частиц с заданной начальной концентрацией и с нулевой начальной скоростью. 5 ил., 2 табл.

Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу измерения липкости вещества, такого как целлюлозная масса, с датчиком, работающим в режиме он-лайн или встроенным, имеющим прозрачную пластину с поверхностью, к которой могут прикрепляться липкие частицы. Прикрепившиеся частицы идентифицируют с помощью фотокамеры, расположенной позади пластины. Камера сфокусирована на определении стационарных частиц, прикрепленных к поверхности. Измерение проводят непосредственно из технологического потока или из бокового потока, при этом пластина не нуждается в извлечении из процесса для измерения. Материалом пластины может быть пластмасса, такая как поликарбонат или акриловый пластик. Кроме того, скорость потока может поддерживаться низкой, например менее 0,1 м/с, в положении измерения и/или может существовать застойная точка потока в месте измерения или рядом с ним, где скорость потока приближается к нулю. Техническим результатом является непрерывное определение осаждаемости твердых частиц по мере их прохождения через производственный процесс. 7 н. и 28 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области контроля свойств покрытий и может быть использовано для определения сплошности диэлектрических или металлических катодных покрытий на листовой металлической основе (например, стальной) при выполнении деформации образцов с покрытиями, преимущественно методом выдавливания лунки по Эриксену. Устройство содержит измерительный прибор и электролитическую ячейку, изготовленную из диэлектрического материала, в нижнюю часть которой герметично вмонтирован угольный электрод, соединенный с положительным полюсом измерительного прибора для контроля тока, возникающего в электролитической ячейке при соприкосновении электропроводной жидкости со сквозными дефектами в покрытии исследуемого образца, подсоединенного к отрицательному полюсу измерительного прибора, а в верхней части закреплен контактный элемент, выполненный из пластичного коррозионно-стойкого материала, причем электролитическая ячейка снабжена системой ее заполнения. Устройство снабжено узлом деформации, размещенным над подъемным столиком, который соединен с узлом деформации с возможностью вертикального перемещения относительно узла деформации, при этом на столике жестко закреплена вертикальная направляющая с электролитической ячейкой, подпружиненной в направлении к узлу деформации. Техническим результатом является обеспечение возможности быстрого проведения испытаний на прочность диэлектрических (например, полимерных) покрытий и на пластичность катодных металлических покрытий в процессе деформации металлических образцов, например, методом выдавливания лунки по Эриксену. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх