SU815619A1 - Method of measuring non-uniformity concentration in liquids - Google Patents
Method of measuring non-uniformity concentration in liquids Download PDFInfo
- Publication number
- SU815619A1 SU815619A1 SU792772008A SU2772008A SU815619A1 SU 815619 A1 SU815619 A1 SU 815619A1 SU 792772008 A SU792772008 A SU 792772008A SU 2772008 A SU2772008 A SU 2772008A SU 815619 A1 SU815619 A1 SU 815619A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- cavitation
- liquid
- pulses
- fluid
- concentration
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 17
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 14
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 claims 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 claims 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- PWWVAXIEGOYWEE-UHFFFAOYSA-N Isophenergan Chemical compound C1=CC=C2N(CC(C)N(C)C)C3=CC=CC=C3SC2=C1 PWWVAXIEGOYWEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Изобретение относится к технической физике, в частности к исследованию химических и физических свойств веществ, \ а именно к определению концентрации неоднородностей, загрязняющих жидкость. Изобретение может применяться для копт- 5 роля чистоты рабочих жидкостей гидросистемы.The invention relates to technical physics, in particular to the study of the chemical and physical properties of substances, namely the determination of the concentration of inhomogeneities that pollute a liquid. The invention can be applied to the Copt-5 role of the purity of the working fluid of the hydraulic system.
Известен способ определения концентрации частиц, взвешенных в жидкости, который основан на измерении индикатрисы рассеяния светового пучка на частицах. Через загрязненную жидкость пропускают параллельный световой пучок, например луч лазера. Индикатриса рассеяния 15 измеряется фотодатчиком, перемещающимся в плоскости, перпендикулярной к световому пучку, ипи, набором датчиков £1]. Однако этот способ требует врезки в кювету, содержащую жидкость, оптических м окон. Поэтому он .непригоден в тех случаях, когда необходимо определять концентрацию частиц в непрозрачных сосудах или трубопроводах.A known method for determining the concentration of particles suspended in a liquid, which is based on measuring the indicatrix of scattering of a light beam by particles. A parallel light beam, such as a laser beam, is passed through a contaminated liquid. The scattering indicatrix 15 is measured by a photosensor moving in a plane perpendicular to the light beam, or with a set of sensors £ 1]. However, this method requires insertion into a cuvette containing a liquid of optical m windows. Therefore, it is unsuitable in cases where it is necessary to determine the concentration of particles in opaque vessels or pipelines.
Известен также способ определения концентрации частиц в жидкости, основанный на измерении коэффициента поглощения звука. По этому способу видеоимпульсы, вырабатываемые генератором, возбуждают излучающий пьезоэлемент. Ультразвуковой сигнал, пройдя через исследуемую среду, принимается приемным пьезо— элементом, преобразуется в электрический сигнал и поступает в усилитель. Опорный сигнал, поступающий с излучателя, сравнивается с сигналом, поступающим от приемного пьезоэлемента. При появлении частиц второй сигнал ослабляется пропорционально концентрации твердой фазы иьThere is also a method of determining the concentration of particles in a liquid, based on the measurement of sound absorption coefficient. In this method, the video pulses generated by the generator excite the emitting piezoelectric element. An ultrasonic signal passing through the medium under study is received by the receiving piezoelectric element, is converted into an electric signal, and enters the amplifier. The reference signal from the emitter is compared with the signal from the receiving piezoelectric element. When particles appear, the second signal is attenuated in proportion to the concentration of the solid phase
Известный способ требует специального устройства канала, позволяющего пропускать через жидкость плоскую волну, что делает его непригодным в случае круглого трубопровода. Кроме того, методы, основанные на поглощении ультразвука, пригодны лишь при больших концентрациях частиц.The known method requires a special channel device that allows a plane wave to pass through the liquid, which makes it unsuitable in the case of a round pipeline. In addition, methods based on the absorption of ultrasound are suitable only at high particle concentrations.
Известен также способ определения степени загрязненности жидкости тверды- . ми частицами, основанный на измерении порога кавитации. Известно, что порог кавитации значительно понижается при наличии в жидкости дефектов в виде твердых частиц. Дня осуществления этого способа жидкость облучается ультразвуком на частотах 15-30 кГц. Амплитуду увеличивают до появления кавитации, которую регистрируют по возникновению шумов на тех же частотах. Предполагают, что частицы представляют собой несмачиваемые сферы. Это предположение позволяет свя- . зать порог кавитации с размерами частиц [З^.There is also known a method for determining the degree of contamination of a liquid solid-. particles based on the measurement of the cavitation threshold. It is known that the cavitation threshold is significantly reduced in the presence of defects in the form of solid particles in the liquid. On the day of the implementation of this method, the liquid is irradiated with ultrasound at frequencies of 15-30 kHz. The amplitude is increased until cavitation appears, which is recorded by the appearance of noise at the same frequencies. Particles are believed to be non-wettable spheres. This assumption allows the connection. set the cavitation threshold with particle sizes [3 ^.
Однако такое предиюложение необоснован» для реальных неоднородностей в жид-, кости. Этот способ непригоден для смачиваемых, но содержащих газовые зародыши в микротрещинах частиц, .таких, как кварца, окиси алюминия, стекла, а также для любых несферических частиц.However, such a preposition is unfounded ”for real heterogeneities in the fluid and bone. This method is not suitable for wettable, but containing gas nuclei in microcracks particles, such as quartz, aluminum oxide, glass, as well as for any non-spherical particles.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения концентрации неоднородностей в жидкости, заключающийся в том, что жидкость облучают ультразвуковыми импульсами, принимают сигнал, вызванный возникшей в жидкости кавитацией, и преобразуют его в электрический сигнал, из которого выделяют информационный параметр, которым является порог кавитации. Наличие в жидкости частиц резко снижает порог кавитации. Присутствие в жидкости твердой фазы устанавливается по величине порога кавитации [4Q.The closest in technical essence to the proposed one is a method for determining the concentration of inhomogeneities in a liquid, which consists in irradiating the liquid with ultrasonic pulses, receiving a signal caused by cavitation in the liquid, and converting it into an electrical signal, from which an information parameter is selected, which is the threshold cavitation. The presence of particles in the liquid sharply reduces the cavitation threshold. The presence of a solid phase in a liquid is established by the value of the cavitation threshold [4Q.
Недостатком известного способа является малая точность определения концентрации. Способ дает только качественное представление о чистоте жидкости, так как для возникновения кавитации достаточно одной частице появиться в зоне обличения. Кроме того, отсутствие фокусировки в этом методе, 'не позволяет отличить кавитацию, вызванную присутствием твердой фазы, от кавитации, вызываемой пузырьками газа;· которые могут существовать в микротрещинах на стенках сосуда.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the concentration. The method gives only a qualitative idea of the purity of the liquid, since for the occurrence of cavitation it is enough for one particle to appear in the exposure zone. In addition, the lack of focusing in this method does not allow one to distinguish cavitation caused by the presence of a solid phase from cavitation caused by gas bubbles; which can exist in microcracks on the walls of a vessel.
Цель изобретения - повышение точности определения концентрации неоднородностей в жидкости. Поставленная цель достигается тем, что облучение жидкости производят фокусированным ультразвуковым импульсом, вызывающем кавитацию в ограниченном объеме жидкости, а из принятого и преобразованного электрического сигнала выделяют в качестве информаци10The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the concentration of inhomogeneities in a liquid. The goal is achieved in that the irradiation of the liquid is carried out by a focused ultrasonic pulse, which causes cavitation in a limited volume of liquid, and is isolated as information from the received and converted electrical signal
815619 4 онного параметра импульсы, вызванные кавитацией на отдельных неоднородностях, измеряют количество этих импульсов и промежуток между первым и последним импульсом, а концентрацию неоднородностей определяют как отношение числа импульсов к произведению измеренного промежутка времени на скорость звука в жидкости.815619 4 parameter, pulses caused by cavitation on individual inhomogeneities measure the number of these pulses and the gap between the first and last pulse, and the concentration of inhomogeneities is determined as the ratio of the number of pulses to the product of the measured time interval by the speed of sound in a liquid.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Жидкость, находящуюся в непрозрачном сосуде, облучают ультразвуковым импульсом, сфокусированным в центре сосуда вдали от стенок, имеющем интенсивность, достаточную для возникновения кавитации от 10~^ Вт/см2 до 104 Вт/см2 и частоту от 10^ Ги до 10^ Гц. Интенсивность ультразвукового импульса подбирается таким образом, чтобы в жидкости возникала кавитация в течение минимального числа периодов синусоидального сигнала, заполняющего импульс, начиная с первого периода. Частоту облучения выбирают такой, чтобы длина волны была меньше объема, в котором создается интенсивный ультразвуковой импульс. При облучении жидкости ультразвуком во время полуволны отрицательного давления образуются кавитационные пузырьки газа или пара. Эти пузырьки образуются на неоднородностях в жидкости. Во время положительной полуволны давления происходит схлопывание этих пузырьков, сопровождающееся образованием ударных волн.A fluid located in an opaque vessel is irradiated with an ultrasonic pulse focused in the center of the vessel away from the walls, having an intensity sufficient for cavitation to occur from 10 ~ ^ W / cm 2 to 10 4 W / cm 2 and a frequency from 10 ^ Gu to 10 ^ Hz The intensity of the ultrasonic pulse is selected so that cavitation occurs in the liquid during the minimum number of periods of the sinusoidal signal filling the pulse, starting from the first period. The irradiation frequency is chosen such that the wavelength is less than the volume in which an intense ultrasonic pulse is generated. When the liquid is irradiated with ultrasound during the half-wave of negative pressure, cavitation bubbles of gas or vapor are formed. These bubbles form on heterogeneities in the fluid. During a positive pressure half-wave, these bubbles collapse, accompanied by the formation of shock waves.
Ударные волны преобразуют в электрические сигналы и подсчитывают их чиспо.Источники ударных волн распределены в облучаемом объеме и находятся на различных расстояниях от приемника. Поэтому ударные волны приходят к приемнику не одновременное, а в течение некоторого промежутка времени. Первый импульс соответствует ударной волне от ближайшего источника, последний — от наиболее удаленного. Число неоднородностей N находящихся в облучаем ом объеме жидкости, определяют путем подсчета импульсов, соответствующих ударным волнам, образовавшимся при схлопывании кавитационных пузырьков. Облучаемый объем V определяют зная скорость звука в жидкости и промежуток времени между приходом первого и последнего импульса. Концентрацию находят как отношение числа импульсов к объему. Для того, чтобы на результат измерения не влияли вторичные эффекты, облучение ультразвуком прекращают послеShock waves are converted into electrical signals and counted in frequency. The sources of shock waves are distributed in the irradiated volume and are at different distances from the receiver. Therefore, shock waves do not arrive at the receiver simultaneously, but over a period of time. The first impulse corresponds to a shock wave from the nearest source, the last - from the farthest. The number of inhomogeneities N located in the irradiated volume of liquid is determined by counting the pulses corresponding to the shock waves formed during the collapse of cavitation bubbles. The irradiated volume V is determined by knowing the speed of sound in the liquid and the time interval between the arrival of the first and last pulse. Concentration is found as the ratio of the number of pulses to the volume. In order to prevent secondary effects from affecting the measurement result, ultrasound irradiation is stopped after
-X возникновения ударных волн во время отрицательной полуволны давления.-X the occurrence of shock waves during a negative pressure half-wave.
‘ На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.‘The drawing shows a block diagram of a device that implements the proposed method.
Устройство содержит сосуд 1 с жидкостью, облучаемой ультразвуком, сфокусированным в центре сосуда, например, сферическим или цилиндрическим излучателем 2, генератор 3, модулятор 4, усилитель мощ-щ ности 5, датчик 6, фильтр-усилитель 7, который служит для подавления гармоник облучающего сигнала и усиления сигнала, индикатор импульсов - осциллограф 8, система 9 счета импульсов и формирователь 15 10 импульса срыва облучения в момент приема первого кавитационного импульса, который подает на модулятор 4 сигнал, прекращая облучение жидкости. Количество неоднородностей определяют, измеряя 20 число.принимаемых импульсов. Число импульсов, соответствующее числу неоцно родностей, измеряют подсчитывания число импульсов на экране осциллографа, или подавая сигнал на счетчик импульсов. Объем определяют путем измерения промежутка времени между первым и последним кавитационными импульсами, зная при этом скорость звука в жидкости. Например, если объем, в котором создается интенсивность звука, достаточная для возникновения кавитации имеет сферическую форму, а неоднородности распределены равномерно, то концентрацию определяют по формуле с 35 где N - число импульсов;The device comprises a vessel 1 with a liquid irradiated by ultrasound focused in the center of the vessel, for example, a spherical or cylindrical emitter 2, a generator 3, a modulator 4, a power amplifier 5, a sensor 6, a filter amplifier 7, which serves to suppress the harmonics of the irradiating the signal and signal amplification, the pulse indicator is an oscilloscope 8, a pulse counting system 9 and a pulse shaper 15 10 at the moment of receiving the first cavitation pulse, which sends a signal to modulator 4, stopping the irradiation of the liquid. The number of heterogeneities is determined by measuring the 20 number of received pulses. The number of pulses corresponding to the number of non-uniformities is measured by counting the number of pulses on the oscilloscope screen, or by applying a signal to a pulse counter. The volume is determined by measuring the time interval between the first and last cavitation pulses, while knowing the speed of sound in a liquid. For example, if the volume in which the sound intensity is created, sufficient for cavitation to occur, has a spherical shape, and the inhomogeneities are distributed evenly, then the concentration is determined by the formula with 35 where N is the number of pulses;
- промежуток времени между первым и последним импульсами;- the time interval between the first and last pulses;
V — скорость звука в жидкости.V is the speed of sound in a liquid.
При облучаемом объеме, имеющем произвольную форму, принимают импульсы несколькими датчиками, расположенными вокруг указанного объема, что позволяет оценить его форму.With an irradiated volume having an arbitrary shape, pulses are received by several sensors located around the indicated volume, which allows one to evaluate its shape.
. Предлагаемый способ позволяет проводить измерение концентрации неоднородностей в жидкости, находящейся в закрытом непрозрачном сосуде или трубопроводе. Жидкость может быть неподвижна или про-50 текать по трубопроводу.. The proposed method allows the measurement of the concentration of inhomogeneities in a liquid located in a closed opaque vessel or pipeline. The liquid may be stationary or pro- 50 through conduit Tek.
Предлагаемый способ может найти применение в тех областях техники, где применяются гидросистемы, например в транспорте, химической и нефтяной промышленности. Способ позволяет проводить контроль чистоты жидкости в процессе ее эксплуатации и требует малых затрат вре— . мени. Это делает его удобным для контроля чистоты жидкости без остановки работы гидросистемы.The proposed method can find application in those areas of technology where hydraulic systems are used, for example, in transport, chemical and oil industries. The method allows you to control the purity of the liquid during its operation and requires little time. change me. This makes it convenient for controlling the purity of a fluid without interrupting the operation of the hydraulic system.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU792772008A SU815619A1 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Method of measuring non-uniformity concentration in liquids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU792772008A SU815619A1 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Method of measuring non-uniformity concentration in liquids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU815619A1 true SU815619A1 (en) | 1981-03-23 |
Family
ID=20830199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU792772008A SU815619A1 (en) | 1979-04-04 | 1979-04-04 | Method of measuring non-uniformity concentration in liquids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU815619A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490916B1 (en) | 1998-06-15 | 2002-12-10 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system of fluid analysis and control in a hydrocarbon well |
| US6988547B2 (en) | 1998-06-15 | 2006-01-24 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system of fluid analysis and control in hydrocarbon well |
-
1979
- 1979-04-04 SU SU792772008A patent/SU815619A1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490916B1 (en) | 1998-06-15 | 2002-12-10 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system of fluid analysis and control in a hydrocarbon well |
| US6988547B2 (en) | 1998-06-15 | 2006-01-24 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system of fluid analysis and control in hydrocarbon well |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Roy et al. | An acoustic backscattering technique for the detection of transient cavitation produced by microsecond pulses of ultrasound | |
| CN105222833A (en) | The measuring method of Air Bubble Size, number and movement velocity in biphase gas and liquid flow | |
| JPH06510121A (en) | Photoacoustic leak detection and method | |
| CA1236560A (en) | Process and apparatus for determining the interfacial area in a two-phase mixture incorporating a gaseous phase flowing in the form of bubbles | |
| SE8800686L (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE CONCENTRATION OF A SUBSTANCE CONNECTED TO PARTICLES IN A FLOWING MEDIUM | |
| US4722602A (en) | Apparatus and method for analyzing particles in a medium | |
| Neppiras et al. | Acoustic cavitation in a focused field in water at 1 MHz | |
| SU815619A1 (en) | Method of measuring non-uniformity concentration in liquids | |
| US4770043A (en) | Monitoring the stability of solids containing suspensions and the like | |
| Marangopoulos et al. | Measurement of field distributions in ultrasonic cleaning baths: implications for cleaning efficiency | |
| JPS63139231A (en) | Method for measuring fine particles in liquid | |
| Asher | Ultrasonics in chemical analysis | |
| JPS62112055A (en) | Method and device for discriminating kind of buried tube | |
| EP0050040A3 (en) | A method and apparatus for the detection of impurities in a liquid such as blood | |
| DK0579829T3 (en) | Particle Measurement System | |
| US3487697A (en) | Fluid-suspended particle analyzer | |
| JP2002040001A (en) | Flaw detection method and device | |
| SU1415169A1 (en) | Acoustic method of checking the degree of corrosion of tube inner surface | |
| SE9203834L (en) | Method and apparatus for determining the level of gaseous or liquid media in tubes | |
| RU2105991C1 (en) | Method for measurement of parameters of noise emission of underwater object | |
| SU1490603A1 (en) | Method of photographic sedimentation analysis of particulate media | |
| WO2024149581A1 (en) | Method and apparatus for particle detection | |
| JPH046893B2 (en) | ||
| JPS62261057A (en) | Impurity measurement device in liquid | |
| Coakley et al. | Sonochemical yields of cavitation centres at 1 MHZ |