Измеритель мощности ультразвука

OnИСЛНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 468334

Союз Советских

Социалистическими

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.05.73 (21) 1926873/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.04.75. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 11.11.75 (51) М, Кл. G Oln 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 534.6(088.8) (72) Автор изобретения

А. П, Леонтьев (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к технике измерений параметров ультразвукового поля и может найти применение при измерении мощности ультразвуковых колебаний, а также при калибровках ультразвуковых аппаратов.

Известные измерители мощности ультразвука, основанные на нагревании звукопоглощающей жидкости, содержат сосуд с двойными стенками, крышку, нагревательный калибровочный элемент, устройство для ввода ультразвука и регистрирующий прибор.

Однако в этих устройствах измеряемая мощность определяется по средней скорости подьема уровня жидкости между двумя фиксированными значениями шкалы ее капиллярной трубки, что не позволяет получить высокую точность и чувствительность, а также приводит к неудобствам при эксплуатации, Цель изобретения — повысить точность, чувствительность и обеспечить удобство эксплуатации.

Это достигается тем, что измеритель снабжен пневматически связанным с сосудом и регистрирующим прибором дифференцирующим устройством, выполненным в виде пневматически связанных между собой посредстзом каналов связи полостей с отверстиями для ввода и вывода среды, например воздуха, и регулятора чувствительности, выполненного в виле штока с укрепленным на нем стержнем, размещенным в канале связи полостей, а регистрирующий прибор выполнен в виде U-образного манометра с двумя близкими по плотности жидко стя м и.

5 На чертеже представлен общий вид измерителя.

Предлагаемый измеритель содержит сосуд 1 с двойными стенками из стекла, крышку 2, нагревательный калибровочный элемент 3, уст10 ройство 4 для ввода ультразвука, устройство

5 для дифференцирования, трубки 6, регистрирующий прибор 7, канал связи 8, полости 9 и 10, регулятор чувствительности 11, капиллярную трубку 12, отверстие 13 для ввода воз15 духа, отверстие 14 для вывода воздуха, держатель 15, отверстие 16, шток 17, стержень 18, U-образный манометр 19, сосуды 20 и 21 манометра, жидкости 22 и 23 с близкими плотностями.

20 Устройство работает следующим образом.

Излучаемые ультразвуковые колебания поступают через устройство 4 для ввода ультразвука в сосуд 1, заполненный звукопоглощающей жидкостью. Энергия ультразвуковых

25 колебаний превращается в тепловую энергию жидкости. Пропорционально тепловой энергии возрастает объем жидкости. Поскольку сосуд 1, устройство 4 для ввода ультразвука, крышка 2 вместе с трубками 6, отверстиями зо 13, 14, полостью 9 и сосудом 20 образуют зам468134 кнутую систему, то увеличение объема звукопоглощающей жидкости приводит к пропорциональному возрастанию давления внутри этой системы. Под действием давления жидкость из полости 9 по трубке 12 канала 8 связи вытесняется в полость 10.

При движении жидкости внутри трубки 12 возникает противодействующая этому движению сила, пропорциональная вязкости, длине трубки 12 канала 8 связи, скорости движения жидкости и обратно пропорциональная квадрату внутреннего диаметра трубки 12. При неизменных значениях вязкости жидкости, внутреннего диаметра и длины трубки 12 произведение скорости движения жидкости на силу, противодействующую этому движению, пропорционально излучаемой мощности ультразвука или, что то же самое, первой производной по времени от изменений внутренней энергии звукопоглощающей жидкости, В начальный период после включения измерителя давление внутри полости 9 возрастает на все уменьшающуюся со временем величину.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока между силой, противодействующей движению жидкости по трубке 12 канала 8 связи, и приращением давления в полости 9, пропорционального излучаемой мощности ультразвука, не наступит полное динамическое равновесие. Окончанию этого процесса соответствует установление внутри полости 9 постоянного давления, величина которого, как уже отмечалось, строго пропорциональна излучаемой мощности ультразвука. Поскольку полость 10 соединена с окружающей средой через отверстие 16, то увеличение объема жидкости внутри этой полости не приводит к увеличению избыточного давления. Давление внутри этой полости полностью уравновешивается атмосферным.

Уровень устанавливающегося внутри полости 9 постоянного давления изменяется регулятором 11 чувствительности путем опускания стержня 18 при вкручивании штока 17 внутрь крышки 15. Уменьшение эффективной площади сечения трубки 12 канала 8 связи приводит к увеличению противодействующей движению жидкости силы и увеличению давления в полости 9. При поднимании стержня 18 наблюдается обратное явление — уменьшение давления.

5 Давление внутри полости 9 через отверстие

14, трубку 7 передается в сосуд 20 U-образного манометра 19. Под действием давления жидкость 22 из сосуда 20 вытесняется и толкает столб жидкости 23. Разность двух занятых жидкостью 23 уровней будет пропорциональна давлению внутри полости 9 и, следовательно, величине измеряемой мощности ультразвука. Высокая чувствительность измерения давления достигается тем, что плотно15 сти манометрических жидкостей 22 и 23 незначительно отличаются одна от другой. Поскольку сосуд 21 манометра 19 и полость 10 непосредственно связаны с окружающей средой, то барометрические ошибки, связанные с

20 изменением атмосферного давления, полностью исключаются.

Калибровка измерителя мощности производится электрическим током с помощью калибровочного нагревательного элемента 3.

Предмет изобретения

Измеритель мощности ультразвука, содер30 жащий сосуд с двойными стенками, крышку, нагревательный калибровочный элемент, устройство для ввода ультразвука, регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности чувствительности

35 и обеспечения удобств эксплуатации, он снабжен пневматически связанным с сосудом и регистрирующим прибором дифференцирующим устройством, выполненным в виде пневматически связанных между собой посред40 ством канала связи полостей с отверстиями для ввода и вывода среды, например воздуха, и регулятора чувствительности, выполненного в виде штока с укрепленным на нем стержнем, размещенным в канале связи полостей, 45 а регистрирующий прибор выполнен в виде

U-образного манометра с двумя близкими по плотности жидкостями.

468134

Редактор О. Степина

Заказ 2729/5 Изд. № 883 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Пирогов

Техред Л. Казачкова

Корректоры: В. Петрова и О, Данишева