Методы измерения поглощения звука в жидкостях

Методы измерения поглощения звука в жидкостях [c.274]

Ф н г. 317. К измерению поглощения звука в жидкостях импульсным методом. [c.278]

В ряде работ [27, 47, 38, 26, 34, 48, 3] по результатам исследования акустического течения определены коэффициенты поглощения звука в жидкостях. Как видно из (6.58) и (6.60), для определения коэффициента поглощения методом акустического течения необходимо независимо измерить интенсивность (ши плотность звуковой энергии) и скорость потока. Выше мы говорили, что радиационное давление оказывает существенные помехи при определении скорости потока по его динамическому давлению. Естественно и обратное динамическое давление потока вносит ошибки в измерение радиационного давления механическими методами (см. гл. 5, 3). При измерении коэффициента поглощения этим методом разделение динамического давления потока и радиационного давления несколько усложняется тем, что должны быть созданы условия, соответствующие теории Эккарта. [c.243]

По результатам исследования акустического течения в ряде работ 6, 11, 15, 35, 56—59] определены коэффициенты поглощения звука в жидкостях. Как видно из соотношений (31) и (33), для определения коэффициента поглощения методом акустического течения необходимо независимо измерить интенсивность звука (или плотность звуковой энергии) и скорость потока. Выше уже говорилось о том, что радиационное давление оказывает существенные помехи при определении скорости потока по его динамическому давлению. Естественно и обратное динамическое давление потока вносит ошибки в измерение радиационного давления механическими методами. [c.123]

Ф и г. 319. Устройство для измерения поглощения звука в сильно поглощающих жидкостях импульсным методом. [c.278]

Поглощение звука в жидкостях может быть определено различными оптическими методами ( 2, п. 2 этой главы) в газах же использование оптических методов измерения поглощения сопряжено с известными трудностями. [c.332]

Измерения поглощения звука а в газах и жидкостях акустическими методами в области ультразвуковых частот дают возможность, согласно формуле (2.12), определить объемную вязкость г , если известна сдвиговая вязкость т (значение которой рассчитывается или находится другими, неакустическими методами) и известны параметры, соответствующие условиям измерений, т. е. со, р, с, н, входящие в формулу для а. При этом в большом числе случаев вклад н в а для газов имеет существенное значение,тогда как для неметаллических жидкостей вклад теплопроводности в значение а не так велик (примерно на порядок меньше, чем вклад от влияния I I и Ti ). Ультразвуковые измерения ti по разности измеренного а и вычисленного по значениям т и параметров эксперимента, по существу, являются единственным (косвенным) методом измерения объемной вязкости. В отсутствие релаксационных процессов (см. ниже), значение л и т] для многих простых жидкостей примерно равны. Для одноатомных газов эксп практически совпадает со значением вычисленным согласно формуле (2.13), т. е. при [c.43]

Для измерения скорости звука предложено много всевозможных приемов, которые основываются на явлении дифракции света на ультразвуке, интерференции звука (интерферометр Пирса) и на импульсном методе измерения скорости ультразвука [283]. Все эти способы дают высокую точность определения скорости звука в обычных условиях, но если необходимо знать скорость звука при любой пониженной температуре, когда вязкость жидкости и вместе с ней поглощение сильно возрастают, применение известных методов измерения скорости звука становится весьма затруднительным или даже в некоторых случаях невозможным [280]. А при изучении рассеяния света в жидкостях при переходе от обычных вязкостей к стеклообразному состоянию нужно знать адиабатическую сжимаемость в любой температурной точке. Поэтому Величкина и автор этой книги [2801 разработали специальный метод измерения, который, как нам представляется, лучше других методов подходит для указанных условий. Разумеется, он может применяться и в других случаях Разработанный метод измерения скорости ультразвука основан на явлении интерференции звуковых волн в плоскопараллельном слое конечной толщины. Прибор, работающий на этом принципе, представляет собой интерферометр Фабри — Перо для звуковых волн. Схематически устройство прибора и блок-схема электронной части показаны на рис. 46а, общий вид прибора — рис. 466. [c.214]

В М. а. для исследований обычно применяется УЗ- и гиперзвуковые волны в газах — в диапазоне частот Ю Гц, а в жидкостях и твёрдых телах — в диапазоне 10 —10 Гц. Использование оптич. методов, а именно измерение смещения и ширины компонент Мандельштама — Бриллюэна рассеяния и определение по ним скорости и коэф. поглощения звука, позволило расширить диапазон применяемых частот вплоть до десятков ГГц. [c.194]

В М. а. для исследований обычно применяются акустич. волны высокой частоты в газах УЗ — в диапазоне частот 104—10 Гц, а в жидкостях и в твёрдых телах — в диапазоне 10 — 10 Гц. Это связано как с локализацией областей релаксации в этих частотных диапазонах, так и с высоким развитием техники излучения и приёма УЗ и с большой точностью измерений в этом диапазоне частот. На более высоких частотах поглощение звука становится очень большим и многие акустич. методы неприменимы. [c.220]

Несколько иной метод определения коэффициента поглощения звука был предложен в работе [57]. Схема установки приведена на рис. 21. Ультразвуковое поле (1 Мгц), создаваемое источником полностью заполняло трубку с исследуемой жидкостью 2 трубка имела обводной капиллярный канал 3 для обратного потока. Согласно соотношению (31), при радиусе звукового пучка, равном радиусу трубы, скорость акустического течения обращается в нуль. В экспериментальных условиях, конечно, из-за неоднородности звукового поля по сечению трубки и влияния пограничного слоя вблизи стенок, а в описываемой установке еще из-за тока жидкости через капиллярный канал 3 перенос жидкости имеется, однако скорость его существенно меньше скорости течения в свободном звуковом поле. Влияние динамического давления потока на механический приемник радиационного давления 4 было при этих условиях относительно мало. Отраженный от приемника 4 звук поглощался поглотителем 5. Авторы работы [58] отказались от абсолютного измерения звукового поля радиометром, потому что приемный элемент радиометра, отражая звук, не позволял создать полностью бегущую волну (в этой работе плотность звуковой энергии определялась из импедансов излучателя в воздухе и в жидкости). Согласно закону Гагена — Пуазейля, скорость движения [c.123]

Максимумы скорости звука в растворах, природа 210 Метод измерения изменений скорости звука 79 Методы измерения скорости и поглощения ультразвука в газах, жидкостях и твёрдых телах 62, 224 и д. [c.321]

Значительные осложнения возникают также в результате неравномерного нагрева жидкости и порождённых им конвекционных потоков. Неравномерный нагрев жидкости часто вызывается колебаниями кварцевой пластинки, поэтому можно рекомендовать включать кварц лишь на короткие промежутки времени и фотографировать с возможно малой экспозицией. Коэффициент поглощения ультразвука можно определить также, воспользовавшись тем, что при малых амплитудах ультразвуковых колебаний, при которых в диффракционной картине наблюдаются только спектры первого порядка, между освещённостью изображения ультразвукового поля, полученного по методу тёмного поля, и интенсивностью звука существует линейная зависимость [316, 317]. Измерение освещённости ультразвукового поля производят или с помощью фотоэлемента или же посредством фотографирования с последующим фотометрированием. Фотометрирование производят, сравнивая освещённость ультразвукового поля с освещённостью поля зрения, на которое наложен ступенчатый [c.93]

Следовательно, для нахождения коэффициента поглощения а достаточно измерить в исследуемой жидкости давление излучения S в бегущей звуковой волне на различных расстояниях х от излучателя и затем построить прямую 1п5з(,= = onst—2 ах. Наклон этой прямой дает величину а. Первые измерения этим методом были осуществлены Бикаром [278—2811 при помощи описанных в гл. П1, 1 крутильных весов ему же принадлежит обобщающая работа о поглощении звука в жидкостях [2821. [c.274]

Хантер [4779] применил импульсный метод для измерения поглощения звука в переохлажденном ментоле, салоле и дифениловом эфире. В этих трех жидкостях наблюдалось значительное повышение затухания вблизи точки затвердевания, что, может быть, объясняется рассеянием звука на образующихся центрах кристаллизации. [c.292]

Методика измерения поглощения звука в газах в принципе аналогична методике, применяемой при измерениях в жидкостях. Большинство измерений было выполнено при помощи ультразвукового интерферометра. Так, Пильмайер [1565—1567, 1570] уже в 1929—1930 гг. подробно исследовал поглощение звука в воздухе, Og и Оз, пользуясь интерферометром Пирса. Белявская [224] также применяла этот метод при измерении поглощения в воздухе и СОз. [c.330]

Наконец, следует еще упомянуть об оптическом методе Хютера и Польмана [3082], предназначенном для измерения поглощения звука в непрозрачных веществах с малым волновым сопротивлением, в особенности в пластмассах и тканях животных. Из исследуемого материала изготовляются два образца в виде плоскопараллельных пластинок различной толщины пластинки помещаются в жидкость с волновым сопротивлением, возможно более близким к волновому сопротивлению исследуемого материала, и просвечиваются ультразвуковым пучком. Интенсивность прошедшего звука определяется либо по диффракции света, проходящего через звуковой пучок, либо по расширению тонкого светового пучка (см. гл. П1, 4, п. 2). Путем сравнения интенсивностей звука, прошедшего через образцы разной толщины, при одинаковой интенсивности падающего звука, можно определить коэффициент поглощения в образцах. Этот коэффициент может быть также получен путем нахождения интенсивностей звука, обеспечивающих равные интенсивности в проходящем пучке. Отношение интенсивностей может быть определено как отношение квадратов напряжения на кварце. На фиг. 438 даны в качестве примера результаты измерения Хютером и Польманом [3082] частотной за- [c.401]

МОЛЕКУЛЯРНАЯ АКУСТИКА — раздел физ. акустики, в к-ром структура и свойства вещества и кинетика молекулярных процессов исследуются акустич. методами. Осн. методы М. а.— измерения скорости, звука и козф. поглощения звука в зависимости от разл. физ. параметров частоты звуковой волны, темп-ры, давления, маги, поля и др. величин. Исследования, проводимые такими методами, иногда объединяют в особый раздел экснерим. акустики — ультразвуковую или акустическую спектроскопию. Методами М. а. можно исследовать газы, жидкости, полимеры, твёрдые тела, плазму. На ранней стадии развития этой области и в нек-рых случаях до сих пор термин М. а. применяют лишь к исследованиям молекулярной структуры газов а жидкостей. [c.193]

Нолл 13647] исследовал влияние поперечного электрического поля на распространение звука в жидкостях, обладающих дипольным моментом опыты должны были выяснить, модулирует ли переменное электрическое поле фазу или амплитуду звуковой волны с частотой 10 мггц, распространяющейся в жидкости. Хотя чувствительность установки была достаточной для обнаружения относительного изменения скорости звука, равного 2 10 , и изменения поглощения на 5 10 дб см при электрическом поле 1 т см, однако никакого эффекта в непроводящих органических жидкостях обнаружено не было. В электропроводящих жидкостях наблюдалась фазовая модуляци, пропорциональная квадрату модулирующего напряжения, обусловленная влиянием нагревания на скорость звука. В связи с этим данный метод непосредственно может быть использован для измерения температурного коэффициента скорости звука. [c.260]

Измерение поглощения звука при высоких давлениях бьшо выполнено до сих пор лишь для толуола (Бикар [285]) оптическим методом-В диапазоне давлений 1—800 атм измерение показали линейное уменьшение величины а// при повышении давления (при давлении 1 атм а//2=8Ы0 сек см, при давлении 800 атм //2=48,8-10 сек /см). Это изменение величины а// обусловлено зависимостью от давления вязкости, плотности и скорости звука в жидкости. [c.291]

Описанным способом были определены [177] коэффициенты объёмной вязкости в ряде жидкостей и сравнены со значениями, найденными на основании измерения поглощения звука. Результаты этого исследования приведены в таблице 28. Следует отметить хорошее совпадение значенийопределённых обоими методами. Это обстоятельство создаёт уверенность [c.193]

Измерение скорости и поглощения ультразвука. В предыдущих главах мы познакомились с основными методами точного измерения скорости звука и ультразвука в газах и жидкостях — интерференционным и импульсным. Интерференционный метод, кроме того, подразделялся нами на метод интерферометра с бегущей волной и интерферометра со стоячими волнами. Эти методы давали возмои юсть определить также и поглощение звуковых и ультразвуковых волн. [c.385]

Вместо интерферометра Фабри — Перо для спектрального анализа можно использовать дифракционный спектрограф [10] разрешающая спо-ообность в обоих случаях имеет порядок 10 —10 . Интерферометр табл. 1 приведено несколько результатов (они не относятся к простым жидкостям и помещены здесь только для того, чтобы показать возможности метода). В этой таблице Т — температура жидкости в градусах Цельсия 0 — угол рассеяния — скорость гиперзвука, рассчитанная по величине бриллюэнов-ского смещения — скорость ультразвука, измеренная обычными методами на частотах несколько мегагерц — уширение линии, обусловленное поглощением звука. Результаты, приведенные в первой строке для каждой жидкости, получены с использованием классических источников хвета, а во второй и третьей строках соответственно — с помощью экспериментальной схемы, представленной на фиг. 2 [10], и с помощью схемы с коническим рефлектором [9]. Очевидно, что [c.162]

С этого времени в большом количестве проводятся эксперимен тальные и теоретические работы по исследованию дисперсии и пог лощения ультразвуковых волн в газах, а затем и в жидкостях, сре ди которых следует отметить работы Кнезера [9] и Бикара [10] К настоящему времени накопилось очень большое количество ра бот по измерению скорости и поглощения ультразвука в газах, в смесях газов, жидкостях, смесях различных жидкостей, растворах, электролитах, проведенных при разных физических условиях (температура, давление, плотность, фазовые переходы и т. д.). Результаты этих измерений важны не только для изучения молекулярных свойств газов и жидкостей, но также широко используются в технике для контроля протекания различных технологических процессов (по изменению скорости и поглощения звука). Методика этих измерений хорошо отработана и изложена во многих учебниках, поэтому мы не будем ее описывать. Отметим только, что на ультразвуковых частотах современные импульсные, фазовые и в особенности импульсно-фазовые методы позволяют получить относительную ошибку Ас/с 10 —10 , а абсолютное значение с измерять с точностью 10" %. Аппаратурная точность может быть выше, однако точность измерения скорости ограничивается трудностью поддерживать неизменными физические свойства среды (температуру, плотность, однородность, отсутствие потоков и т. д.) и неоднородностями акустического поля абсолютное значение а в области ультразвуковых частот можно измерять с ошибкой 2—5%. Трудности в определении коэффициента поглощения звука по результатам измерений также состоят в необходимости детального учета неоднородности излучаемого акустического поля, дифракционных эффектов, неизменности физических свойств среды. Для газов измерения на частотах выше нескольких МГц (при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре) затруднены из-за очень большого поглощения. [c.42]

УЗ-вые методы, основанные на измерениях скорости и затухания звука, широко используются в технике для определения свойств и состава веществ и для контроля технологич. процессов (см. Контрольно-измерительные применения ультразвука). По скорости звука определяют упругие и прочностные характеристики металлич. материалов, керамики, бетона, степень чистоты материалов, наличие примесей. Измерения скорости и поглощения в жидкостях позволяют определить концентрацию растворов, следить за протеканием химич. реакций и других процессов, за ходом полимеризации. В газах измерения скорости звука дают информацию о составе газовых смесей. При УЗ-вых измерениях в твёрдых телах используют частоты 10 —10 Гц, в жидкостях — до 10 Гц, в газах — не выше 10 Гц выбор частотных диапазонов соответствует поглощению УЗ в этих средах. Точность определения состава веществ, концентрации примесей УЗ-выми методами высока и составляет доли процента. По изменению скорости звука или по Доплера эффекту в движущихся жидкостях и газах определяют скорость их течения (см. Расходомер). Для исследования свойств веществ используют также методы, основанные на зависимости параметров резонансной УЗ-вой колебательной системы от акустич. сопротивления нагрузки, т. е. от свойств нагружающей её среды. Это т. н. импедансные методы, к-рые применяются в УЗ-вых сигнализаторах уровня, вискозиметрах, твердомерах и т. д. Во всех перечисленных методах измерений и контроля свойств вещеегв применяются весьма малые интенсивности УЗ эти методы требуют малого времени для измерений, легко поддаются автоматизации, позволяют производить дистанционные измерения в агрессивных и взрывоопасных средах и осуществлять непрерывный контроль веществ в труднодоступных местах. [c.17]

Методы измерения П. з. разнообразны и зависят от вещества, в к-ром П. 3. измеряется, диапазона частот и величины коэфф. П. з. Во всех методах измерения важно выделить истинное поглощение и отделить его от других явлений, приводящих к уменьшению амплитуды звука, таких, как сферич. расхождение, дифракционные эффекты, рассеяние (см. Затухание звука), а также потери на склейках и пр. Основные группы методов измерения П. з. методы, основанные на измерении радиационного давления звука или же непосредственном измерении амплитуды звуковой волны в зависимости от расстояния (часто используется в жидкостях), метод УЗ-вого интерферометра (используется в газах при измерении на высоких частотах), метод реверберации (используется на низких частотах), оптич. метод, калориметрич. метод и импульсный метод. Из всех перечисленных методов импульсный является наиболее точным и универсальным. Он позволяет измерять поглощение с точностью до нескольких процентов. [c.263]

В заключение следует еще указать на некоторые источники ошибок, которые могут привести и часто уже приводили к получению неправильных результатов измерений. Мы уже говорили выше в этом пункте о помехах, создаваемых акустическим ветром при измерениях давления излучения, а также о способах устранения этих помех. Другим источником ошибок являются отражения от задней и боковых стенок кюветы. За исключением интерферометрического метода, измерение коэффициента поглощения всегда производится в бегущей звуковой волне. Поэтому следует избегать всякого направленного отражения от приемника, от противоположной излучателю стенки сосуда или (при вертикальном расположении установки) от поверхности жидкости. Фокс и Рок [630] вводят звуковой пучок в сосуд, который, подобно черному телу в оптике, поглощает практически весь звук вследствие многократных отражений. Отражения от боковых стенок проще всего избежать, применяя достаточно широкие сосуды или трубки. Отражение от поверхности радиометра устраняют или по крайней мере ослабляют наклейкой тонких пробковых дисков или нанесением на клею тонкого слоя песка (см. Сю Цзун-янь [922]). [c.284]

Наилучшее согласие между экспериментальными значениями коэффициента поглощения звука и значениями, рассчитанными по классической теории, наблюдается для одноатомных жидкостей—ртути, сжиженных гелия и аргона— и для сжиженных двухатомных газов—кислорода, азота, водорода,—в которых внутренние степени свободы оказываются при этом замороженными . В табл. 49 приведены значения а, измеренные Галтом [686] импульсным методом. для ряда сжиженных газов, а также полученные по этим данным значения величины а/ри соответствующие теоретические значения. Кроме того, в таблице приведены рассчитанные значения величин и ajf, дающие доли затухания, обусловленные соответственно вязкостью и теплопроводностью значения ajf были рассчитаны Бейером [2459]. [c.289]

МОЛЕКУЛЯРНАЯ АКУСТИКА, р 13- В очень вязких жидкостях, полиме- физиком Я. Д. Ван-дер-Ваальсом дел физ. акустики, в к-ром св-ва рах и нек-рых др. в-вах в поглоще- при объяснении физ. св-в реальных в-ва и кинетика мол. процессов ис- ние и дисперсию может давать вклад газов и жидкостей, следуются акустич. методами. Осн. целый набор релаксац. процессов с В нач. 20 в. М. ф. вступает в новый методами М. а. явл. измерение ско- широким спектром времён релакса- этап развития. В работах франц. фи-рости звука и поглощения звука и за- ции. Изучение температурных зави- зика Ж. Б. Перрена и швед, учёного виспмостей этих величин от частоты симостей скорости и поглощения зву- Т. Сведберга (1906), польск. физика звук, волны, темп-ры, давления и др. ка позволяет разделить вклад разл. М. Смолуховского и А. Эйнштейна Методами М. а. можно исследовать релаксац. процессов. (1904—06), посвящённых броуновскому [c.433]

Измерение методом сравнения (жидкость сравнения — дистиллированная вода, Г=7,1+0,2). ТемпературагСС. Частота 1,5 Мгч [31]. 2) Измерения искажения оптическим методом. Температура комнатная. Частота 570 кгц [28]. 3) Измерение искажения с акустическим фильтром. Оптическое определение параметров второй гармоники [40]. Частота 3 Мгц. 4) По взаимодействию двух волн [23]. 5) Измерение методом сравнения (жидкость сравнения — ацетон, Г=10,0). Температура —195°С. Частота Ь Мгц [41]. Эти данные исправлены с учетом измерений скорости в кипящем жидком азоте. 6) Данные, использованные для сравнения экспериментального поглощения с теоретическим [42]. 7) Термодинамический расчет по экспериментальной зависимости скорости звука от температуры и давления [43]. 8) Расчет по Г=р со7Р, из статических измерений [38]. 9) Термодинамический расчет по экспериментальной зависимости скорости звука от температувы и давления [39]. 10) Данные статических измерений [38]. И) Измерение методом сравнения (жидкость сравнения—бутиловый спирт, Г=9,6). Частота 2 Мгц. [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...