Claims (4)
Целью изобретени вл етс повышение точности определени момента возникновение и типа aKycTi-ijec.KOii кавлтадии за счет установ лени едивого Критери определени кавита циОНной нроадюсти дл различиых условий. Поставлениа цель достигаетс за счет то го, что устройство снабжено вторым ирисм НИКОМ акустического давлени , расположен ным -в ближней зоне излучате.т на рассто нии не менее длины волны от первого прием ника, двум усилител ми - фазовращател ми, подключенными « выходам приемников регул тором фазы, подключенным к выходам приемников, регул тором фазы, подключенным :К выходам усилителей - фазовращателей и :ко входу второго приемника, схемой вычитани , подключенной к выходам усилителей- фазовращателей, нормирующим усилител м разностного сигнала, подключенным « выходу схемы вычитани , и параллельно включенной данью, состо щей из последовательно соединенных блока полосовых фильтров гармоник основного тона с пороговой схемой газовой кавитации и блока режекторных фильтров гармоник основного тона с пороговой схемой паровой «авитации, причем вход этой цепи подключен ;К выходу нормирующего усилител разностного сигнала, а Выход - ко входам ультразвукового генератора и блока регистрации . На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит ультразвуковой генератор 1 с манипул тором, воспринимающим команды регулировани , а кустический излучатель 2, приемники а кустического давлени 3 и 4, усилители-фазовращатели 5 и 6, регул тор фазы 7, схему вычитани 8, нормирующий усилитель разностного сигнала 9 с автоматической регулировкой усилени , блок полосовых фильтров гармоник основного тона 10, блок режекторных фильтров гармоник основного тона И, пороговую схему газовой кавитации 12, пороговую схему паровой кавитации 13 и блок регистрации 14 величины порогового давлени . Устройство работает следующим образом. Нарастающее во времени по заданному закону синусоидальное напр жение ультразвукового генератора 1 возбуждает акустический излучатель 2, выполненный в виде фокусирующего концентратора звукового давлени . Приемники акустического давлени 3 и 4 преобразуют акустический сигна л в напр жение; их выходы подключены к усилител м - фазовр ащател м 5 и 6 с блоком фазовой автоподстройки , поддерживающим разность фаз напр жений на -выходах усилителей фазовращателей при ее монотонном (медленном, «е св занном с кавитационными влени ми) изменении равной 180°. Выходы усилителей - фазовращателей 5 и 6 подключены к схеме 8 вычитани , построенной так, что сдвинутые на 180° сигналы вычитаютс ; в отсутствие кавитации на выходе схемы 8 вычитани будет разностный сигнал, монотонно возрастающий пропорционально величению напр жени ультразвукового генератора 1. В состав разностного сигнала, вследствие некоторого неравенства амплитуд и неточности установки разности фаз, равной 180° на основной частоте , а также нелинейных искажений в сигнале генератора 1, вход т удвоенные значени четких гармонических составл ющих излучаемого сигнала, а также минимизированные, но не полностью скомпенсированные сигналы основной частоты генератора 1 и ее нечетных гармоник. Монотонно нарастающий разностный сигнал с выхода схемы 8 вычитани поступает на вход нормирующего усилител 9 с автоматической регулировкой усилени , посто нна времени которого такова, что медленное нарастание разностного сигнала на входе усил.ител 9 не измен ет величину его выходного сигнала (сглаживаетс , но не усиливаетс ). Величина разностного сигнала на выходе нор.мирующего усилител 9 в отсутствие кавитации остаетс посто нной. С выхода хилител 9 сглаженный по амплитуде сигнал разности поступает одновременно на блок 10 полосовых фильтров, настроенных на частоты гармонических составл ющих излучаемого сигнала с пороговой схемой 12, и блок 11 режекторных фильтров, устран ющих сигналы на основной частоте и ее гармониках, с пороговой схемой 13. Сигнал разности проходит на выходы блоков фильтров 10 и 11, но поскольку его величина в отсутствие кавитации в силу сглаживающего действи усилител 9 не нревышает уровн срабатывани пороговых схем 12 и 13, то сигнал, снимаемый с приемника 3, не регистрируетс блоком регистрации 14. При достижении акустическим давлением критического значени в случайные моменты времени в случайных точках пространства образуютс нелинейно пульсирующие полости, преобразующие энергию возбуждающего сигнала на основной частоте, в зависимости от типа кавитации, в энергию гармонических составл ющих или в случайные импульсы давлени . Характерной чертой начальных стадий как газовой, так и паровой кавитации, вл етс нестационарность процесса во времени и в пространстве. При этом на выходе схемы 8 вычитани вырабатываетс нестационарный разностный сигнал, спектр которого зависит от типа и стадии развити кавитации. В момент возникновени газовой кавитации нелинейные искажени сигнала существенно увеличиваютс из-за формировани пузырьков с размером, близким к резонансному, по причине коагул ции и их эвакуации из зоны максимального азр жени , и на фоне монотонно увеличивающегос разностного сигнала на выходе схемы вычитани 8 по вл ютс кратковременные более интен1сивные выбросы, которые полостью усиливаютс усилителем 9 (но не глаживаютс в силу их кратковременности по сравнению с посто нной времени автоматиеской регулировки усилени ) и поступают на входы бло-ков 10 и 11. Даиный тип нестационарности :кави1-ационного сигнала лро вл етс преимущественно в увеличении составл ющих .гармонического р да, которые выдел ютс блоком 10 полосовых фильтров гармонИК основной частоты и регистрируютс пороговой схемой 12. При этом вырабатываетс комаида регистрации порога возйикновени газовой кавитации и приостановки нарастани или выключени (если это .необходимо) напр жени на излучателе 2. При существенном развитии газовой «авитации процесс шумоизлучени ка.витационной областью .становитс стационарным и при дальнейшем увеличении иа р ж-ени на излучателс 2 величина монотонно нарастающего разностного сигнала сглаживаетс нормирующим усилителем 9 до уровн , близкого по значению к уровню в докавитационном режиме . При возникновении паровой кавитации, характеризуемой в «ачалыных стади х образованием сравнительно редких, случашю возникающих мощных импульсов давлени длительностью нор дка периода основной частоты в линейный спектр разностного сигнала добавл етс сплошна компонента. Нестационарные шумы паровой кавитации выдел ютс нормирующим усилителем 9 «а фоне стационарных шумов развитой газовой «авитации и поступают на вход блока II фильтров, выдел ющих .сплошную компоненту на фоне линейчатого спектра разностного сигнала. При пре .вышении сигналом на выходе блока 11 .поро .говой величины срабатывает порогова схема 13 и подаетс команда регистрации порога возникновени паровой кавитации на блок регистрации 14 и на исполнительное устрой .ство генератора 1, с помощью которого либо предотвращаетс дальнейшее .нарастание напр жени на излучателе 2, либо генератор 1 отключаетс . Порогова схема 13 срабатывает и производит регистрацию возникновени .паровой кавитации и в тех случа х, когда газова кавитаци отсутствует, а сразу .возникает .парова кавитаци . В этом случае признаком возникновени .паровой кавитации служит срабатывание пороговой схемы 13, в то вре.м ка-к при одновременном существовании развитой газовой и паровой кавитации формируютс сигналы как после фильтро.в 10, так и после фильтров 11. Формула изобретени Устройство дл определени кавитационной прочности жидкостей, включающее акустический излучатель с возбуждающим ультразвуковым генератором, приемник акустического давлени , усилители и блок регистрации, отличающеес тем, что, с целью повышени точности определени момента возникновени и тина акустической кавитации, оно снабжено вторым приемником акустического давлени , расположенным в ближней зоне излучател на ра.ссто нии не менее длины вол.ны от первого приемника, двум усилител ми-фазовращател ми , подключенными к выхода-м приемников , регул тором фазы, подключенным к. выходам усилителей-фазовращателей и ко в.ходу второго ириемника, схемой вычитани , подключенной к выходам усилителей-фазовращателей , нормирующим усилител м разностного сигнала, подключенным к выходу схе .мы вычитани , и параллельно включенной цепью, состо щей из последовательно соединенных блока полосовых фильтров гармоник одиозного тона с пороговой схемой газовой ка витг1ции и блока режекторных фильтров гармоник основного тона с пороговой схемой паровой кавитации, причем вход этой цепи подключен к выходу нормирующего усилител разностного сигнала, а выход - ко входа.м ультразвукового генератора ц блока регистрации . Источники информации, прин тые во вни .мание при экспертизе: 1.Патент США Л 3757288, 340-5, 04.09.73. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the moment of occurrence and the type of cavaltadi aKycTi-ijec.KOii due to the establishment of a single Criterion for determining the cavition of a cIon range for different conditions. The goal is achieved due to the fact that the device is equipped with a second iris of acoustic pressure, located in the near zone, at a distance not less than the wavelength from the first receiver, two amplifiers - phase shifters connected to the "control receiver outputs" phase switch connected to the outputs of the receivers, phase control connected: to the outputs of the amplifiers - phase shifters and: to the input of the second receiver, the subtraction circuit connected to the outputs of the amplifiers phase shifters, normalizing amplifiers of difference a signal connected to the output of the subtraction circuit, and a parallel connected tribute consisting of a series-connected block of harmonic signals of the fundamental tone with a threshold gas cavitation circuit and a block of notch filters of harmonics of the fundamental tone with a threshold circuit of steam activation, and the input of this circuit is connected; To the output of the normalizing amplifier of the difference signal, and the Output to the inputs of the ultrasonic generator and the recording unit. The drawing shows a block diagram of the proposed device. The device contains an ultrasonic generator 1 with a manipulator that receives control commands, and a bushy emitter 2, receivers a bust pressure 3 and 4, amplifiers, phase shifters 5 and 6, a phase regulator 7, a subtraction circuit 8, a normalizing amplifier of the difference signal 9 with automatic adjustment amplification, block band filter harmonics of the fundamental tone 10, block notch filters harmonics of the fundamental tone I, the threshold scheme of gas cavitation 12, the threshold scheme of steam cavitation 13 and the recording unit 14 of the threshold value ION. The device works as follows. The sinusoidal voltage of the ultrasonic generator 1, which increases in time according to a given law, excites an acoustic emitter 2, made in the form of a focusing concentrator of sound pressure. Acoustic pressure receivers 3 and 4 convert the acoustic signal to voltage; their outputs are connected to amplifiers - phase shifters 5 and 6 with a phase locked loop unit that maintains the phase difference between the voltages on the - outputs of the phase shifters and their monotonic (slow, not associated with cavitation) changes equal to 180 °. The outputs of the amplifiers - phase shifters 5 and 6 are connected to the subtraction circuit 8, which is designed so that the shifted 180 ° signals are subtracted; in the absence of cavitation, the output of the subtraction circuit 8 will be a difference signal, monotonously increasing in proportion to the magnitude of the voltage of the ultrasonic generator 1. The difference signal, due to a certain inequality of amplitudes and inaccuracy of setting the phase difference equal to 180 ° at the fundamental frequency, as well as nonlinear distortions in the signal Oscillator 1, the doubled values of the clear harmonic components of the emitted signal, as well as minimized but not fully compensated signals of the fundamental frequency are generated. ora 1 and its odd harmonics. A monotonically increasing difference signal from the output of the subtraction circuit 8 is fed to the input of the normalizing amplifier 9 with automatic gain control, the time constant of which is such that the slow increase of the difference signal at the input of the amplifier 9 does not change the value of its output signal (smoothes but not amplified ). The magnitude of the difference signal at the output of the normalizing amplifier 9 in the absence of cavitation remains constant. From the output of the healer 9, the amplitude-smoothed difference signal enters simultaneously the block of 10 band-pass filters tuned to the frequencies of the harmonic components of the emitted signal with the threshold circuit 12, and the block 11 of the notch filters eliminating the signals at the main frequency and its harmonics, with the threshold circuit 13 The difference signal passes to the outputs of filter units 10 and 11, but since its value in the absence of cavitation due to the smoothing effect of amplifier 9 does not exceed the response level of threshold circuits 12 and 13, the signal removed from The receiver 3 is not registered by the recording unit 14. When the acoustic pressure reaches a critical value at random points in time, non-linearly pulsating cavities are formed at random points in space, which convert the energy of the exciting signal at the fundamental frequency to harmonic components or random ones. pressure pulses. A characteristic feature of the initial stages of both gas and steam cavitation is the non-stationarity of the process in time and space. In this case, at the output of the subtraction circuit 8, a non-stationary differential signal is produced, the spectrum of which depends on the type and stage of the cavitation development. At the time gas cavitation occurs, nonlinear distortion of the signal significantly increases due to the formation of bubbles with a size close to the resonance, due to coagulation and their evacuation from the zone of maximum aggravation, and against the background of a monotonically increasing difference signal at the output of the subtraction circuit 8, short-term, more intense emissions, which are amplified by the amplifier 9 (but not ironed due to their short duration compared to the constant time of the automatic gain control) and post fall on the inputs of the blocks 10 and 11. The dyed type of nonstationarity: the cavitation signal of the lr is mainly an increase in the components of the harmonic series, which are separated by the block 10 of the fundamental frequency band of filters and recorded by the threshold circuit 12. In this case Comaid registration of the threshold for gas cavitation and stopping the buildup or deactivation (if necessary) of the voltage on the emitter 2. With a significant development of gas "avitations, the process of noise emission is a kind of field. With When stationary and with a further increase in the output level on radiator 2, the monotonically increasing difference signal is smoothed by the normalizing amplifier 9 to a level close in value to the level in the precavitational mode. When steam cavitation occurs, which is characterized in the initial stages by the formation of relatively rare, occasionally occurring powerful pressure pulses with a duration of a normal frequency period of the fundamental frequency, a continuous component is added to the linear spectrum of the difference signal. Unsteady noises of steam cavitation are separated by a normalizing amplifier 9 "against the background of stationary noises of developed gas" avitations and are fed to the input of filter block II, which allocates a continuous component against the background of the linear spectrum of the difference signal. When the signal at the output of the block 11 .signal value is triggered, the threshold circuit 13 is triggered and a command is issued to register the threshold for the occurrence of steam cavitation on the recording unit 14 and on the generator 1 actuator, with the help of which the further voltage surge is prevented radiator 2, or generator 1 is turned off. The threshold circuit 13 triggers and records the occurrence of steam cavitation and in cases where there is no gas cavitation and steam cavitation arises immediately. In this case, a sign of the occurrence of steam cavitation is the triggering of the threshold circuit 13, while at the same time the developed gas and vapor cavitation simultaneously exist, signals are generated both after the filter in 10 and after the filters 11. Invention Formula for determining cavitation strength of liquids, including an acoustic emitter with a stimulating ultrasonic generator, an acoustic pressure receiver, amplifiers and a recording unit, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining This generation of acoustic cavitation, and it is equipped with a second acoustic pressure receiver located in the near zone of the radiator at a distance not less than the wave length from the first receiver, two amplifiers-phase shifters connected to the output of the receivers, a regulator phase, connected to the outputs of the phase shifting amplifiers and to the output of the second receiver and a subtraction circuit connected to the outputs of the phase shifting amplifiers, normalizing difference signal amplifiers connected to the output of the subtraction circuit, and parallel A connected circuit consisting of a series-connected block of harmonic filters of an odious tone with a threshold gas coding circuit and a notch filter block of harmonics of the fundamental tone with a threshold steam cavitation circuit, and the input of this circuit is connected to the output of a normalizing amplifier of a difference signal, and the output entrance m ultrasonic generator c block registration. Sources of information taken into consideration at the examination: 1. US patent L 3757288, 340-5, 04.09.73.
2.Труды Акустического института. М., Выпуск Vf, 04.09.73. 2. Works of the Acoustic Institute. M., Release Vf, 09.09.73.
3.Акустический л-;урнал, М., том IX. вып. 2, 1963, стр. 158 3. Acoustic l-; Ural, M., volume IX. issue 2, 1963, p. 158
4.Авт. св. № 186215, В 06В 1/06, 12.09.66.4. Avt. St. No. 186215, B 06B 1/06, 12.09.66.