Устройство для регистрации интенсивности кавитации

Изобретение относится к приборам для измерения переменных величин, а именно, для измерения интенсивности кавитации, например, при обработки гетерогенных смесей органического происхождения.

Известно устройство (патент РФ №2220413, Опубликовано: 27.12.2003 Бюл. №36), выбранный в качестве прототипа включающее блок питания, фотоэлектронный умножитель, предварительный усилитель, основной усилитель импульсов, счетчик импульсов, светонепроницаемую камеру со шторкой, источник света, блок управления шторкой, шторка снабжена емкостью для исследуемого объекта, причем над ней в шторке выполнено окно, что емкость для исследуемого объекта снабжена кюветой, выполненной из светопроводящего материала.

Недостатком данного прибора является, во-первых, небольшой спектр измеряемых величин, во-вторых, отсутствует возможность моделировать и оптимизировать параметры воздействия на изучаемые объекты.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является расширение методов измерения интенсивности кавитации, а также для повышения эффективности выбора технологических режимов при обработке гетерогенных смесей ультразвуком в режиме кавитации.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для регистрации интенсивности кавитации, включающее блок питания, фотоэлектронный умножитель, предварительный усилитель, основной усилитель импульсов, счетчик импульсов, светонепроницаемую камеру со шторкой, блок управления шторкой, снабженной емкостью для исследуемого объекта, окном над емкостью, отличающееся тем, что боковые стороны емкости снабжены пьезокерамическим пластинами, а дно емкости снабжено нагревательным элементом, причем каждый из них соединен с блоками управления.

На чертеже показана блок-схема устройства для регистрации интенсивности кавитации.

Устройство для регистрации интенсивности кавитации включает блок питания 1, фотоэлектронный умножитель 2, предварительный усилитель 3, основной усилитель импульсов 4, счетчик импульсов 5, окно 6, емкость 7 для моделирования технологических процессов обработки материалов ультразвуком в режиме кавитации, источник света 8, блок управления шторкой 9, пьезокерамические пластины 10 излучатели ультразвука, нагревательный элемент И, блок управления пьезокерамическими пластинами 12, блок управления нагревательным элементом 13, светонепроницаемая камера 14, шторка 15 снабжена емкостью для исследуемого объекта, причем над ней в шторке 15 выполнено окно 6, а емкость 7 для исследуемого объекта снабжена в нижней части нагревательным элементом 11, а боковые стороны выполнены в виде пьезокерамических пластин 10.

Устройство работает следующим образом. Подготовленную путем простого смешивания исследуемую гетерогенную смесь (например, смесь отрубей и воды, применяемую в производстве кормов для сельскохозяйственных животных) помещают в емкость 7, расположенную на шторке 15. Емкость 7 и шторка 15 размещены в светонепроницаемой камере 14. С помощью блока управления шторкой 9, функцию которого выполняет электромагнит, объект сначала перемещают под источник света 8 (например, галогенную лампу), а затем под фотоэлектронный умножитель 2, используемый в качестве светоприемника.

На фотоэлектронный умножитель 2 через окно 6 попадает поток квантов света, излучаемый гетерогенной смесью во время наложения ультразвука, вызывающий процесс кавитации, при помощи пьезокерамических пластин 10, которые являются преобразователями электрической энергии в ультразвук. После того как емкость 7 переместилась под окно 6, на блоке управления пьезокерамическими пластинами 12 устанавливаются режимные параметры, а при изучении влияния теплового фактора на блоке управления нагревательным элементом 13 устанавливают необходимые температурные режимы, которые обеспечивают нагревательные элементы 11. После того как все параметры установлены, начинается обработка гетерогенной смеси при выбранных режимах. При прохождении ультразвуковой волны через слой жидкой гетерогенный смеси возникает процесс кавитации. Одним из показателей интенсивности кавитации является измерение сонолюминесценции, то есть излучения света жидкостью, облучаемой ультразвуком в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц, которую можно регистрировать даже при ультразвуковых параметрах, характерных для диагностического применения ультразвука.

При подготовке фотоэлектронного умножителя 2 для измерения свечений его в течении нескольких часов выдерживают в темноте под напряжением. Фотоэлектронный умножитель 2 эксплуатируют в режиме счета импульсов. После усиления, которое осуществляется предварительным усилителем 3, смонтированным на фотоэлектронном умножителе 2, и основным усилителем импульсов 4, импульсы формируются и регистрируются при помощи счетчика импульсов 5. Питание фотоэлектронного умножителя 2 и предварительного усилителя 3 осуществляется блоком питания 1.

Использование данного устройства для регистрации интенсивности кавитации по сравнению с прототипом ведет к увеличению функциональных возможностей, обеспечивая его применения на предприятиях связанных с переработкой растительного сырья, кормопроизводства, а также позволяет совершенствовать методы и аппаратуру для изучения поведения кавитационных эффектов в различных гетерогенных системах.