Geum.ru

Рассматривается возможность применения методов акустооптики для измерения степени минерализации жидкости (воды)

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
А.П. МЕЛЕХОВ, Д.В. ЛАВРУХИН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


АКУСТООПТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ


Рассматривается возможность применения методов акустооптики для измерения степени минерализации жидкости (воды). В зависимости от концентрации солей меняется плотность, скорость звука, вязкость и др. свойства воды и, соответственно, изменяются условия распространения акустических волн в исследуемой среде. Эти изменения в свойствах вещества можно отследить с помощью лазерного зонда и, сопоставив с калибровочными измерениями, сделать вывод о концентрации солей.


Известно, что такие свойства как плотность, скорость звука, дисперсия скорости звука, вязкость и др. сильно зависят от состава и концентрации примесей (солей) в жидкости.

Существуют работы по применению акустооптических методов для измерения скорости звука в жидкости и скорости потока жидкости [1,2]. Если, применяя ту же акустооптическую схему, еще и сканировать частоту акустической волны в каком-то интервале, то можно прописать акустический спектр для любого изучаемого вещества. И этот спектр будет характеризовать данное вещество при определенных постоянных условиях. Таковыми условиями являются: 1) температура; 2) стабильность забора образца; 3) стабильность акустической и оптической схем.

В предлагаемой работе речь пойдет о возможности акустооптического определения “вида” жидкости на примере промышленных образцов минеральной воды с разным составом и концентрацией солей. Вид спектров для трех различных образцов показан на рис.1.

Основа экспериментальной установки – кювета “постоянного” объема с акустическим пъезоизлучателем. Для регистрации ультразвуковых колебаний использовалась оптическая система по схеме фотодефлектора c источником пробного луча в виде полупроводникового лазера (P=1.3 мВт)[3].

Акустические спектры прописаны с применением алгоритма БПФ. Частотное разрешение f= 1.22 кГц. Величина погрешности при записи спектров видна на примере спектров а и б для дист. воды (см. рис. 1). Разброс, по всей видимости, обусловлен разницей в условиях забора образца в кювету.

Для понимания, как малое изменение химического состава вещества влияет на вид спектра, необходимо провести серию калибровочных измерений для разных концентраций и видов солей. В итоге, можно будет говорить о возможностях метода для: 1) пробоанализа; 2) распознавания или идентификации образцов промышленной продукции[4].





Рис. 1. Акустические спектры для трех образцов: а) дист. вода (первый забор пробы); б) дист. вода (второй забор пробы); в) вода Бештау (минерализация: 0.3-0.9 г/л); г) вода Ессентуки 20 (мин.:1.2-3.1 г/л).


Авторы выражают благодарность Аблееву А.Н. за техническую поддержку в проведении экспериментов.


Список литературы

1. Голямина И.П. Ультразвук, М.: Советская Энциклопедия, 1979.

2. Коломиец С.М. Лазерный измеритель скорости жидкости - Оптический журнал, N1, 1997, с.58-60.

3. Лаврухин Д.В., Мелехов А.П., Ошурко В.Б. О возможности применения фотодефлекционного метода при лазерной ультразвуковой диагностике твердого тела - Научн. сессия МИФИ-2005: Сб. науч. тр., М.: МИФИ, т.4, 2005, с.237-238.

4. Лаврухин Д.В., Мелехов А.П., Ошурко В.Б. Возможности нерезонансной лазерной фотоакустики как экспресс-метода контроля качества и определения производителя продукции - Научн. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр., М.: МИФИ, т.4, 2003, с.200-201.