RU2700284C1 - Cavitation intensity recording device - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to devices for measurement of variable values, namely for measurement of cavitation intensity, for example, in treatment of heterogeneous mixtures of organic origin. Disclosed is a device for recording cavitation intensity, which includes a power supply unit, a photoelectric multiplier, a preamplifier, a main pulse amplifier, a pulse counter, a lightproof chamber with a shutter, a shutter control unit provided with a container for the analyzed object and an opening above the container. At that side sides of vessel are equipped with piezoceramic plates, and tank bottom is equipped with heating element, besides, each of them is connected to control units.

EFFECT: wider methods of measuring cavitation intensity, as well as high efficiency of selecting process modes when processing heterogeneous mixtures by ultrasound in cavitation mode.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборам для измерения переменных величин, а именно, для измерения интенсивности кавитации, например, при обработки гетерогенных смесей органического происхождения.The invention relates to devices for measuring variables, namely, to measure the intensity of cavitation, for example, when processing heterogeneous mixtures of organic origin.

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.A device is known (RF patent No. 2220413, Published: December 27, 2003 Bull. No. 36), selected as a prototype including a power supply, a photoelectronic multiplier, a preliminary amplifier, a main pulse amplifier, a pulse counter, a lightproof camera with a shutter, a light source, a control unit a curtain, the curtain is equipped with a container for the object under study, and a window is made above the window in it that the container for the object under study is equipped with a cuvette made of light-conducting material.

Недостатком данного прибора является, во-первых, небольшой спектр измеряемых величин, во-вторых, отсутствует возможность моделировать и оптимизировать параметры воздействия на изучаемые объекты.The disadvantage of this device is, firstly, a small range of measured values, and secondly, it is not possible to simulate and optimize the parameters of the impact on the studied objects.

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.The technical result obtained from the use of the invention is the expansion of methods for measuring the intensity of cavitation, as well as to increase the efficiency of the choice of technological modes when processing heterogeneous mixtures with ultrasound in cavitation mode.

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.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for recording the cavitation intensity, including a power supply unit, a photomultiplier tube, a preliminary amplifier, a main pulse amplifier, a pulse counter, a lightproof camera with a shutter, a shutter control unit equipped with a container for the object under study, a window above the container, characterized in that the sides of the tank are equipped with piezoceramic plates, and the bottom of the tank is equipped with a heating element, each of which is connected to the blocks and management.

На чертеже показана блок-схема устройства для регистрации интенсивности кавитации.The drawing shows a block diagram of a device for recording the intensity of cavitation.

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.A device for recording cavitation intensity includes a power supply 1, a photomultiplier 2, a preamplifier 3, a main pulse amplifier 4, a pulse counter 5, a window 6, a container 7 for modeling technological processes of processing materials with ultrasound in cavitation mode, a light source 8, a curtain control unit 9, piezoceramic plates 10 ultrasound transducers, heating element AND, control unit of piezoceramic plates 12, control unit of heating element 13, lightproof Measure 14, the shutter 15 is provided with a container for the test object, with a window 6 made over it in the shutter 15, and the container 7 for the test object is provided with a heating element 11 in the lower part, and the sides are made in the form of piezoceramic plates 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.The device operates as follows. The heterogeneous test mixture prepared by simple mixing (for example, the bran and water mixture used in the production of feed for farm animals) is placed in a container 7 located on the curtain 15. The container 7 and the curtain 15 are placed in an opaque chamber 14. Using the shutter control unit 9 , the function of which is performed by an electromagnet, the object is first moved under a light source 8 (for example, a halogen lamp), and then under a photoelectronic multiplier 2 used as a light detector.

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.A flux of light quanta emitted by a heterogeneous mixture during ultrasound application causes a cavitation process using piezoelectric ceramic plates 10, which are converters of electrical energy into ultrasound, through a window 6 through a window 6. After the container 7 has moved under the window 6, the operating parameters are set on the control unit of the piezoceramic plates 12, and when studying the influence of the thermal factor on the control unit of the heating element 13, the necessary temperature conditions are established that provide the heating elements 11. After all the parameters are set, processing of a heterogeneous mixture begins with the selected modes. When an ultrasonic wave passes through a layer of a liquid heterogeneous mixture, a cavitation process occurs. One of the indicators of cavitation intensity is the measurement of sonoluminescence, that is, the emission of light by a liquid irradiated by ultrasound in the range from 20 kHz to 100 kHz, which can be recorded even with ultrasonic parameters characteristic of the diagnostic use of ultrasound.

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.When preparing a photomultiplier 2 for measuring luminosity, it is kept in the dark under voltage for several hours. The photomultiplier tube 2 is operated in pulse counting mode. After amplification, which is carried out by a preamplifier 3 mounted on a photoelectronic multiplier 2, and a main pulse amplifier 4, pulses are generated and recorded using a pulse counter 5. The power of the photoelectron multiplier 2 and preamplifier 3 is provided by the power supply 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.The use of this device to record the intensity of cavitation in comparison with the prototype leads to an increase in functionality, providing its use in enterprises associated with the processing of plant materials, feed production, and also allows to improve methods and equipment for studying the behavior of cavitation effects in various heterogeneous systems.

Claims (1)

Устройство 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.A device for recording cavitation intensity, including a power supply unit, a photomultiplier tube, a preamplifier, a main pulse amplifier, a pulse counter, a lightproof camera with a shutter, a shutter control unit equipped with a container for the object under study, a window above the tank, characterized in that the sides of the tank are equipped piezoceramic plates, and the bottom of the tank is equipped with a heating element, each of which is connected to the control units.

Images