Скачиваний:
11
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
27.14 Кб
Скачать

Физические основы акустикоимпедансного метода измерения уровня с использованием продольных волн.

Основным элементом ВАП является акустический волновод значительной протяженности осесимметричной (проволока, трубка, капилляр) или призматической (лента) формы. Основной функцией акустического волновода является организация направленного потока акустической энергии. При контакте с жидкостью происходит излучение акустической энергии поверхностью волновода в контролируемую среду, вследствие чего появляется дополнительное затухание ультразвука и уменьшение его скорости. При измерении контролируемого параметра волновод либо используется в качестве линии связи чувствительного элемента с элементами, обеспечивающими функционирование последнего, либо в качестве чувствительного элемента и волноводной линии связи одновременно. В обоих случаях с помощью АВ обеспечивается вынос электроакустических преобразователей, формирующих и считывающих ультразвуковую волну в АВ, из зоны контроля.

В качестве УВ при измерении уровня в зависимости от характеристик контролируемой среды применяются продольные, крутильные, поверхностные и изгибные волны нулевого порядка с частотным диапазоном от долей до единиц . Верхняя граница диапазона ограничена резким увеличением поглощения УВ в материалах АВ и в контролируемых средах. Электромеханическое преобразование сигналов ВАП производится пьезоке-рамическими или магнитострикционными преобразователями.

Наиболее подходящими для использования а ВАП являются продольные ультразвуковые волны нулевого порядка, т.к. для этого вида акустических волн характерно затухание в осесимметричных АВ при их контактах с жидкостью.

Тогда как для крутильных волн заметное излучение наблюдается только в средах со сдвиговой вязкостью, а при распространении изгибных волн в осесимметричных волноводах, погруженных в жидкость, наряду с затуханием УВ, имеет место уменьшение скорости ультразвуковой волны из-за влияния присоединенной массы жидкости (эффект имеет место на низких частотах). Для поверхностных волн характерно наибольшее взаимодействие с окружающей средой, т.к. их колебательная энергия сосредоточена в поверхностном слое материала волновода, из-за чего на небольшом расстоянии от места возбуждения они практически полностью затухают. Этот факт ограничивает применение поверхностных волн в акустических измерениях и в волноводных акустоимпедансных преобразователях, в частности.