Методы и приборы комплексного определения физических параметров жидкостей на основе ультразвуковых измерений

• Автор: Тетерин, Евгений Петрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ковров
• Количество страниц: 256 с. : ил.

Глава 1. Анализ методов и средств комплексного определения физических параметров жидкостей
1.1. Комплексное определение физических параметров жидкостей на основе ультразвуковых измерений. Обзор экспериментальных установок

1.2. Состояние теории жидкостного ультразвукового интерферометра переменной базы

1.3. Методы анализа сигнала в ультразвуковых

интерферометрах переменной базы

1.4. Классификация методов определения плотности и

вязкости жидкостей

1.5. Термостаты приборов, осуществляющих измерение физических параметров жидкостей, и требования, предъявляемые к ним
1.6. Импульсные температурные поля и методы определения теплофизических характеристик жидкостей
1.7. Системы создания высоких давлений и комплексные измерения физических параметров жидкостей в широком интервале давлений и температур
1.8. Методы оценки результатов многократных измерений и качества жидкостей различного назначения по физическим параметрам
Глава 2. Методы измерения ультразвуковых параметров, плотности и сдвиговой вязкости жидкостей в интерферометре переменной базы с непрерывно движущимся рефлектором
2.1. Одномерная теория ультразвукового интерферометра переменной базы с непрерывно движущимся рефлектором
2.2. Методы определения скорости ультразвука в интерферометре с непрерывно движущимся рефлектором
2.2.1. Статистический метод
2.2.2. Интегральный метод
2.3. Определение коэффициента поглощения ультразвука
2.4. Ультразвуковой датчик “пьезопреобразователь
цилиндр - поршень”
2.5. Магнитно-поплавковый псевдофлотационный метод измерения плотности жидкости
2.6. Метод падающего цилиндра определения вязкости жидкостей
2.7. Методы одновременного определения плотности и сдвиговой вязкости жидкостей в условиях одного образца
2.7.1. Статический линейный метод одновременного определения плотности, сдвиговой вязкости и смазывающей способности жидкостей
2.7.2. Динамический дифференциальный метод одновременного определения плотности и сдвиговой вязкости жидкости
2.7.3. Динамический интегральный метод одновременного определения плотности и сдвиговой вязкости жидкости
2.7.4. Сравнительный анализ методов одновременного определения плотности и сдвиговой вязкости жидкостей
Глава 3. Определение теплофизических характеристик жидкостей
3.1. Свойства импульсных температурных полей
3.2. Температурное поле с линейным источником тепла
3.3. Импульсные методы определения теплофизических параметров с линейным источником тепла
3.4. Методы определения теплофизических характеристик веществ в сходящихся тепловых потоках с использованием линейного источника тепла
3.4.1. Импульсный источник тепла
3.4.2. Источник тепла постоянной мощности
Глава 4. Системы термостатирования и создания высоких
давлений для интерферометров переменной базы
4.1. Метод формирования экранирующих оболочек термостата-камеры термостата
4.2. Метод формирования системы автоматического регулирования термостата для ультразвуковых интерферометров переменной базы
4.3. Эвм в системе автоматического регулирования термостата и ее программное обеспечение
4.4. Гидравлическая система создания высоких давлений
4.5. Компрессорная система создания высоких давлений
4.6. Измерительные камеры высокого давления
Глава 5. Спектральная обработка сигнала в
ультразвуковом интерферометре переменной базы и обработка результатов измерений физических параметров жидкостей
5.1. Применение вейвлет-анализа для обработки сигнала доплеровскогоо смещения частоты в ультразвуковом интерферометре переменной базы с непрерывно движущимся рефлектором
5.2. Оценка результатов многократных измерений с использованием функций распределения вероятности с переменным масштабом
5.3. Оценка качества жидкостей различного назначения по результатам определения комплекса физических параметров

Расчеты показывают, что для интерферометра с N<1000 относительная ошибка определения скорости ультразвука способом, реализующим формулу (2.5), имеет порядок 10'3, в то время как при реализации формулы (2.6) относительная ошибка определения скорости ультразвука имеет порядок 10'4.
Таким образом, статистический подход к определению скорости ультразвука при прочих равных условиях позволяет уменьшить относительную ошибку на порядок. При этом организация измерительного цикла статистическим методом по результатам измерения временных характеристик измерительного процесса в современных условиях реализуется программно, не требуя конструктивных изменений в системе интерферометра.
2.2.2. Интегральный метод
Рассмотренный в предыдущем параграфе статистический метод определения скорости распространения ультразвука, как одно из следствий одномерной теории интерферометра с непрерывно движущимся рефлектором, реализует дискретный подход к получению информации из акустического сигнала, что является естественным при реализации формулы (2.4). Но это не единственная возможность по определению скорости ультразвука на основе уравнения эффекта Доплера. Это уравнение позволяет реализовать и интегральный подход к определению скорости ультразвука [185], суть которого заключается в следующем.
Расстояние L, проходимое рефлектором между его начальным и конечным положениями, определяется интегралом пути: L = Judt,
где и- скорость движения рефлектора.
Если из уравнения эффекта Доплера выразить и и подставить в интеграл,
то получим: L= dt = — [Qdt.
2 а 2со
Откуда скорость распространения ультразвука определится следующим выражением: