Измерение скорости и поглощения ультразвука

из "Применение ультраакустических методов в практике физико-химических исследований"

Как уже отмечалось выше, использование ультраакустических методов при физико-химических исследованиях включает обычно измерение скорости или поглоидения ультразвука в исследуемом веществе при условиях опыта. Поэтому необходима рассмотреть, хотя бы очень бегло, имеющиеся экспериментальные методы измерения этих величин. [c.62]
Методы, применяемые для определения скорости и поглощения ультразвука, можно разделить на две группы электромеханические и оптические. Несколько особняком стоит недавно вошедший в практику акустических измерений импульсный метод определения скорости и поглощения ультразвука, в котором измеряется скорость распространения ультразвукового сигнала. [c.62]
Из методов первой группы наибольшее распространение получил метод ультразвукового интерферометра. С его помощью можно получить наиболее точное значение скорости звука. Принщш ультраакустического интерферометра заключается в следующем. Если на некотором расстоянии от кварцевой пластинки /, присоединённой к генератору электромагнитных колебаний (рис. 42), расположить плавно перемещающийся рефлектор 2, плоскость которого параллельна поверхности кварцевой пластинки, то мы и получим ультра-акустический интерферометр. Ультразвуковая волна, излучаемая кварцевой пластинкой, отражается от рефлектора и вновь падает на кварцевую пластинку. [c.62]
При плавном перемещении рефлектора всякий раз, когда расстояние между ним и кварцевой пластинкой делается равным целому числу полуволн, в пространстве между кристаллом и рефлектором возникает стоячая ультразвуковая волна. Периодическое возникновение стоячих волн сопровождается таким же периодическим изменением указанных выше параметров генератора. Для фиксирования моментов возникновения стоячих волн проще всего следить за изменением величины постоянной слагающей анодного тока. Эти изменения невелики, и для их регистрации пользуются чувствительным гальванометром (чувствительность 10 а). Так как анодный ток бывает порядка нескольких миллиампер, то гальванометр включают по схеме (рис. 43), предусматривающей компенсацию анодного тока. [c.63]
Основным осложнением в работе с интерферометром является наблюдаемое иногда появление на кривой реакции (рис. 44) добавочных максимумов наподобие изображённых на рис. 46 и называемых сателлитами. [c.65]
Недавно П. Е. Краснушкин развил общую теорию интерферометра с произвольным распределением амплитуд по поверхности кварца [42 — 44]. [c.66]
Получению хороших результатов при работе с интерферометром может способствовать вырезание специальными диафрагмами наиболее однородной части звукового поля кварцевой пластинки [18, 42]. [c.67]
Перемещение интерферометра можно автоматизировать [122]. Поскольку получение 30—50 максимумов на кривой реакции требует относительно длительного времени, необходимо или пользоваться генератором со стабилизированной частотою или же проверять постоянство частоты в начале и в конце измерений. [c.67]
При изучении зависимости скорости звука от условий, при которых находится исследуемое вещество, например от температуры, можно избежать перемещения рефлектора в уль-траакустическом интерферометре. [c.67]
Было предложено несколько конструкций интерферометров с постоянным расстоянием между кварцем и рефлектором [45, 287]. Изменение акустической реакции в этом случаа достигается при работе с газами изменением температуры, а при работе с жидкостями — изменением частоты генератора. [c.67]
Резонанс в пространствах D и будет наблюдаться, вообще говоря, при различных температурах. [c.68]
В литературе описаны разновидности интерферометрического метода, которые могут представлять интерес при проведении некоторых специальных исследований. [c.69]
В цитируемой работе излучателем служила кварцевая пластинка, помещённая между латунными электродами, один из которых имел круглое отверстие. Отверстие в электроде совмещалось с отверстием в стенке сосуда, наполненного исследуемой жидкостью. Плоской пружиной, придавливавшей второй электрод, кварц плотно прижима ся к упомянутому выше отверстию в стенке сосуда. Такое устройство излучателя позволяло получать ультразвуковые колебания в сравнительно широком интервале частот. Так, например, кварцевая пластинка с резонансной частотой 730 кгц излучала ультразвуковые волны в интервале частот от 650 до 810 Приёмником служила турмалиновая пластинка диаметром 2 см и толщиною 0,15 см, залитая в плексиглас. Применяя реги-стрируюп1ий фазометр, описанным методом можно фиксировать быстрые изменения скорости ультразвука. [c.72]
Иногда в интерферометре заменяют рефлектор пьезоквар-девой пластинкой — приёмником, имеющим ту же частоту собственных колебаний, что и излучатель, оставляя принцип работы интерферометра без изменений. Измеряя показания приёмной пластинки, можно также измерить скорость звука. Преимуществ подобное устройство по сравнению с обычным интерферометром не имеет. [c.73]
Были попытки измерять непосредственно температуру в звуковой волне с помощью микро-термоэлемента [46, 67]. Этот весьма интересный метод, однако, широкого применения не нашёл. [c.73]
Измеряя И зная Р и Лот-, можно легко найти длину звуковой волны X. в тех случаях, когда диффракционная картина фотографируется, расстояние измеряется при помощи микрофотометра или компаратора. При визуальном наблюдении находится непосредственно по делениям шкалы окулярного микрометра. Получаемая в этом случае точность хотя и меньи1е той, которую даёт микрофотометрирова-ние, одиако обычно вполне достаточна. Определяя визуально, полезно для проверки произвести опыты, заменив кювету с ультразвуковой решёткой обычной диффракционной решёткой с известной постоянной. [c.75]
Как уже отмечалось, при наблюдении диффракции необходимо пользоваться монохроматическим светом. В качестве источника монохроматического света обычно употребляют ртутную лампу. [c.75]
Оптическим методом можно измерять скорость звука в жидкостях, начиная от температуры плавления вплоть до критической температуры, и в насыщенных парах или газах —от давлений в несколько атмосфер и выше неограниченно. [c.76]
Кроме описанного метода существуют и другие оптические методы исследования распространения звука (см. [51]) однако, поскольку применение их ограничено, описание большинства из них можно опустить. [c.76]

Вернуться к основной статье

Справочник химика 21

Химия и химическая технология