УЛЬТРАЗВУКОВИЙ КОНТРОЛЬ ПОВЕРХНЕВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ - Научное сообщество
Главная
UA RU EN

Вас приветствует Интернет конференция!

Приветствуйем на нашем сайте

Рік заснування видання - 2011

УЛЬТРАЗВУКОВИЙ КОНТРОЛЬ ПОВЕРХНЕВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ

07.12.2021 21:41

[3. Технические науки]

Автор: Шолудько К.А., студент 4 курсу, кафедра інформаційно-вимірювальних технологій, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»


У цій роботі запропоновано методику відбиття зсувних хвиль для виявлення масляних забруднень у воді. Ідея виникла з опублікованої роботи, де аналізувався потенціал зсувних коливань при виявленні вмісту води в мастилі. Автори дійшли висновку, що зсувні коливання не можна використовувати для виявлення присутності води в нафті. Причина в тому, що невеликі краплі води в емульсії вода-в-маслі рідко розташовуються в тонкому шарі олії, що контактує з твердою речовиною. Однак дуже мала глибина проникнення, окрім властивості адгезії маслянистих речовин до поверхонь, може бути використана для виявлення маслянистих забруднень у воді чи іншій легкій рідині [1].

Цей метод моніторингу може бути цікавим у промислових застосуваннях, де якість води має бути гарантованою. Наприклад, в науці про навколишнє середовище ця методика могла б застосовуватися для моніторингу стічних вод, що скидаються в річки деякими підприємствами.

На рис. 1 показано тверде середовище, що контактує з рідиною, де визначена плоска поверхня розділу. Падаюча зсувна хвиля з механічним натягом σi попадає на поверхню розділу. Невелика частина хвилі передається рідині σl, а більша частина відбивається назад σr. Відношення відбитих до падаючих напружень є комплексним коефіцієнтом відбиття [2]:




де r і θ - величина і фаза відповідно. Величина і фаза пов'язані зі зміною амплітуди і фазовим зсувом зсувної хвилі в процесі відбиття. Вимірювання величини є відносно простим і точним процесом. Навпаки, фазу важко виміряти через сильну температурну залежність швидкості поширення акустичних хвиль.




Рисунок 1. Процес відбиття зсувних хвиль на межі розділу «тверде тіло-рідина»

З акустичної теорії, R* пов'язаний з акустичним імпедансом середовища наступним рівнянням [3]:




де Z*L і ZS - опори зсуву рідини і твердого тіла відповідно. Опір зсуву рідини позначається комплексним значенням через високе загасання. З іншого боку, опір зсуву твердого тіла має дійсне значення, оскільки загасання в твердому тілі дуже мале в порівнянні з загасанням рідини:




де pS і cS - щільність і швидкість поширення зсувної хвилі в твердому тілі відповідно. У випадку ньютонівської рідини опір зсуву визначається за таким рівнянням:




де η – в’язкість, ω – кутова частота хвилі, pL – густина рідини,  - уявна одиниця. Рівняння (2), (3) і (4) можна використовувати для оцінки значення коефіцієнта відбиття з точки зору фізичних властивостей твердого тіла та рідини.

Характерну довжину загасання зсувної хвилі в рідині можна обчислити за допомогою:




де δ являє собою відстань, пройдену для падіння амплітуди, що в 1/e (0,37) разів перевищує початкову амплітуду. Це рівняння дає оцінку глибини проникнення за ньютонівської поведінки.

Для проведення в подальшому експериментальних досліджень буде застосована установка, схема якої наведена на рис. 2:




Рисунок 2. а) Схематичне зображення ультразвукової вимірювальної комірки, б) набута форма хвилі та в) експериментальна установка

Перелік літератури:

1. Jakoby, B. and Villekoop, M. J., Physical sensor for water-in-oil emulsions, Sensors and Actuators A, 110, 2004, pp. 28-32.

2. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Том 3: Ультразвуковой контроль. / Под общ. ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2004. – 864 с.

3. Шарапов В.М. Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики. Москва: Техносфера, 2006. - 632 с.

________________ 

Науковий керівник: Здоренко В.Г., д.т.н., проф., Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Другие научные работы даной секции

Конференции

Конференции 2024

Конференции 2023

Конференции 2022

Конференции 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення