3.4. Измерение акустической мощности при кавитации
Измерение акустической мощности, излученной источником УЗ и мощности, поглощенной в объеме жидкости при кавитационном режиме, является актуальной и важной задачей, которая не была решена до сих пор, хотя кавитация и звукохимия изучаются в течение многих десятилетий. Обычные акустические методы определения акустической мощности при кавитационном режиме приводят к ошибочным результатам из-за неопределенности акустического импеданса жидкости с пузырьками (он может изменяться случайным образом в пределах двух порядков!) и т.д. Измерение поглощенной акустической мощности простым калориметрическим методом с использованием термометра для измерения повышения температуры в течение достаточно длительного времени действия УЗ (1 мин. или более) имеет очень малую и неясную точность, по крайней мере, из-за двух причин: Во-первых, невозможно в принципе устранить теплообмен через волновод и стенки сосуда. Во-вторых, отсутствует метод точного определения разницы теплоемкостей жидкости и системы “жидкость – волновод – термометр”, хотя эта разница значительна (в разы).
В лаборатории Звукохимии Акустического института был впервые предложен сравнительный калориметрический метод, который может быть использован для абсолютного (т.е. в ваттах) определения излученной и поглощенной мощности с высокой точностью. Он основан на непрерывной регистрации хода температуры
T во времени t при воздействии УЗ и калибровочного нагревателя. Если кривые T(t) оказываются весьма близкими, мощность нагревателя считается эквивалентной акустической мощности, поглощенной в жидкости. При использовании этого метода нет необходимости точно знать импеданс жидкости с пузырьками, коэффициент преобразования излучателя и т.д. Измерения могут проводиться независимо от типа излучателя и звуковой частоты. В соответствии с этим методом, был разработан запатентованный прибор для измерения акустической мощности APM-1, с помощью которого можно измерить абсолютно (в ваттах) излученную акустическую мощность и мощность, поглощенную в объеме жидкости при кавитационном режиме.Мы исследовали зависимость акустической мощности от геометрических параметров сосуда, объема жидкости и глубины погружения волновода. При развитой кавитации поглощенная и излученная мощность не зависят от объема жидкости, геометрии сосуда и глубины погружения волновода, если облако кавитационных пузырьков и излучающая поверхность неизменны.