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- Title
Kavitationsdetektion mittels Self-Sensing-Ultraschallwandler Cavitation detection by a self-sensing ultrasound transducer.
- Authors
Bornmann, Peter; Hemsel, Tobias; Sextro, Walter; Memoli, Gianluca; Hodnett, Mark; Zeqiri, Bajram
- Abstract
Eine Vielzahl von Prozessen in der Chemie und Verfahrenstechnik kann durch Ultraschall positiv beeinflusst werden. Oftmals ist ultraschallinduzierte Kavitation der Hauptwirkmechanismus für die positiven Effekte der Beschallung. Daher ist es notwendig die Kavitationsaktivität während des Prozesses zu quantifizieren um die Beschallung für den jeweiligen Prozess optimal gestalten und überwachen zu können. Eine Möglichkeit der prozessbegleitenden Kavitationsdetektion ist die Auswertung der akustischen Emissionen von oszillierenden und kollabierenden Kavitationsblasen mittels Drucksensoren in der Flüssigkeit. Raue Prozessrandbedingungen wie hohe Temperaturen oder aggressive Flüssigkeiten erschweren es jedoch geeignete Sensoren zu finden. Als Alternative wurde daher die Nutzbarkeit der Rückwirkung von Kavitationsereignissen auf das elektrische Eingansgssignal des Ultraschallwandlers zur Quantifizierung von Kavitation untersucht. Die experimentelle Analyse hat ergeben, dass das Einsetzen und in einigen Fällen auch die Art der Kavitation auf Basis der Rückwirkung auf das Stromsignal des Ultraschallwandlers bestimmt werden kann. Die Stärke der Kavitation war hingegen nicht aus den Stromsignalen abzuleiten. Many processes in chemistry can be enhanced by ultrasound assistance. In many cases ultrasound induced cavitation is the main reason for these enhancements. Therefore, it is desired to quantify cavitation activity during the process to optimize sonication for various processes and monitor cavitation activity throughout the process. One possibility to monitor cavitation activity is to measure the acoustic emissions of oscillating and collapsing cavitation bubbles by hydrophones in the liquid. However, harsh environments often coming along with chemical processes complicate the application of sensors in the liquid. Thus, this contribution discusses the applicability of the feedback of cavitation on the driving signals of the ultrasound transducer itself as possible alternative for cavitation monitoring. The measurement results show that the threshold of inertial cavitation could be detected based on the current signal of the transducer. Some indicators can even be used to distinguish between the two types of cavitation. However, to evaluate the strength of cavitation the application of a cavitation sensor is recommended.
- Publication
Technisches Messen, 2015, Vol 82, Issue 2, p73
- ISSN
0171-8096
- Publication type
Article
- DOI
10.1515/teme-2015-0017