ГОСТ Р 8.897—2015
активным элементом гидрофона, то он будет препятствовать распространению ультразвука от измеря
емого источника к гидрофону. И наконец, измеряемые акустические давления, превышающие 100 кПа,
тоже могут вызвать кавитацию, т. е. могут создавать пузырьки из растворенного в воде газа, что, несо
мненно, повлияет на результаты измерений. Захваченные частичками примеси газовые пузырьки также
являются источниками кавитации; методы их удаления из воды рассмотрены в разделе 6.
Кавитация связана с ростом, интенсивностью колебаний и разрушением («схлопыеанием») пред
варительно существовавших в среде микропузырьков, заполненных газом или паром. Это будет вы
зывать ложные акустические сигналы на частотах как ниже, так и выше частоты возбуждения источни ка
— для стабильной или инерционной (кратковременной) кавитации соответственно. Чтобы избежать
наступления инерционной кавитации, при которой «схлопывание» пузырьков является деструктивным
эффектом, следует предпринять определенные меры. Если такие «схлопывания» происходят на по
верхности гидрофона, то это может нанести ему повреждение. Следует отметить, что макроскопические
пузырьки видны невооруженным глазом. Однако микроскопические пузырьки могут быть невидимыми и
могут создавать много проблем. В этом и заключается необходимость рассмотрения методов полу
чения подходящей для измерений среды, в которой эффекты кавитации были бы минимизированы.
В (1]. [2] приведен метод определения начала возникновения кавитации. В частности, возникнове
ние инерционной кавитации обычно сопровождается появлением субгармоник основной частоты или
дополнительным широкополосным шумом. Примеры акустических спектров, полученных с
помощью зондовых и мембранных гидрофонов представлены в [3]. [4].
3.2 Химические методы
3.2.1 Общие положения
Хотя химические методы удаления растворенных газов могут быть очень эффективны с точки
зрения как уровня первоначальнойдегазации, так искорости последующего газонасыщения, они имеют и
много недостатков. Во-первых, применяемый химический реактив удаляет один определенный газ
(например, только кислород). Во-вторых, они повышают содержание ионов в воде, что находится в про
тиворечии к стремлению снизить их содержание (см. раздел 4). В-третьих, многие химические методы
дегазации требуют применения сильно раскисляющих компонентов, которые могут нанести вред поль
зователю и вывести из строя измерительную установку. И наконец, при использовании и хранении хи
мически подготовленной воды необходима осторожность, чтобы не причинить вред окружающей среде.
3.2.2 Добавление сульфита натрия
Сульфит натрия (Na2S03) может быть добавлен в воду для поглощения растворенного в ней кис
лорода. Содержание растворенного кислорода в воде в состоянии ее насыщения при температуре 20
°С будет составлять около 9 мг/л. Для его связывания необходимо добавить сульфит натрия в коли честве
0,5 г/л. В результате сульфит натрия превратится в сульфат натрия (Na2S04).
Для примера берут воду, в которую добавляют Na2S03для получения 4 %-ного (по весу) раство
ра. Содержание 0 2в такой воде остается < 4 мг/л на протяжении длительного времени (см. рисунок 1).
Скорость насыщения такого раствора воздухом существенно зависит от размеров бака с водой. В ем
костях с большими размерами время насыщения дегазированной воды кислородом превышает 150 ч.
Скорость звука в жидкости CLвычисляют по формуле
гдеК — модуль всестороннего сжатия жидкости;
р — плотность.
Изменение плотности раствора после добавления Na2S03указанной выше концентрации менее
1 %, а изменение модуля всестороннего сжатия еще меньше. Поэтому изменение скорости звука пре
небрежимо мало. Удельная электрическая проводимость раствора с концентрацией 4 r/л Na2S03
со ставляет 5,1 мС/см.
Измерения, результаты которых представлены на рисунке 1. начинались сразу после заполнения
емкости при температуре (22 ± 1) °С.
2