Zespół Badawczy Akustoelektroniki


Prace prowadzone w Zespole Badawczym Akustoelektroniki mają charakter interdyscyplinarny i dotyczą szeroko pojętej tematyki czujników (sensorów) ultradźwiękowych i ich wykorzystania do badania właściwości fizycznych cieczy i ciał stałych. Opracowane w Zespole metody pomiarowe są nieniszczące, skomputeryzowane i nie wymagają do przeprowadzenia pomiarów dużych ilości badanych cieczy. Metody te mogą być stosowane do badania różnych rodzajów cieczy (organicznych i nieorganicznych).


Tematyka prac prowadzonych w Zespole Badawczym Akustoelektroniki

Badanie metodami ultradźwiękowymi właściwości fizycznych cieczy (olei roślinnych) pod dużym ciśnieniem hydrostatycznym

a) pomiar lepkości cieczy metodą fali Love'a oraz Bleusteina-Gulyaeva

b) pomiar prędkości fali podłużnej w cieczy

c) badanie wysokociśnieniowych przemian fazowych w cieczach

Opracowanie podstaw teoretycznych oddziaływania fali Love'a z warstwą cieczy w aspekcie zastosowania do projektowania i budowy ultradźwiękowych sensorów właściwości fizycznych cieczy

Metody Odwrotne wyznaczania nieznanych profili parametrów sprężystych w niejednorodnych Materiałach Gradientowych.


W ostatnich latach jednym z głównych tematów prac Zespołu jest badanie metodami ultradźwiękowymi właściwości fizycznych olei roślinnych i ich głównych składników (triglicerydy, diglicerydy, kwasy tłuszczowe) poddanych działaniu wysokich ciśnień hydrostatycznych. Prace te oprócz znaczenia poznawczego mają bardzo duże znaczenie praktyczne. Wysokie ciśnienia hydrostatyczne (rzędu kilkuset MPa) są coraz częściej stosowane do konserwacji i przetwarzania żywności. Oleje roślinne są także głównym składnikiem biopaliw. Dlatego ważna jest znajomość zmian ich właściwości fizycznych pod wpływem wysokich ciśnień. Stosowane dotychczas klasyczne, mechaniczne metody pomiaru lepkości są praktycznie nieprzydatne w zakresie przemian fazowych, fazy wysokociśnieniowej i dekompresji. Doskonale natomiast nadaje się do tego celu opracowana w Zespole metoda pomiaru lepkości z zastosowaniem czujników wykorzystujących powierzchniowe fale akustyczne Love'a i Bleusteina-Gulyaeva. Pomiary przeprowadzono w zakresie ciśnień od atmosferycznego do 700 MPa oraz temperatur od 10 do 50 °C. Z pomiarów prędkości określono również zmiany ściśliwości adiabatycznej w funkcji ciśnienia.

Ciśnienia stosowane w naszych badaniach (ok. 700 MPa) przekraczają 7 krotnie ciśnienie na dnie Rowu Mariańskiego, które wynosi 108.6 MPa (1000 atmosfer).
Rys.1. Układ pomiarowy do badania lepkości cieczy pod dużym ciśnieniem.
Kolor czerwony - faza niskociśnieniowa
Kolor czarny - przemiana fazowa
Kolor niebieski - faza wysokociśnieniowa
Pomiar lepkości cieczy w obszarze przemiany fazowej oraz w fazie wysokociśnieniowej jest niemożliwy przy zastosowaniu klasycznych (mechanicznych) metod pomiarowych
Rys.2. Izotermy lepkości trioleiny w funkcji ciśnienia hydrostatycznego. Trioleina jest ważnym składnikiem olei roślinnych (np. w oleju z oliwek zawartość trioleiny = 70%). Obserwowana nieciągłość wykresu świadczy o występowaniu przemiany fazowej.

Drugi główny temat badawczy Zespołu dotyczy metod odwrotnych wyznaczania właściwości sprężystych cienkich warstw i materiałów gradientowych. Badanie profili zmian właściwości sprężystych wymaga zastosowania zaawansowanych metod numerycznych i matematycznych (zagadnienia optymalizacyjne, programowanie nieliniowe). Metody odwrotne mogą być również zastosowane do badania właściwości fizycznych cieczy obciążających powierzchnię falowodu fal Love'a lub Bleusteina-Gulyaeva.

Wyniki prac Zespołu są nowością w skali światowej i zostały opublikowane w czasopismach z listy filadelfijskiej oraz przedstawione na renomowanych konferencjach międzynarodowych (np. IEEE International Ultrasonic Symposium).

patrz zakładka publikacje