Ультразвуковой концентратомер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технологических параметров процессов в металлургической , химической, биологической и др. отраслях пром-ти. Цель изобретения - повьшение точности измерения концентраций сред за счет устранения влияния нестабильностей акустического контакта, возбуждающего напряжения и звукопоглопдающих свойств среды. Пьезоэлементы 7 и 8 излучателя 1 излучают в преломляющую призму 5 две волны, которые после трансформации в сдвиговые на границе со стенкой емкости, содержащей исследуемую жидкость, распространяются в стенке емкости под разными углами. После прохождения фиксированного пути по стенке сдвиговые волны, преломившись в прийме 5 приемника, поступают на пьезоэлементы 7 и 8 приемника , где преобразуются в электрические сигналы. Эти сигналы поступают затем соответственно через усилители 10 и 14 и пиковые детекторы 11 и 15 на входы делительного блока 12. Выходной сигнал делительного блока 12, равный отношению амплитуд поступающих на его входы сигналов, пропорционален изменению концентрации контролируемой жидкости 4 относительно ее номинального значения. I ил. (О С 3 о 00 со ел ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Т Т (21) 4177252/25-?8 (22) 08.01.87 (46) 07.07.88. Бил. М 25 (71) Научно-производственное объединение "Соиэцветметавтоматика" (72) Н.И.Бражников (53) 620.179.16 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 205356, кл. G 01 N ?9/00, 1967. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНЦЕНТРАТОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технологических параметров процессов в металлургической, химической, биологической и др. отраслях пром-ти. Цель изобретенияповышение точности измерения концентраций сред за счет устранения влияния нестабильностей акустического контакта, возбуждающего напряжения и звукопоглощаищих свойств среды. Пьезоэлемен„„SU» 408355 А1 (51) 4 G 01 N 29/02, G 0-1 В 17/00 ты 7 и 8 излучателя 1 излучают в преломлявщув призму 5 две волны, которые после трансформации в сдвиговые на границе со стенкой емкости, содержащей исследуемую жидкость, распростра« нявтся в стенке емкости под разнымн углами. Поспе прохождения фиксированного пути по стенке сдвиговые волны, преломившись в призме 5 приемника, поступают на пьезоэлементы 7 и 8 приемника, где преобразуются в электрические сигналы. Эти сигналы поступают затем соответственно через усилители 10 и 14 и пиковые детекторы ll и 15 на входы делительного блока 12. с

Выходной сигнал делительного блока ф

12, равный отношению амплитуд поступаищих на его входы сигналов, пропорционален измеHpнив концентрации контролируемой жидкости 4 относительно ее номинального значения. 1 ил. а

1408355

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано для контроля технологических параметров процессов в металлурги:ческой, химической, биологической и других отраслях.

Цель изобретения - повышение точности измерения концентраций сред эа счет устранения влияния естабиль- 10 ности акустического контакта.

На чертеже изображена функциональная схема ультразвукового концентратомера.

Ультразвуковой концентратомер содержит излучатель 1 и приемник 2 ультразвука, устанавливаемые на внешней поверхности емкости 3 с исследуемой жидкостью 4, каждый иэ которых состоит иэ.преломлявщей приэмь| 5 с 20 контактной поверхностьв 6 и установленных на прилегающих одна к другой гранях преломлявщей призмы 5 основного 7 и дополнительного 8 пьезоэлементов, генератор 9, выход которого подключен к входу излучателя 1, подключенные к выходу основного пьезоэлемента 7 приемника 2 последова, тельно соединенные первый усилитель ! 10, первый пиковый детектор 11, 30 ! делительный блок 12 и регистратор 13,,и подключенные к выходу дополнитель(l ного пьезоэлемента 8 приемника 2 ...оследовательно соединенные второй уси литель 14 и второй пиковый детектор

Э 15 выход последнего соединен с вто« рым входом делительного блока 12 °

; Преломпявщие призмы 5 по боковым поверхностям покрыты акустически поглощающим слоем 16. 40 ультразвуковой концентратомер работает следующим образом.

Под воздействием электрического напряжения ; поступающего с генератора 9, пьезоэлементы 7 н 8 излучают в призму 5 излучателя 1 две ультразвуковые волны, которые, преломляясь на границе со стенкой, трансформируются в сдвиговые волны, распространяющиеся по направлении к внутренней поверхности 17 стенки под углами 01 (для волны от пьезоэлемента 7) и В (для волны от пьезоэлемента 8).

Преломленные волны распространяются по стенке в результате многократного отражения между поверхностями стенки 3 резервуара в виде двух сдвиговых волн 18 и 19 с амплитудным ос» лаблением, зависящим от количества отражений и концентрации контролируемой жидкости 4. При этом более интенсивно концентрация жидкости 4 влияет на основнув волну 18, распространяющуюся под углом 9„, большим чем угол

8< распространения дополнительной. волны 19, и соответственно имеющую больнее количество отражений.

Для исключения появления мешавщих продольных волн углы наклона пьезоэлементов 7 и 8 устанавливают так, чтобы углы наклона 8, и 0 преломленных волн 18 и 19 не превыйали значения арккосинуса отношения скорости

С сдвигоной волны и скорости С продольной волны в стенке резервуара.

После прохождения фиксированного пути по стенке сдвиговые волны 18 и 19, преломляясь в призме 5 приемника 2, поступают на основной 7 и дополнительный 8 пьезоэлементы приемника, где преобразуются в основной и дополнительный электрические сигналы. Эти сигналы поступают затем соответственно через усилители 10 и 14 и пиковые детекторы 11 и 15 на входы делительного блока 12.

Выходной сигнал делительного блока 12, равный отношению амплитуд пос тупавщих íà его входы сигналов основного 11.и дополнительного 15 пиковых детекторов, пропорционален изменению плотности контролируемой жидкости 4 относительно ее номинального значения.

Благодаря тому, что две волны име вт одннаковув зависимость от нестабильности ввода и приема колебаний и равнув зависимость от концентрацииэ жидкости 4, выходной сигнал делительного блока 12 зависит только от кон центрации жидкости.

Использование двух сдвиговых волн (основной 18 и дополнительной

19), одна из которых является информативной, а другая опорной, исключает влияние нестабильности возбуждающего напряжения генератора 9 и изменений звукопбглощавщих свойств контролируемой жидкости,4.

Ф о р м у л а изобретения ультразвуковой концентратомер, содержащий излучатель и приемник ультразвука,. устанавливаемые на внеш ней поверхности емкости с исследуе1408355

Составитель Д.Широчин

Редактор И.Горная . Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Зака 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3306/48

-Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мой жидкостью, каждый из которых сос» тоит иэ преломляющей призмы с контактной поверхностью и прикрепленного к грани преломляющей призмы пьеэоэлемен-.5 та, генератор, выход которого подключен к входу излучателя ультразвука, последовательно соединенные первый усилитель, вход которого соединен с . выходом приемника ультразвука, первый 10 пиковый детектор и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя дополнительны» ми пьезоэлементами, установленными соответственно в излучателе и при емнике ультразвука на гранях прелом ляющих призм, прилегающих к граням,: на которых установлены основные пье-, зоэлементы, н последовательно соединенными вторым усилителем, вход которого подключен к выходу дополнительного пьезоэлемента приемника ультразвука, вторым пиковым детектором и делительным блоком, второй вход которого соединен с выходом основного пикового детектора, выход делительно го блока соединен с регистратором, а вход дополнительного пьезоэлемента излучателя ультразвука подключен к выходу генератора.