Способ контроля концентрации растворов Советский патент 1986 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относит ся к ультразвуковой технике контроля концентра -i ции и состава жидкостей, например растворов солей, кислот, щелочей, и может быть использовано в гидрометаллургической, обогатительной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является уменьшение -погрешностей путем учета изменения толщины стенки резервуара.

На фиг. 1 приведена схема реализации описываемого способа; на фиг. 2 - -импульсные диаграммы работы.

На фиг. 1 показаны электрический импульс 1, излучатель 2, звукопровод 3, стенка 4 резервуара с контролируемым раствором 5, импульсная ультразвуковая 6 волна, волна 7 Лэмба, звукопровод 8, приемник 9, продольная импульсная волна 10, пр1янятый сигнал 11, излучающе-приемный преобразователь 12, электрический импульс 13, звукопровод 14, дополнительная импзшьсная волна 15, отраженная волна 16, иьтульсная волна 17, эхо-им-, пульсы 18,19.

Реализация способа заключается в,следующем.

Электрический импульс I (фиг.2,,а) воздействует на излучатель 2, установленный на звукопроводе 3,, акустически связанном со стенкой 4 резервуара, где находится контролируемый раствор 5. Импульсная ультразвуковая волна 6 этого излучателя вводится через звукопровод 3 наклонно в стенку 4 резервуара и возбуждает в ней волну 7 Лэмба.

Эта волна, проходя внутри стенки вдоль ее поверхности, затухает. Затухание при постоянной толщине стенки зависит от концентрации раствора 5, ,

. После прохождения по стенке 4 волна 7, достигнув второго наклонного звукопровода 8, на котором установлен приемник 9, трансформируется в звукопроводе 8 в продольную импульсную волну 10, которая поступает в приемник 9.

Электрический сигнал 11 (фиг.2,б) приемника 9 экспоненциально зависит от изменения концентрации дq при .постоянной начальной толщине d стенки А резервуара.

При изменении толщины d стенки в процессе эксплуатации относительно

0

5

начальной толщины-d,, принятый сигнал: 1 также изменяется.

Электрический сигнал 11 приемника 9 используется для выработки аналогового сигнала, амплитуда Е которого пропорциональна амплитуде сигнала 1 приемника.

Этот аналоговый сигнал логарифми- |.чески сравнивают с опорным аналоговым сигналом. Амплитуду Е опорного сигна:аа (после ранее проведенного измерения гшплитуды и„ сигнала приемника при начальных значениях толщины do стенки и концентрации q S раствора) устанавливают пропорциональной амплитуде, и„ сигнала приемника 9.

В результате логарифмического нения вырабатывается аналоговый сигнал с амплитудой Е (фиг.2,в), пропорциональной логарифму сравниваемых величин . Сформированный аналоговый сигнал зависит и от измеря- .емой величины, и от уменьшения толщины Ad стенки резервуара.

Исключение зависимости контроля концентрации q от уменьшения толщины ст€;нки d производится следующим . образом.

Дополнительный излучающе-приемный ультразвуковой преобразователь 12 возбуждают коротким электрическим импульсом 13 (фиг.2,г) который излучает дополнительную импульсную волну 15 по нормали к поверхности стенки 4 резервуара.

Эта дополнительная импульсная волна 15 в звукопроводе 14 частично отражается от стенки 4 в виде волны 16 и частично проникает в нее.

Отраженная от внешней поверхности стенки ультразвуковая импульсная волна 16 достигает преобразователя 12, который вырабатывает из нее первый электрический эхо-сигнал 18 (фиг.2,г).

Частично вошедшая по нормали в стенку 4 импульсная волна 17 достигает внутренней поверхности стенки и, отразившись от этой поверхности, распространяется через стенку в звукопровод 14 обратно к преобразователю 12, который формирует второй злектрг-меский эхо-сигнал 19 (фиг.2,г),

К последующим операциям способа 5 относится измерение интервала t между принятыми эхо-импульсами 18 и 19 (фиг.2,г) и его абсолютного изменения A L относительно первоначального

0

5

0

5

0

значения гд , которое предварительно определяют при начальном значении d толщины стенки 4, и формирование аналогового электрического сигнала по амплитуде Е(фиг,2,д), пропорционального уменьшению дГ временного интервала Т относительно его начального значения (при толщине do)

О контролируемой концентрации раствора ({ или о ее изменении л j относительно ее начального значения q судят по сумме Eg двух электрических аналоговых сигналов Е и Е,. Величи- на Е, суммарного аналогового сигнала является функцией контролируемого параметра aq и не зависит от уменьшения толщины стенки dd.

Ё KfAq,

где К - безразмерный коэффициент пропорциональности; - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида раствора и параметров акустического тракта. По величине суммарного сигнала Е судят О концентрации контролируемого раствора.

Применение данного способа контроля концентрации растворов позволяет повысить точность измерения за счет обеспечения корректировки показаний на величину влияния изменения толщи0

5

0

5

ны стенки резервуара, имеющего место при ведении технологического процес- са.

Формула изобретения

Способ контроля концентрации растворов, заключающийся в том, что s стенке резервуара посредством наклонно вводимой продольной импульсной волны возбуждают волну Лэмба, распространяющуюся вдоль поверхности стенки, и измеряют амплитуду продольной волны, преоб разованной из принятой волны, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей, вызванных амплитудным изменением волны Лэмба при коррозионном износе стенки, в зоне распространения волны Лэмба вводят дополнительную импульсную волну в стенку резервуара по нормали к ней и принимают отраженные импульсы этой волны от внешней и внутренней поверхностей стенки, измеряют временной интервал; между принятыми импульсами и его изменение относительно первоначального :значения интервала, которое предварительно .определяют при начальной толщине стенки, а о концентрации раствора судят по амплитуде продольной волны с учетом изменения временного интервала.

fe

Л

лщ;з11

9 fc / f o y x/yxy77; /х//ххххууУхххх //

Редактор Н.Швыдкая

Составитель Б.Бычков Техред М.Ходанич

f-Л

Фиг.г

Корректор М.Самборская

3282/44

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое, предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к ультразвуковой технике контроля концент- рации и состава жидкостей, например растворов солей, кислот, щелочей, и может быть использовано в гидро- металлургической, обогатительной и других отраслях промьтшенности. Цель изобретения - уменьшение погрешностей за счет учета изменения толщины . стенки резервуара. Для проведения контроля возбуждают электрический импульс, который воздействует на излучатель. Акустическая волна проходит по звукопроводу излучателя и вводится в стенку резервуара с контролируемым раствором, возбуждая в ней волну Лэмба. При постоянной тол /////////7/У //М/у 9 ш,ине стенки резервуара затухание волны Лэмба зависит от концентрации раствора. Измеряют сигнал Uj, приемника при начальной толщине стенки d и концентрации q , принимая его в качество опорного сигнала. Изменение толщины стенки резервуара влияет на изменение концентрации раствора. Для корректировки влияния изменения толщины стенки резервуара на точность контроля концентрации q раствора возбуждают другую импульсную волну по нормали к поверхности стенки резервуара и измеряют изменение интервала времени между первым и вторым принятыми эхо-импульсами по отношению к его начальному значению, соответствующему начальной толщине стенки резервуара d,. Формируют сигнал Е,., учитывающий это изменение интервала времени. Суммируют полученные сигналы Е, и Ej. Суммарный сигнал Е является функцией контролируемого параметра - концентрации раствора, вида раствора и параметров акустического тракта. По величине суммарного сигнала EJ судят о концентрации контролируемого раствора. 2 ил. i (Л Н г