Ультразвуковой концентратомер Советский патент 1988 года по МПК G01N29/02 G01N9/36 

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

Цель изобретения повышение точности измерен ия концентраций сред за счет устранения влияния нестабиль- ности акустического контакта,,

На чертеже изобра)сена функцио«- напьная схема ультразвукового кон- центратомера,

Ультр азвуковой концентратомер содержит излучатель 1 и приемник 2 ультразвука, ycтaнaвливae ыe на внешней поверхности емкости 3с исследуемой жидкостью 4, каждый из которых состоит из преломляющей призмы 5с контактной поверхностью 6 и установленных на прилегающих одна к другой

гранях преломляющей призмы 5 основного 7 и дополнительного 8 пьезо- апементов, генера тор 9, выход кото- рого подключен к входу излучателя 1, подключенные к выходу основного пье- зоэлемента 7 приемника 2 последовательно соединенные первый усилитель 10, первый пиковый детектор 11, делительный блок 12 и регистратор .13 и подключенные к выходу дополнительного пьезоэлемента 8 приемника 2 г.ос- ледовательно соединенные второй усилитель 14 и второй пиковый детектор 15, выход последнего соединен с вторым входом делительного блока 12, - Преломляющие 5 по боковым поверхностям покрыты акустически поглощающим слоем 16.

Ультразвуковой концентратомер работает следуюпщм образом.

Под воздействием электрического напряжения-; поступающего с генерато- рд 9, пьезоэлементы 7 и 8 излучают в призму 5 излучателя 1 две ультразвуковые волны, которые, преломляясь на границе со стенкой, трансформируются в сдвиговые волны, распространяющиеся по направлению к внутренней поверхности 17 стенки под углами Q (для волны от пьезоэлемента 7) и 9j (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 19с амплитудным ослаблением зависящим от количества

отражений и концентрации контролируемой жидкости 4, При этом более интенсивно концентрация жидкости 4 влияет на основную волну 18, распространяющуюся под углом 0 , большим чем угол 0 распространения дополнительной- волны 19, и соответственно имеющую большее количество отражений,

Для исключения появления мешающих продольных волн углы наклона пьезо- элементов 7 и 8 устанавливают так, чтобы углы наклона б, и 9. преломленных волн 18 и 19 не превышали значения арккосинуса отношения скорости С сдвиговой волны .и скорости Cg 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 поступающих на 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 имеют одинаковую зависимость от нестабильности ввода и приема колебаний и равную зависимость от концентрацинз жидкости 4, вькодной сигнал делительного блока 12 зависит только от концентрации 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 звукопбглощающих свойств контролируемой жидкости.4,

Формула изобретения

Ультразвуковой концентратомер, содержапсий излучатель и приемник ультр аз ука, устанавливаемые на внеиг ней поверхности емкости с исследуе-

314083554

мой жидкостью, каждый из которых сое -емнике ультразвука на гранях прелом тоит иэ преломляющей призмы с контакт-ляющих призм, прилегающих к граням, ной поверхностью и прикрепленного к на которых установлены основные пье-. грани преломляющей призмы пьезоэлемент-зоэлементы, и последовательно сое- та, генератор, выход которого подклю-диненными вторым усилителем, вход кочек к входу излучателя ультразвука,торого подключен к выходу дополни- последовательно соединенные первыйтельного пьезоэлемента приемника усилитель, вход которого соединен с .ультразвука, вторым пиковым детекто- выходом приемника ультразвука, первый toро и делительным блоком, второй вход пиковый детектор и регистратор,которого соединен с выходом основного отличающийся тем, что,пикового детектора, выход делительно- с целью повышения точности измере-го блока соединен с регистратором, а НИИ, он снабжен двумя дополнительны-вход дополнительного пьезоэлемента ми пьезоэлементамн, установленными 5излучателя ультразвука подключен к соответственно в излучателе и при-выходу генератора.

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 звукопог- лопдающих 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