Устройство для определения параметров акустических колебаний в жидких средах Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

лельно протектору 7 устанавливается общий для обоих каналов отражатель 9 в виде диска с резьбой по торцу. В плоскости отражателя 9 выполнены резьбовые отверстия 10 для пробки 11. Отражатель 9 фиксируется в рабочем положении стопорными винтами 12 и 13. Плоскогофрированный теплопроводный сильфон 14 устанавливается соосно акустической оси эталонного канала между протектором 7 и отражателем 9 через уплот- нительные манжеты 15 и 16с кольцевыми углублениями 17. Герметичная емкость, ограниченная сильфоном 14, частью отражателя 9 и протектора 7, заполненная эталонной жидкостью 18, образует эталонный канал. Рабочий канал, ограниченный другой частью отражателя 9 и протекторат, заполняется рабочей жидкостью 19.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Через заливочные отверстия 10 заполняют эталонной жидкостью сравнения 18 герметичную емкость эталонного канала измерителя и герметизируют пробкой 11. Сам измеритель погружают в исследуемую рабочую жидкость 19. Электронный измеритель 2 возбуждает ультразвуковые колебания части обратимого преобразователя 3, ограниченной электродом эталонного канала 4, на который подается импульс запуска. Электрическая цепь возбуждения замыкается общим электродом 6 преобразователя, Преобразователь 3 излучает акустический импульс, проходящий эталонную жидкость 18, отражается частью отражателя 9, расположенной напротив излучающей части преобразователя 3, проходит через часть протектора 7, размещенной над работающей зоной, ограниченной электродом 4 и принимается обратимым преобразователем 3, вырабатывающим электрический импульс, являющийся управляющим для электронного измерителя 2, вырабатывающего новый электрический импульс запуска. Образуется электроакустическое синхрокольцо, в котором частота следования ультразвуковых импульсов зависит от скорости их распространения в жидкости, размещенной в герметичной емкости. После пробега заданного количества ультразвуковых импульсов в эталонной жидкости 18, достаточного для определения с необходимой точностью частоты их следования, прр из водите я автоматическое переключение подачи импульса запуска с электрода эталонного канала 4 на электрод рабочего канала 5 блоком автоматического переключения подачи импульса, уста- .новленного в электронном измерителе 2. В этом случае идентичный ультразвуковой импульс возбуждается той частью обратимого

преобразователя 3, которая ограничена площадью электрода рабочего канала 5. Теперь ультразвуковые импульсы пробегают по акустической базе в рабочей жидкости

19, и частота их следования зависит от параметров рабочей жидкости 19,

Скорость звука в жидкости зависит от параметров ее состояния - температуры, давления, химического состава. Теплопро0 водный плоскогофрированный сильфон 14 обеспечивает уравнивание температуры и давления в обоих жидкостях, поэтому, при всех равных других условиях, разность скоростей звука в жидкостях 18 и 19 обусловле5 на разностью химического состава.

Равенство параметров акустических и электрических сигналов, при использовании в качестве эталонной 18 и рабочей 19 жидкостей одной из них, обеспечивается

0. следующим.-Использование одного, обслуживающего оба акустических канала, электронного измерителя 2, с помощью блока автоматического переключения подачи импульса, переключающего электроды 4 и 5,

5 использование в качестве акустического преобразователя участков одного электроакустического преобразователя 3, что позволяет учитывать погрешности,вносимые им. Одинаковость акустических баз обеспе0 чивается наличием общих для обоих акустических каналов отражателя 9 и протектора 7. Для обеспечения условий термобароком- пенсации акустических баз материалы стойки 8 и отражателя 9 подобраны такими, что

5 прирост под воздействием температуры длины укрепленной на корпусе 1 стойки 8

компенсируется приращением толщины отражателя 9, закрепленного стопорными винтами 12 и 13. При корректировке длины

0 акустической базы путем вращения отражателя в стойке 8 необходимо, чтобы заливочное отверстие 10 совпадало с внутренним объемом сильф.она 14. Для этого на отражателе выполнены ряд отверстий, размещен5 ных концентрически его оси. Для удобства монтажа и демонтажа теплопроводного плоскогофрированного сильфона 14 применены две эластичные манжеты 15 и 16, с натягом одетые на торцы сильфона и имею0 щие кольцевую выемку 17 в месте контакта с плоскостями протектора 7 и отражателя 9, Эта часть манжеты является вакуумной присоской и обеспечивает герметичность мест соединения торцов сильфона 14с протекто5 ром 7 и отражателем 9.

Например, при работе одного канала точность измерения скорости звука зависит от величины погрешностей, вносимых воздействием температуры и давления на величину акустической базы - ДСт.р.: задержки

в протекторе - А Сп; паразитным временем задержки в электронных цепях - ДСэ. Используя один и тот же отражатель 9, один, общий для обоих каналов, протектор 7 и преобразователь 3, а также электронный из- меритель 2, для двух каналов - эталонного и рабочего, получим время одного периода для каждого канала:

Тэт Ттр + Тп + ТГ + Тисх. конц ;

Т раб. frp + Гп + Тэ + Тисхжонц 1 примесь .

При вычитании из Траб Т9т, получим:

Траб. Тэт исх.конц+примесь Тисх.конц. Гпримеси

то есть, в нашем случае паразитные задержки, вносимые воздействием температуры и давления, протектором, электронным измерителем и величиной примесей в эталонном растворителе, компенсируются, определяя, тем самым, величину концентрации примеси, растворенной в растворителе. При материалах плеч компенсаторов - стойки 8 и отражателя 9 титана марки ВТ-23 и стали нержавеющей 12Х18Н10Т, величине акустической базы 17 мм, толщине протектора 1 мм, температурном градиенте 37°С, максимальном давлении 10 атм, максимальное значение погрешности, вносимое воздействием температуры и давления - АСтр составляет м/с, вносимые протектором - Д Сп 10 м/с, а вносимые электрон- ным измерителем - АСЭ м/с, в случае же определения разности длин периодов обоих каналов, все указанные погрешности компенсируются, а значащим

параметром является прирост величины

периода (частоты следования ультразвуковых импульсов в исследуемой жидкости), обусловленный только влиянием контролируемого параметра - концентрацией растворенного вещества, с точностью, превышающей точность прототипа на величину компенсированных погрешностей, вносимых дестабилизирующими воздействиями температуры, давления, задержек в

протекторе и электронном измерителе.

При меняющихся химических параметрах вод, используемых в качестве растворителя контролируемого вещества, используется динамический способ формирования среды эталонного канала - он выпол- няется проточным, вместо пробки 11 устанавливается заборная трубка, через которую непрерывно поступает растворитель,

5

О

15 0 5 0

5

0

5

0

а в протекторе 9 устанавливается трубка сброса, по которой непрерывно удаляется поступающий в герметичную емкость эталонного канала растворитель.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества, в загрязненных водах с высокой точностью, а также использовать одно и то же устройство для контроля и управления технологическими процессами с рабочими жидкостями, скорости звука в которых существенно отличаются, путем синхронной перестройки длин акустических баз в обоих каналах.

Формула изобретения

1. Устройство для определения параметров акустических колебаний в жидких средах, имеющее эталонный и рабочий каналы, содержащее корпус, установленный в торце корпуса общий для обоих каналов протектор в виде диска, обратимый преобразователь, контактирующий с протектором и установленный соосно с протектором отражатель в виде диска, плоскогофрированный теплопроводный сильфон, образующий герметичную полость эталонного канала, и электронный измеритель, отличэющее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности устройства, оно снабжено блоком автоматического переключения подачи импульса, форма и размер обратимого преобразователя и отражателя совпадают с формой и размерами протектора, на обратимый преобразователь со стороны, противоположной протектору, установлены два равновеликих электрода, .соединенных с электронным измерителем через блок автоматического переключения подачи импульса, один из электродов предназначен для формирования зоны излучения эталонного канала, а другой - для формирования зоны излучения рабочего канала, а отражатель установлен с возможностью винтового перемещения относительно преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что плоскогофрированный теплопроводный сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления.

Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ. Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства, Это достигается тем, что устройство для определения акустических колебаний в жидких средах содержит рабочий и эталонный каналы, общий для обоих каналов протектор, Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений и надёжности работы устройства. На чертеже показано устройство, продольный разрез. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещен электронный измеритель 2, в торце цилиндрического обратимый преобразователь, электронный измеритель, отражатель в виде диска, пло- скогофрироеанный теплопроводный силь- фон, установленный соосно эталонному каналу между протектором и отражателем, образуя герметичную полость; обратимый преобразователь и отражатель выполнены равновеликими площади протектора, на обратимом преобразователе нанесены соос- ные каналам равновеликие электроды, образующие его излучающие зоны, отражатель имеет резьбу по торцу и концентричные его оси отверстия, равно удаленные друг от друга, плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления. Преимущество предлагаемого устройства заключается в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества в загрязненных водах с высокой точностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. корпуса 1 размещен электрически соединенный с электронным измерителем 2 обратимый преобразователь 3, на котором с одной стороны нанесены два электрода 4 и 5, где электрод 4 возбуждает ультразвуковые колебания в эталонном канале, а электрод 5 рабочем. На другой стороне преобразователя 3 нанесен электрод 6 по всей его площади. Обратимый преобразователь 3 своим электродом 6 прилегает к протектору 7. На стойке 8, соединенной с цилиндрическим корпусом 1, выполнено отверстие с резьбой, в котором плоскопяралХ| Ю 00 О VI XI