Ультразвуковой датчик Советский патент 1975 года по МПК G01N29/02 

1

Изобретение относшх я к технике измерения физических свойств веществ и может быть использовано для анализа состава жидких и газообразных технологических сред.

Известно применение улыразвуковых

колеба} ий в измерительной технике, в частности для контроля состава различных веществ. Измеряя скорость распространения или коэффициент затухания ультразвуковых волн, можно судить о составе контролируемой среды. Известен ультразвуковой датчик для контроля физических параметров сред, включающий 1фиемный и излучающий иьезопреобразователи, размещенные в герметичных корпусах на двух основаниях, скрепленных с номощью трубчатых стоек.

Недостатком известного датчика является ненадежность выделения полезного сигнала на приемном пьезопреобразователе и, как следе гвие э-юго, недостаточная точност измерений. Указанные недостатки связаны с тем, что излученный сигнал прои едший через исследуемую среду и принятый иьезонриемииком, значительно ослабевает. По элементам конс1 1укции ульаразвукового

датчика излученный сигнал расирисграняечся с больщей скоростью гораздо меньщим коэффициентом затухания, чем в конфолируемой среде. На приемном пьезопреобразователе, таким образом, накладываются сигналы, прошедшие через измеряемую схьму (полезный сигнал) и сигналы, прошедшие по элементам конструкции (помехи), причем последний в неко1-орых случаях может даже превышать полезный сигнал.

Цель изобретения - повышение надежности выделения полезного сигнала при приемном пьезопреобразоватепе и повышение точности измерений.

Для э-юго в предлагаемом датчике СЮЙки выполнены в виде набора отдельных жестко соединенных между собой торцами, например через слой клей, мелких трубчатых элементов, имеющих одинаковые внутренние и различные виршние диаметры, при этом торцы трубчачых элементов стоек

выполнены р конической фаской, а сами элементы выполнены из материалов с различными волновыми акустическикж сопротивлениями.I На чертеже лдображено предлагаемое устройство. Датчик состоит из приемного 1 и излучающего 2 пьезопреобразователей, закрепленных в герметичных корпусах 3 и 4 на основаниях 5 и 6. Основания соединены между собой с помощью трубчатых стоек, выполненных в виде набора отдельных жест ко соединенных между собой торцами, например сваркой или с помощью клея, мелких трубчатых элементов, имеющих одинаковые внутренние и различные внешние диа Meipbi и выполненных из материалов с различными волновыми акустическими сопротивлениями. Для уменыиения площади непосредственного соприкосновения соседнихэлементов стоек их торцы могут быть выполнены с конической фаской. Принцип действия устройства заключается в следующем. При возбуждении излучающего преобразо вателя 2 ультразвуковой сигнал проходит через исследуемую среду и регистрируется приемным преобразователем 1. Сигнал же,пpoxoдяuJИЙ через стойки, существенно ослабляется из-за многократных отражений на границах стыка трубчатых элементов. Коэффшхиент отражения на границах элемен тов будет максимален при их длине, крат|ной четверти длины волны в материале элемента. Как показывают эксперименты, при числе элементов, равном 15-20, досгигается почЕИ полная звукоизоляция СЮе Датчик может быть использован для - исследования твердых образцов, жидкостей и газов. Надежная звукоизоляция приемного пьезоэлемента приводит к тому, что полезный сигнал значительно превосходит сигнал помех; это позволяет упростить вторичную измерительную схему всего гфибора и повысить точность измерений. Предмет изоб ретения1.Ультразвуковой датчик, включающий приемный и излучающий пьезопреобразователи, размещенные в герметичных корпуcax на двух основаниях, скрепленных с помощью трубчатых стоек, отличающийся тем, что с целью повышения надежности выделения полезного сигнала и повышения точности измерений, стойки выполнены в виде набора отдельных жестко соединенных между собой торцами, напримерчерез слой клея, мелких трубчатых элементов, имеющих одинаковые внутренние и различные внешние диаметры, 2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что торцы трубчатых злеMe JTOB стоек выполнены с конической фаской. 3.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что трубчатые элементы стоек выполнены из материалов с различными волновыми акустическик.и со1Г 1Отивлениями.