Акустический измерительный преобразователь Советский патент 1976 года по МПК B06B1/06 

(54) АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Акустические головки вьшолнены в виде отдельных элементов с фланцами, с иомощь. которых они крепятся к корпусу. Кроме того, резонансные мембраны акустдческкх головок преобразователя могут быть выполнены разной толщины, причем толщина донышка в одном щупе равна П а во втором п - - К . где где П - число целых полуволн; Л - длина волны в материале доК - (зависит от материала мембраны), что позволяет компенсировать температурны погрещности. На фиг. 1 изображен описываемый преоб разователь, общий вид; на фиг. 2 - акустическая головка в разрезе; на фиг. 3 - кривая зависимости коэффициента ультразвука в мембране из стали; на фиг. 4 и фиг. 5 го же, в мембране из стекла. Корпус 1 выполнен в ви.де трубки с прорезями для поступления контролрфуемой сред Шупы 2 представляют собой акустические головки с мембранами 3, закрепленными в корпусе головок с помощью фигурной прокладки 4 из упругого акустически изолирующего материала. К мембранам прижаты пьезозлементы 5. Кольца 6 с расположенньгми по окружности винтами 7 ввинчены в корпусы акустических головок. Поспецние крепятся к корпусу с помощью фланца 8 болтами. Электрический контакт с пьезоэлемен тами осуществляется с помощью гибкого провода, соединенного со стойками 9. Высокочастотные электрические колебания подают на пьезоизлучатель, который пре ращает их в механические колебания. Пьезоизлучатель, имея хороший акустический кон такт с мембраной 3, передает ей механичес кие (ультразвуковые) колебания, которые мембрана передает измеряемой среде. Распространению ультразвуковых колебаний по корпусу акустической головки и корпусу преобразователя препятствует фигурная прокладка 4. Погрешность, возникающая при изменении температуры контролируемой среды ,ком пенсируется следующим образом. При изменении температуры измеряемой среды (фиг, мембрана нагревается или охлаждается и частота максимального прохождения ультразвуковых колебаний в м х тбранах сдвигается относительно частоты генератора (фиг. 3,пунктирная кривая). Сдвиг этот происходит из-за изменения скорости ультра звука в материале мембраны при изменении температуры, В результате этого изменяется коэффициент прохождения (в первом случае Rp во втором R). Следовательно, при неизменном напряжении на вхо)де излучающего пьезоэле мента интенсивность излучения в среду будет меняться, вследствие чего снижается точность измерения. Если толщиной одной мембраны будет n-l -ч- К а другой п -|- - К , то суммарный коэффициент прохождения ультразвука будет постоянным, исключая тем самым температурную погрешность. Толщина одной из них пя - а (фиг.5), другой П 2 Т (фиг.4). При изменении температуры измеряемой среды, например увеличении, скорость ультразвука в мембране уменьщается, а следовательно, уменьшается длина волны. В результате этого коэффициент прохождения в первой мембране увеличивается, а в другой уменьшается, так как рабочая точка на кривой зависимости коэффициента прохожения ультразвука от толщины мембраны у одной из них расположена на восходящем участке характеристики, а у другой на нис- ходящем. Суммарный коэф |жциент прохождотния обеих мембран остается постоянным, что и компенсирует температурную погрешность. При выполнении мембраны переменной по толщине от центра к краям компенсации температ лрной погрешности достигается тем, что при изменении температуры перемещается резонансный участок мембраны, а сум.марный коэффициент прохояадения ультразвук ка остается неизменным. Акустический измерительный преобразователь значительно упрошает процесс изготовления датчиков, так как датчики на любые частоты изготавливаются идентичными., Для получения требуемой частоты достаточно в стандартный датчик установить мембрану, изготовленную на соответствующую частоту. Предлагаемый преобразователь целесообразно применять в ультразвуковых устройствах с частотной модуляцией, работающих на принципе изменения коэффициента поглощения ультразвука в жидких средах, например для измерения концентрации твердых частиц Б пульпах и суспензиях. Формула и 3 о б р е т н и я е 1. Акустический измерительный преобразователь, содержащий корпус с двумя разнесенными акустическими головками, внутри которых к мембранам прижаты пьезоэлетменты, отличаю щ и и с я тем, что

с цепью расширения частотного диапазона и повышения точности измерений, преобразоватепь снабжен кольцами, укрепленными в корпусах акустических головок, и прижатыми по окружности винтами к мембранам выполненным переменными по толщине от центра к краям в виде сменных герметичных элементов, закрепленных в корпусах акустических головок фигурными прокладками из упругого акустически изолируюшего материала.

2. Преобразователь по п.1, о т л и чаюшийся тем, что мембраны выполнены в вице плоскопараллельных пласти разной толщины, причем толщина одной из

7 /

J

/ / /

Фиг.1

них равна п -i-K , а другой п- -К., где П - число целых полуволн;

Л - длина волны в материале мембраны;

К - коэффициент, зависящий от материала мембраны.

3. Преобразователь по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что акустические головки выполнены сменными.

Источники, информации принятые во внимание при экспертизе:

1.Автррское свидетельствоо № 254906 М.Кл.В 06 В 1/06, Приоритет 10.07.66.

2.Авторское свидетельство Ne 407591, М.Кл.В 06 В 1/О6. Приоритет 04.06.70.

Н

ЬхУхУИ

Фиг.2

-J

-5