Способ ультразвукового контроля сред Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 

(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СРЕД

1

Изобретение относится к способам измерения концентрации одного из компонентов в газообразных средах, жидкостях или твердых телах по скорости ультразвука, и может быть использовано нри разработке приборов для контроля технологических процессов, для слежения за чистотой окружающей среды п т. д.

PianecTHbi ультразвуковые способы измерения концентрации одного нз компонентов смеси, в которых используют отличие скоростей ультразвука в двух камерах: первой, заполняемой контролируемой смесью, и второй, заполняемой смесью, очищенной от одного определенного компонента, именуемой эталонной средой 1. Разница скоростей ультразвука в двух средах нронорцнокальна разнице концентраций измеряемого компонента в двух камерах, если температура н давление в них одинаковые. При этом задача измерения концентрации сводится к задаче определения разницы времени.

Однако при изменениях температуры эти способы дают большую погрешность. Наиболее близким но технической сущности к изобретению является способ ультразвукового контроля сред, основанный на автоциркуляционном зондировании эталонной среды с делением в m раз частоты автоциркуляцин и с определением разности времени прохождения в них ультразвуковых импульсов. Однако этот

способ также не дает высокой точности н не обеспечивает широкого диапазона измерений 2.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений н повыгнение точности способа.

Указанная цель достигается благодаря тому, что каждым пзлученнем в эталонную среду вызывают излучение в контролируемую среду, умножают в /г раз частоту автоциркуляции, перемножают эту умноженную частоту с разностью времен прохождення ультразвуковых импульсов п контролируемой и эталонной средах, а результат этого перемноЛсения усредняют за время несколькнх периодов автоциркуляц1 ;; н преобразуют его в информацню о параметре контролируемой среды.

Па чертеже показаны эпюры сигналов при осучСстЕленни отдельных операций способа.

Импульсы автоднркулягин в одном канале, например, в контролируемой среде, нредставлены на эпюре 1, а в другом (эталонном), вызванные излучением в нервом - на эпюре 2. Частота автоднркулящ н в одном канале делктся на m (эпюра 3), а в другом - умножается на п (эпюра 4).

Формируют селектирующие импульсы, длительность которых равна разности времени прохождения импульсов в измерительных качалах и перемножают частоту имп льсов,, соответствующих умноженной частоте (эпюра 4) с длительностью селектирующего импульса (эпюра 5), получая серию импульсов (эпюра 6), которую усредняют за период низкой частоты, полученной в результате деления частоты автоциркуляции на т. Полученная величина (количество импульсов) в заданном промежутке времени и содержит в себе информации о свойствах контролируемой среды (эпюра 7).

Для измерения концентрации определенного компонента коэффициент деления частоты может быть выбран таким, чтобы количество импульсов прямо соответствовало бы, например, концентрации в процентах.

Способ может быть полезен при измерениях в жидкостях, газах и твердых телах. В отличие от жидкостей в газах скорость может меняться даже в 5 раз. С помощью системы с двумя рециркуляторами невозможно перекрыть такой диапазон изменения скоростей. Предложенный способ обеспечивает измерение скорости или концентрации при непрерывном изменении смеси от самых легких компонентов (наибольшие скорости) до самых тяжелых (наименьшие скорости). Кроме того, преимуществом способа является то, что в нем использован новый приицип температурной комиенсации. Действительно, если температура приводит к увеличению времени распространения, то несмотря на увеличение разностного импульса, произведение остается прежним, поскольку во столько же раз уменьшается частота рециркуляции.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля сред, основанный на автоциркуляционном зондировании эталонной среды с делением в т раз частоты автоциркуляции и с определением разности времени прохождения ультразвуковых импульсов, в эталонной и контролируемой средах, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения точности, каждым излучением в эталонную среду вызывают излучение в контролируемую среду, умножают в п раз частоту автоциркуляции, перемножают эту умноженную частоту с разностью времен прохождения ультразвуковых импульсов в контролируемой и эталонных средах, а результат этого перемножения усредняют за время нескольких периодов автоциркуляции и преобразуют его в информацию о параметре контролируемой среды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2 у вторское свидетельство СССР Afb 476498, кл. G 01N 29/02, 1975.