Акустический регистрирующий преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01N11/16 

1 -.

Изобретение относится к технике нераарушающих методов койтроля состава и свойств жидких продуктов. Оно может быть применено для фиксадии момента реверси ровання движения тела в средсц например, измерительного зонда апериодических вискозиметров, используемых для контропй технологических процессов, протекакмцнх при высоких давлениях и температурах в химической, нефтехимической, пищевой в других отраслях промышленности.

Известен регистрирующий преобразователь, применяемый во, многих аперводичес- дих вискозиметрах.

Регистрирующий преобразователь состоит из постоянного магнита, помещенного снаружи или,внутри измерительного зонда и двух малаи1оуправляемых контактов (герконов). При попадании г ркона в магнитное поле (одво из крайних положений зонда), он замыкается, после чего с электроН ного блока на возбуждающую систему вискозиметра издается сигнал на реверсвро- вание движения измерительного зонда.Прк

переходе зонда в другое крайнее полозке- ние срабатывает второй геркон и двнженив измерительного зонда вновь реверсирует™ ся. Временной интервал между срабатыванием контактов пропордионален,вяркости контролируемой среды.

Недостатком известных регистрирую.щих преобразователей является низкая величина рабочих темгаэратур.

Близкайшим техническим решением яв дяется акустический регистрирующий пре образователь, содержащий генератор, акустическую, систему, включающую передаю щий и два приемных пьезопреобразсюатбпя с акустическим экраном, связанным с иэм рвтелы1ым зондом, корпус.

В одном из рабочих положений взмерн тельного зрйда происходит экранирование акустического сигнала через среду, электрический сигнал на выходе одного из при. емных пьеаопреобразователей пропадает в с электронного блока вискозиметра на его возбуждающую систему поступает сигвал на реверсярование движения измерв- тельного зонда. При достижении зондом другого крайнего положения пропадает сигнал на втором приемном йвезопреобразователе и движение измерительного зонда вновь реве рои Р78ТСЯ. Временной интервал между моментами реверсирования движения зонда пропорционален вязкости контролируемой среды и измеряется изме рителем временных интервалбв. Недостатками известного акустического преобразователя являются ограничение рабочей температуры сверху, обусловленное типом применяемых пьезоэлементов, а также сложность выпояйевия их взрьшозащищенной конструтсции. Н апр имер, применение пье зоэл емеыт вв.цьвзокерамики типа ЦТС-19 допускает работу вискозиметра при температуре ч 280 С7 а прик1енение кварцевых пьезоапементов - при температуре + . Кроме тЬгО, Зо взрывоопаснь1х средах требуется выполнять пьезопрербразователи во взрывозашищенном исполнении, что делает конструкдню измерительного преоб разователя вискозиметра громоздкой, слож ной и малоудобной для монтирования в тргуднодоступйых участках. Цель предлагаемого изобретения - рас ширение диапазсэна рабочих температур. Для этого акустическая система выпол нена в виде экспоненциального концентратора, закрепленного в герметизирующей. стенке корпуса, большее основание которого жестк.о соединено с передающим пье зопреобразователем через звукопровод, а меньшее основание расположено в исследуемой среде и раздвоено на волноводные пбтаи, акустачески связанные с двумя приемными пьезопреобразователями через закрепленные в герметизирующей стенке .два других экслоненлаальных концентратора, большее основание которых расаюло- жеТяо в исследуемой среде против торцов волноводных петель, причем между большим осно)ваиием концентраторов и торцама волноводных петель выполнены зазоры лля введения акустЕческого экрана. На чертеже представлена схема предлагаемого акустического регистрирующего преобразователя. Акустический регистрирующий преобразователь содержит генератор 1, на выход которого подключен передающий пьезопреобразователь 2, жестко прикрепленный к звукопроводу 3, заканчивающемуся экспоневцтальным акустическим конпентраторор 4, герме точно выведенным в исследуемую среду через герметизирующую стенку 5. являющуюся одной иа сторон.герметичнохх корпуса 6 измерительного преобразователя вискозиметра. Нимсняя частыконцентратора 4, находящаяся в исследуемой среде, раздваивается на две цилиндрические водноводные петли Т и 8, торцыкоторых находятся против болыщих оснований экспонендиадьных концентраторов 9 и 10, закрепленных по узловой плоскости в герметизирующей стенке 5, через которую также вьшеден крбнштейн 1| с закрепленным на нем при помощи камневых опор 12, измерительным зондом 13 и удлиненный магнитопровод 14, на верхнем конце которого, находящемся в корпусе 6, закреплена возбуждающая катушка 15, соединенная с блоком 16 обрабо-пси информации вискозиметра.. Меньшее основание концентратороб 9 и 10 жестко соединено с приемными пьезопреобразователями 17 и 18, электрические выходы которых подключены на вход блока 16 обработки информации. Между торцами волн сводных петель 7 и 8 и большими основаниями концентра- , торов 9 и 10 выголнен зазор, куда входит акустический экран 19, прикрепленный к измерительному зонду вискозиметра 13. Акусточеский регистрирующий преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает синусоидальное (или импульсное)напряжение, которое поступает на передающий пьезопреобразователь 2, где энергия электрического сигнала преобразуется в механические колебания, KOTOfbie, распространяясь по звуко- проводу 3, усилив аясь экспоненциальным концентратором 4, распространяясь цо волноводным петлям 7 и 8, а затем - через исследуемую среду и усиливаясь экспоненциальными концентраторами 9 и Ю, достигают приемных пьезопреобразойателей 17 и 18, где преобразуются снова в электрические колебания, которые подаются в блок 16 обработки информации. При достижении измерительным зондом 13 одного из крайних положений (например, левого), акустический путь через зазор Б левой волновоДной петле 7 экранируетсй акустическим экраном приводит к исчезновению сигнала на прием.ном пьезопреобразова0ле.17 и на выходе блока 1Ь обработки информации вырабаплвается сигнал, изменяюишй направление тока в катущке 15 возбуждения, погуге чего движение измерительного зонда 13 реверсируется. При достижении язмерительньпу аондом крайнего правого положения, экранируется акустический путь в зазоре правой вопноводдой петли 8, что приводит к исчезновению сигнала на выходе приемного пьезопреобразователя 18, к выработее на выходе блока обработки информации . сигнала противоположной полярности, к изменению направления тока в катушке и, в конечном итоге, к изменению направления движения измерительного зонда 13. Временной интервал между моментами реверсирования, пропорциональный величнне вязкости исследуемой среды, измеряется блоком 16 , обработай информаиии. Ввиду того, что длины звукопроводе 3 и концентраторов 9 и 10 могут выбираться любыми, как и длина корпуса 6, Передающий 2 и приемные 17 и 1-8 пьезопреОбразователи выносятся из контролируемой среды в герметичный корпус на значительное paccTosHHej что позволяет обеспечить работу вискозиметра в средах, находящихся притемпературах, значительно превышающих рабочие температуры пьезо- преобразоватгелей. Это дает возможность, использовать дешевые обладающие высокой чувствительностью пьезоалементы из пьезокерамики типа ЦТС-19 вместо дорогих кварцевых, турмалиновых или снталловых пьезопреобразователей. Кроме того, применение предла;гаем6го акустического регистрирующего преобразователя значительно упрощает конс рук«цию измерительного преобразователя вискозиметра, так как в контролируемой среде в данном случае рядом с измерительным &ОНДОМ находятся лишь две цилиндрические войноводные петли вместо четырех жъезопрвобразователей, конструкция которых во. взрывоаащищенном исполнении довольно сложна и громоздка. Формула зобре тения Акустический регистрирующий преобра зователь, содержащий генератор, акустическую систему, включающую передающий и два приемных пьеаопреобразователя с акустическим экраном, связанным с наМерительным зондом, корпус, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур, акустическая системапреобразователя feыпaл- 11ена в виде экспоненциалыюго концентра., тора, закрепленного в герметизирующей стенке корпуса, большое основание которого жестко соединено с передающим пьезопреобразователем через звукоцровод, а меньшее основание расположено в исследуемой среде и раздвоено на волноводные петли, акустически связанные с двумя приемными пьезопреобразователями через закрепленные в (ерметизирующей стенке два других экспоненциальных концентратора, большее основание которых располоткенр в исследуемой среде против торцор волноводных петель, причем между больл шкм основанней концентраторов и торца. UH волноводных петель выполнены зазоры для введения акустического экрана.

//