Ультразвуковой интерферометр

 

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР , содержащий камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьезоизлучателем и пьезоприемником, подключенный к пьезоизлучателю генею ™/г ратор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор , формирователь и счетчик резонансных импульсов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений при высоких и сверхнизких давлениях, камера вьшолнена в виде трубчатого волновода из немагнитного материала, а интерферометр снабжен диаграммой из ферромагнитного материала с отверстием и магнитносвязанным с ней приводом ее перемещения . 2. Интерферометр по п.1, о т л ичающийся тем, что он снабжен i блоком разрешения, включенным между генератором и счетчиком резонансных (Л импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (1% (11) З(511 С 01 Н 5/00, С 01 N 29/00

Н ABTOPCHGMV CBNPETEJlbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3409863/18-28 (22) 12.03.82 (46) 07.08.84. Бюл, V 29 (72) А.А. Абдуллаев, Т.Б. Алиев и ВiA. Колчин (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промьпппенности (53) 620.179.16 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 945775, кл. С 01 М;9/ 10, 1980, (54) (57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИВТЕРФЕРОМЕТР, содержащий камеру с размещенньпи на ее противоположных торцах лье зоизл учат ел ем и лье з оприемником, подключенный к пьезоизлучателю генератор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резонансных импульсов, о т л и ч а юm,и и с я тем, что, с целью обеспе— чения измерений при высоких и сверх— низких давлениях, камера выполнена в виде трубчатого волновода из немагнитного материала, а интерферометр снабжен диаграммой из ферромагнитного материала с отверстием и магнитносвязанным с ней приводом ее перемещения.

2. Интерферометр по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен блоком разрешения, включенным между генератором и счетчиком резонансных импульсов.

110700"

Изобретение относится к измерительной технике и мажет найти применение для измерения физических параметров жидких и газообразных веществ, в частности для измерения скорости ультразвука, по которой ведется контроль технологических процессов в химической, нефтедобывающей и других областях промышленности.

Известен ультразвуковой интерфе- 10 рометр, содержащий камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьезоизлучателем и пьезоприемником, подключенный к пьезоизлучателю генератор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резо»ансных импульсов 511.

Од»ако интерферометры с фиксированным расстоянием, в которых ско рость ультразвука определяется по разности частот генератора (f. -f„) и количеству п резонансных точек, имеют большую погрешность измерения, так как пьезоэлектрический излучатель из-за узкой частотной характеристики не позволяет выбрать достаточное количество п резонансных точек. Помимо этого резонансные частоты, по которым ведутся измере30 ния скорости ультразвука, как правило, могут изменяться под действием температуры и давления контролируемой ср еды.

Кроме того, в ряде практических задач нет возможности испольэовать интерферометры с перемещаемым пьезоэлементом в сложных технологических условиях: высокое или низкое давление, агрессивная среда и т.д.

Цель изобретения — обеспечение

40 измерений при высоких и сверх»изких давлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом интерферо45 метре, содержащем камеру с размещенными на ее противоположных торцах пьеэоиэлучателем и пьезаприемником, подключенный к пьезоизлучателю генератор и соединенные последовательно с пьезоприемником усилитель, детектор, формирователь и счетчик резонансных импульсов, камера выполнена в виде трубчатого волновода из немагнитного материала, а интерферометр снабжен диафрагмой иэ ферромагнитного материала с отверстием и магнитно-связанным с ней приводом ее перемещения .

Кроме того, он "набжен блоком разрешения, включенным между гене— ратором и счетчиком резонансных импульсов.

На чертеже представлена структур»ая "хема интерферометра.

У.чьтразвуковой интерферометр одержит камеру 1, выполненную в виде труб атага вол»овода из немагн»1»ога материала„ размещенные на ее противоположных торцах пьезоизлучатель 2 и пьезоприемник 3, генератор и ":— пульсов ультразвуковой частоты, подключенный к пьезоизл "-.ателн 2. соединенные посл."довательно с пь: зов приемникам 3 усилитечь 5, детект )p

6, формировате:1ъ 7 H счетчик раз:1— нансных HMTIóëüñîâ, выполненный в ви— де счетчика 8 числа резонансных :апряжений, блока 9 разрешения и с .ет— чика 10 числа М излучений. В ка;ере размещена диафрагма 11 из ферр:— магнитного материала с отверстие-., много меньшим длины вол»ы излучения, а на ее внешней поверхности размещен привод перемещения диафраг— мы, состоящий из электродвигателя

12, кинематически связанного с »1:и винта 13, на котором установчена с воэможностью возвратно-поступ;.тельного перемещения с постоянной скс— ростью гайка-каретка 14, в которой установлена втулка 15, являющаяся кольцевым магнитом. Генератор 4 через блок 9 разрешения подключен к счетчику 10 числа излучений.

Интерфераметр работает следующим образом.

Б одном состоянии интерферометра его счетчики 8 и 10 находятся в нулевом положении. При движении магнитной гайки-каретки 14 с постоянной скоростью на пьезоприемнике 3 появляются резонансные напряжения, соответствующие условиям наилучшего (или наихудшего) прохождения ультразвуковых колебаний через отверстие диафрагмы 11. Эти резонансные напряжения (U или

Б п1 ) появляются при условии, когда между пьезоизлучателем 2 и диафра;-мой 11 укладывается целое число полуволн, т.е. П ф . Чередующиеся через

С. каждые Д./Z перемещения диафрагмы

11 электрические сигналы усиливаются усилителем 5, детектируются де-тектором 6 и после формирования импульсов поступают на счетчик 8, коС =

2v и-1 (1) 20

Составитель Н. Долгова

Техр ед M. Те пер Корректор С. Лыжова

Редактор F.. Папп

Заказ 5746 /28

Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 торый первым импульсом через блок 9 разрешает прохождение электрических сигналов ультразвуковой частоты f с генератора 4 на счетчик 10.

Как только на счетчике 8 появится сигнал с заданным номером и, блок 9 разрешения запирается,и в счетчик

10 прекращается поступление сигналов ультразвуковой частоты f

Таким образом, за время t перемещения диафрагмы с постоянной скоростью ч на расстояние л1 =(и

Х счетчик 10 отсчитывает количество импульсов, равное N. N = t ° f. Учиты— вая, что b.IL = v t, нетрудно получить выражение, определяющее искомую скорость ультразвука

Из формулы (1) следует, что при движении диафрагмы с постоянной скоростью и постоянстве числа резонансных точек скорость ультразвука в исследуемой среде, заполняющей труб107005 4 чатый волновод, пропорциональна показаниям счетчика 10.

При больших затуханиях ультразвука следует учитывать то, что скоростЬ ультразвука в трубчатых волноводах отличается от скорости ультразвука в неограниченной среде. Поправку на измеренную скорость можно вводить, 10 используя соотношение

Со

15 где M — вязкость среды, заполняющей камеру интерферометра1 — плотность этой среды, Z — внутренний радиус трубчатого волновода.

Использование предлагаемого ин-, терферометра позволит осуществить измерение скорости ультразвука в средах, находящихся при высоких или сверхнизких давлениях, при несложном его усовершенствовании.