Ультразвуковой концентратомер растворов
№ 134904
Класс 42l, 1ва
СССР
1 >>1
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа Л9 (78
Г.И Биргер и H. И. Бражников
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНЦЕНТРАТОМЕР РАСТВОРОВ
:>аивлено 27 ноибри 1959 r. ва Лo 645571/2З в Комитет по илам 33зоорi гi ин1 и открв3тий при 1.о33етс, >1и33иетпов СГ(.Р
ОпуГ3ликовано в «Бниплетене ивооретений»,М 1 3а 1136I г.
Известны ультразвуковые концентратомеры растворов, включающие излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, генератор высокой частоты, приемный усилитель-ограничитель, усилитель-ограничитель сигнала генератора и подключенный к двум последним фазовый детектор с присоединенным к нему регистрирующим прибором.
В предлагаемом ультразвуковом концентратомере растворов по сравнению с известными обеспечивается автоматическая компенсация погрешностей, обусловленных изменениями скорости ультразвука в контролируемой среде при колебаниях ее температуры. Это достигается тем, что промежуточная мембрана, через которую в концентратомере происходит передача ультразвуковых колебании, изготовлена пз материала, у которого температурный коэффициент скорости ультразвука имеет противоположный знак по отношению к температурному коэффициенту скорости ультразвука в контролируемой среде, или в виде твердои обо.1очки с HBII0,1H(IIIIcivl rKII Jl
На фиг. 1 изображена электрическая схема ультразвукового концентратомера; на фиг. 2- — схема датчика концентратомера с мембраной из твердого тела для измерения концентрации или плотности растворов в открытых магистралях и сборниках, в разрезе; на фиг. 3 — схема части головки датчика с жидкостной мембраной, в разрезе.
С задающего генератора высокой частоты, собранного по осцилляторпои схеме на пентоде 6)КЗП вЂ” лампа а7, электрические колебания высокой частоты поступают на усилитель мощности, собранный нз пентоде 6П14П вЂ” лампа 7 по схеме катодного повторителя. Катодный нагрузкой усилителя мощности служит настроенный колебательный контур, состоящий из индуктивности L первичной обмотки трансформатора, индуктивности L> ступенчатого реостатно-емкостного фазовращателя, емкости излучающего пьезоэлемента ОП датчика и емкосп соединительного коаксиального кабеля.
Мо 134904
Электр!4ческ!!«Колебания пр<образуются излучающим пьезоэлементомм в ультразвуковые колеоания той же частоты, которые, пройдя че1 рез контролируемый раствор, поступа<<1т на приемныи пьезоэл< мсHT П1! с некоторым сдвигом фазы относительно колебаний на излучающем пьезоэлементе ИП.
Для компенсации температурных погрешностей, между пьезоэлс. ментами и контролируемой средой в датчике устанавливаются мембра ны с температурным коэффициентом т! скорости ультразвука, имеюц<им знак, противоположный знаку температурного коэффициента скорости звука в контролируемой среде. Толщина этих мембран рассчитывается, согласно соответствующим математическим формулам.
Все известные твердые тела, которые могут быть иаьользованы в кач— стве материала мембран, имеют отрицательный знак температурного коэффциента;!: в связи с этим Они могут быть, применены только для жидкостей, имеющих положительный знак температурного коэффициента (скорости ультразвука. К этому классу жидкостей относятся, в ча стности, все водные растворы в значительном интервале концентраций и температур.
Датчик с мембранами из твердого тела может быть выполнен в следу!ощем виде (фиг. 2). Излучатель и приемник ультразвуковых колебаний смонтированы в одинаковых головках, корпуса 1 которых установлены на резьбе до упора в стойки 2, жестко фиксированные между собой трубчатыми фиксаторами 8. Бинтовые collp>I>I«I H» меж..у собой кор!!уса. переход!!Ой втулки 4 и н
Осуществляется через демпфер 12, спиральную пружин 18 и металлический контакт 14, в котором закреплена жила кабеля.
Для жидкостей, имеющих отрицательный знак температурного коэффициента скорос
С вЂ” — С> ф)!зОВО! 0 тетек!о! ч Ла м и)1 . 1)! p)i<)() Г(i(ò B p(жимс ;| <111, !! Iòу !НО| го ограничителя. Колсоательныс (<::.Iãóр(ы анодных нагрузок,i ) I»,7 „
)1,„ ),;, .!,; для Всличеиия ста(Ъ льности фазовой характ«р|!(тики I!pl!(< емиого усилителя-ограничит«ля шунтир<|Наны сопротивг!«ниях!и (соти«1ственно Ri, Rz, Р;, и Р. 1-13 Внутреини!! колсоат«л)иый ко|| гур ф;|зонo! п д ет е кто р я, K p o M B и р и е х! н 0 ГО с и! н 3, I d, и о с т с ï 3 10 ò т а к ж (эл с KT p l l ч (с !с и е колеб)|ния стабилизованной амплитуды с излучающего пьезоэлемснгd
ОП через систему: контур в цепи като)13 13.;Iïû,.7 — вторичная пон.lжающая, индуктивность 1,, трансформ;|т(ра, индуKTl!BHOcT 1 ступ Hчатого рсч)статно-емкостного фазовращателя, емкости конденс!)то!)Ов С;
С) и переключаемые переключателем 11 сопротивления Р.;--... R ., ii резонансный усилите.!ь-oãð3íí÷èòñëh, соораииыи иа Il" I!òîä(6Ж ) !! лампа i1, анодной и ЯГp), ÇKOÉ котороГО ЯВлЯл сH 1 ас p()(1!Hh!II ии(lии ий ко. 1; бательиый ко
@азовый детектор иа катодиой нагрузке Выделяет !!BI!plf)Ii< HIIe исСТОЯ Н НОГО TOK3, i lpoHop I) IIOH3 я ьHOC |) Я 3|!ОСÃ! f ф Я 3, по(. Т) и I IOIIIH X НЯ Них Трен|:|й контур колебаний и, слсдо!з)!т«л):но, си!редел! I(»;,", копи(НTpHH!! !о коитролиру<)мого раствора. Ча(ть этог<) |аиряжсгп я « .с)против "l(ии;| Р-, поступает на регис l риру|ощий Hpil()op — «) андартный эл«к) ронный ис)т(л|цис>метр л!Ооого типа, например )ПП-09, шкала которого . радуируется,; с;fiillllцах концсHTp2LIIIH для записи измеряемой коHI\«HTp2II HI!. В Ц«Г1и каТОДНОй И ЯГP(BKÈ фЯЗОВОГО ДСТЕКТОР)1 ) CT3 HOB 1 «11 С, (ЛО | Н ЬИ| И |! (И Кс)ТОР м !1кроаыпср мет!3 . ИА <, типа -.)124), иl 1(ал Я Ото роГО та кж(Гp!1д) llpoB3113
В еДиница х измеряем ОГО и а p3 мс тра f . ЯсTBO)p2: p(х, i ifpoB ка ра бои с ГО тока с!)Язового детектора осу!ц«ствл)1«т(,i пс)т«i циомстром R.,;;i,.
Отрицательное напряжение постоянного тока, посгх иающсе с дел! теля Р т — -Р () — Rzg источника стабилизованного питания через блокиру|ощее сопротивлени«Р:.О иа стрелочнь<й индикатор и нагрузочное соиротивлсиис Р регистрирукицего прибора, служит для установки его
I 2 И УЛ Ь.
Коми(нса ция Hd 13;Ihi!ОГО СДВI. Г<1 (j)33hl 1 i pll(м поl О (иl НЯЛЯ OOTB(fству|ощсго начальной KQHUCII Tp31)fill контролируемого раствор31 мож«т быть осуществлена в излучаю|цех) канал(равиь(ми ступенями ио !6 н диапазонах О+ !60= в однох! |юложеиии переклк)чателя П и в диапазонах !80+840 в другом с го I)ohio)I «HIIII и плавно ь приемном канале в диапазоне 0+40 с помощью потенциометра Р)1!i3 Вход« лампы,.7-, Это обеспечивает возможность применения одного и того жс электронного измерительного блока для датчиков с различными расстояниями между излуча|ощим и приемным пьезоэлементами.
Контроль изменений амплитуды входного си!ч!ал, необходимый B ис.ко-,орых технологических процессах для качественного анализа их течения может осуществляться одновременно с измерениями концентрации с помощью однополупериодного детектора, собранного на точе г-!!Ом полупроводниковом диоде Д|, на входе лампы JI. приемного усилителя-ограничителя. Часть выпрямленного напряжс ния «сопротивлсния
Rq поступает на регистрирующий прибор.
Переключатель П;, служит для периодической проверки нормальной работы приемного канала (в положении а) и излучающего канал) в положении б). В указанных положениях иерекл|очатсля П. фазовыи детектор регистрирует только выходные амплитуды сигналов приемногo и излучающего сигналов. Положение в переключателя IT, соответствует измерению концентрации контролируемого раствора.
Питание элементов схемы электронного измерительного блока поcToBHHhIM и переменным стабилизованным напряжением осуществляется по схеме, включающей в себя: силовой трансформатор Тр;, выпрямитель положительного напряжения, собранного на полупроводниковых диодах типа ДГ-Н27 по мостовой схе ie; выпрямитель отрицатс зьного № 134904 напряжения на таких же полупроводниковых диодах; два газовых cTdбилизатора напряжения, собранных на лампах Лц «J7)p типа ГГ-1П.
Предмет изобретен ия
Ультразвуковой концентратомер растворов, включающий излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, генератор высокой частоты, приемный усилитель-ограничитель, усилитель-ограничитель сигнала генератора и подключенный к двум последним фазовый детектор с присоединенным к нему регистрирующим прибором, отличающийся тем, что. с целью обеспечения автоматической компенсации погрешностей, обусловленных изменениями скорости ультразвука в контролируемой среде при колебаниях се температуры, промежуточная мембрана, через которую в концснтратомерс происходит передача ультразвуковых колебании, изготовлена из материала, у которого температурный коэффициент скорости ультразвука имеет противоположный знак по огношению к температурному коэффициенту скорости ультразвука в контролируемой среде, или в виде твердой оболочки с наполнением жидкостью, имен)щей требуемый знак температурного коэффициента скорости ул ьтразвука.
