Устройство для определения параметров акустических колебаний в жидких средах

 

Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ . Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства, Это достигается тем, что устройство для определения акустических колебаний в жидких средах содержит рабочий и эталонный каналы , общий для обоих каналов протектор, Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ . Цель изобретения - повышение точности измерений и надёжности работы устройства . На чертеже показано устройство, продольный разрез. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещен электронный измеритель 2, в торце цилиндрического обратимый преобразователь, электронный измеритель, отражатель в виде диска, плоскогофрироеанный теплопроводный сильфон, установленный соосно эталонному каналу между протектором и отражателем, образуя герметичную полость; обратимый преобразователь и отражатель выполнены равновеликими площади протектора, на обратимом преобразователе нанесены соосные каналам равновеликие электроды, образующие его излучающие зоны, отражатель имеет резьбу по торцу и концентричные его оси отверстия, равно удаленные друг от друга, плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления. Преимущество предлагаемого устройства заключается в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества в загрязненных водах с высокой точностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. корпуса 1 размещен электрически соединенный с электронным измерителем 2 обратимый преобразователь 3, на котором с одной стороны нанесены два электрода 4 и 5, где электрод 4 возбуждает ультразвуковые колебания в эталонном канале, а электрод 5 рабочем. На другой стороне преобразователя 3 нанесен электрод 6 по всей его площади. Обратимый преобразователь 3 своим электродом 6 прилегает к протектору 7. На стойке 8, соединенной с цилиндрическим корпусом 1, выполнено отверстие с резьбой, в котором плоскопяралХ| Ю 00 О VI XI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 29/ОО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892664/28 (22) 21.12.90 (46) 28.02.93. Бюл. № 8 (71) Донецкий государственный универси- . тет (72) С. П, Клопенко (56) Авторское свидетельство СССР № 1239586, кл, G 01 N 29/02, 1986, Авторское свидетельство СССР

¹ 1702188, кл. G 01 N 29/00, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ (57) Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ. Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства, Это достигается тем, что устройство для определения акустических колебаний в жидких средах содержит рабочий и эталонный каналы, общий для обоих каналов протектор, Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ.

Цель изобретения — повышение точности измерений и надежности работы устройства.

На чертеже показано устройство, продольный разрез.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещен электронный измеритель 2, в торце цилиндрического

1798677 Al обратимый преобразователь, электронный измеритель, отражатель в виде диска, плоскогофрированный теплопроводн ый сильфон, установленный соосно эталонному каналу между протектором и отражателем, образуя герметичную полость; обратимый преобразователь и отражатель выполнены равновеликими площади протектора, на обратимом преобразователе нанесены соосные каналам равновеликие электроды, образующие его излучающие зоны, отражатель имеет резьбу по торцу и концентричные его оси отверстия, равно удаленные друг от друга, плоскогофрированный теплопроводн.ый сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления. Преимущество предлагаемого устройства за ключается в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества в загрязненных водах с высокой точностью. 1 з,п. ф-лы, 1 ил, корпуса 1 размещен электрически соединенный с электронным измерителем 2 обратимый преобразователь 3, на котором с одной стороны нанесены два электрода 4 и

5, где электрод 4 возбуждает ультразвуковые колебания в эталонном канале, а электрод 5 — в рабочем. На другой стороне . преобразователя 3 нанесен электрод 6 по всей его площади, Обратимый преобразователь 3 своим электродом 6 прилегает к протектору 7. На стойке 8, соединенной с цилиндрическим корпусом 1, выполнено отверстие с резьбой, в котором плоскопарал1798677 лельно протектору 7 устанавливается общий для обоих каналов отражатель 9 в виде диска с резьбой по торцу. В плоскости отра. жателя 9 выполнены резьбовые отверстия

10 для пробки 11, Отражатель 9 фиксируется в рабочем положении стопорными винтами

12 и 13. Плоскогофрированный теплопроводный сильфон 14 устанавливается соосно акустической оси эталонного канала между протектором 7 и отражателем 9 через уплотнительные манжеты 15 и 16 с кольцевыми углублениями 17. Герметичная емкость, of.раниченная сильфоном 14, частью отражателя 9 и протектора 7, заполненная эталонной жидкостью 18, образует эталонный канал, Рабочий канал, ограниченный другой частью отражателя 9 и протектора 7, заполняется рабочей жидкостью 19.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Через заливочные отверстия 10 заполняют эталонной жидкостью сравнения 18 герметичную емкость эталонного канала измерителя и герметизируют пробкой 11. Сам измеритель погружают в исследуемую рабочую жидкость 19. Электронный измеритель

2 возбуждает ультразвуковые колебания части обратимого преобразователя 3, ограниченной электродом эталонного канала 4, на который подается импульс запуска. Электрическая цепь возбуждения замыкается общим электродом 6 преобразователя, Преобразователь 3 излучает акустический импульс, проходящий эталонную жидкость

18, отражается частью отражателя 9, расположенной напротив излучающей части преобразователя 3, проходит через часть протектора 7, размещенной над работающей зоной, ограниченной электродом 4 и принимается обратимым преобразователем 3, вырабатывающим электрический импульс, являющийся управляющим для электронного измерителя 2, вырабатывающего новый электрический импульс запуска, Образуется электроакустическое синхрокольцо, в котором частота следования ультразвуковых импульсов зависит от скорости их распространения в жидкости, размещенной в герметичной емкости, После пробега заданного количества ультразвуковых импульсов в эталонной жидкости 18, достаточного для определения с необходимой точностью частоты их следования, производится автоматическое переключение подачи импульса запуска с электрода эталонного канала 4 на электрод рабочего канала 5 блоком автоматического переключения подачи импульса, уста.новленного в электронном измерителе 2. В этом случае идентичный ультразвуковой импульс возбуждается той частью обратимого

30 пенсации акустических баз материалы стой ки 8 и отражателя 9 подобраны такими, что

35 прирост под воздействием температуры

1 !

40 теле выполнены ряд отверстий, размещен45 ных концентрически его оси, Для удобства монтажа и демонтажа теплопроводного плоскогофрированного сильфона 14 применены две эластичные манжеты 15 и 16, с натягом одетые на торцы сильфона и имею50 щие кольцевую выемку 17 в месте контакта с плоскостями протектора 7 и отражателя 9, Эта часть манжеты является вакуумной присоской и обеспечивает герметичность мест соединения торцов сильфона 14 с протекто55 ром 7 и отражателем 9. . Например, при работе одного канала точность измерения скорости звука зависит от величины погрешностей, вносимых воздействием температуры и давления на величину акустической базы — Л Ст,p., задержки

20. преобразователя 3, которая ограничена площадью электрода рабочего канала 5. Теперь ультразвуковые импульсы пробегают по акустической базе в рабочей жидкости

19, и частота их следования зависит от параметров рабочей жидкости 19, Скорость звука в жидкости зависит от параметров ее состояния — температуры, давления, химического состава. Теплопроводный плоскогофрированный сильфон 14 обеспечивает уравнивание температуры и давления в обоих жидкостях, поэтому, при всех равных других условиях, разность скоростей звука в жидкостях 18 и 19 обусловлена разностью химического состава.

Равенство параметров акустических и электрических сигналов, при использовании в качестве эталонной 18 и рабочей 19 жидкостей одной из них, обеспечивается следующим. -Использование одного, обслуживающего оба акустических канала, электронного измерителя 2, с помощью блока автоматического переключения подачи импульса, переключающего электроды 4 и 5, использование в качестве акустического преобразователя участков одного электроакустического. преобразователя 3, что поэволяет учитывать погрешности, вносимые им. Одинаковость акустических баз обеспечивается наличием общих для обоих акустических каналов отражателя 9 и протектора

7. Для обеспечения условий термобарокомдлины укрепленной на корпусе 1 стойки 8 компенсируется приращением толщины отражателя 9, закрепленного стопорными винтами 12 и 13. При корректировке длины акустической базы путем вращения отражателя в стойке 8 необходимо, чтобы заливочное отверстие 10 совпадало с внутренним объемом сильфона 14. Для этого на отража1798677 в протекторе — Л Cn, пэ рэзитн ым временем задержки в электронных цепях — Л Сэ. Используя один и тот же отражатель 9, один, общий для обоих каналов, протектор 7 и преобразователь 3, э также электронный измеритель 2, для двух кэнэлов — этэлонного и рабочего, получим время одного периода для каждого канала:

Тэт = ттр+ тп+ с + тисх. конц

Треб. = Ттр+ Тп + тэ + иск.конц+ Хпримесь .

ПРИ вычитэнии из Треб Т», получим:

Траб. Тэт = Хисх. конц+примесь Тисх.кон ц. =

Тпримеси то есть, в нашем случае пэрэзитные зэдержки, вносимые воздействием температуры и давления, протектором, электронным измерителем и величиной примесей в эталонном растворителе, компенсируются, определяя, тем самым, величину концентрации примеси, растворенной в рэстворителе.

При материалах плеч компенсэторов — стойки 8 и отражателя 9 титана марки ВТ-23 и стали нержавеющей 12Х18Н10Т, величине экустической базы 17 мм, толщине протектора 1 мм, температурном градиенте 37 С, максимальном давлении 10 этм, мэксимэльное значение погрешности, вносимое воздействием температуры и давления — Л Стр состэвляет 3 10 м/с, вносимые протектором — Ь Сп = 10 мlс, э вносимые электрон-2 ным измерителем — h,Сэ = 3 10 м/с, в случае же определения разности длин периодов обоих каналов, все указанные погрешности компенсируются, э значащим параметром является прирост величины периодэ (чэстоты следования ультрээвуковых импульсов в исследуемой жидкости), обусловленный только влиянием контролируемого пэрэметрэ — кон центрэцией растворен ного вещества, с точностью. превышэющей точность прототипа нэ величину компенсированных погрешностей, вносимых дестабилизирующими воздействиями темперэтуры, давления, задержек в протекторе и электронном измерителе.

При меняющихся химических пэрэметрэх вод, используемых в качестве растворителя контролируемого вещества, используется динамический способ формировэния среды эталонного канала — он выполняется проточным, вместо пробки 11 устанавливается заборная трубка, через которую непрерывно поступает рэстворитель, э в протекторе 9 устанавливается трубка сброса, по которой непрерывно удэляется поступающий в герметичную емкость этэлонного канала рэстворитель.

Преимущество предлагаемого устройствэ ээключэется в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества, в загрязненных водах с высокой точностью, э также испол ьзовэть одно и то же устройство для контроля и упрэвле10 ния технологическими процессами с рэбочими жидкостями, скорости звука в которых существенно отличаются, путем синхронной перестройки длин акустических бээ в обоих каналах, 15 торце корпуса общий для обоих каналов протектор в виде диска, обратимый преобрээовэтель, контактирующий с протектором и установленный соосно с протектором отрэжэтель в виде диска, плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон, образующий герметичную полость эталонного канала, и электронный измеритель, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности

30- измерения и надежности устройства, оно снабжено блоком эвтомэтического переключения подачи импульса, форма и рээмер обратимого преобразователя и отрэжэтеля совпадают с формой и размерами протекторэ, нэ обратимый преобразователь со стороны, противоположной и ротектору, установлены двэ рэвнбвеликих электрода, соединенных с электронным измерителем через блок эвтомэтического переключения

40 подачи импульсэ„один из электродов преднэзнэчен для формирования зоны излучения этэлонного канала, э другой — для формирования зоны излучения рабочего кэнала. э отражатель установлен с возможностью винтового перемещения относительно преобразователя.

- 2. Устройство по п. 1, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон соединен с отрэжэтелем и протектором уплотнительными

50 манжетами, нэ которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления, Формула изобретения

1, Устройство для определения пэрэметров акустических колебаний в жидких средах, имеющее эталонный и рабочий кэ20 нэлы, содержащее корпус, установленный в

1798677

Составитель С. Клопенко

Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 767 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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