Ультразвуковой измеритель плотностижидких сред

Ультразвуковой измеритель плотностижидких сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик е

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву, (22) Заявлено 220679 (21) 2788470/25-10 (51) М с присоединением заявки Йо (01 N 29/02

С, 01 К 9/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Osy6sssossso15o4Q1 Бюллетеии Йе 14 рЗ К

4К 534.081 (088.") Дата опубликования описания 150481 (72) Авторы изобретения

Р.Н.Кветный и В.H.Ëûñîãîð (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт!

1 (541 УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЛОТНОСТИ

ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть испольэовано для контроля плотности жидких сред в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен ультразвуковой плотномер жидких сред, с одержащий резервуар с контролируемой средой, акустическ ий измерительный преобразователь, импульсный генератор, усилитель, блок з адержки, формирующие к ас каща, времяизмерительный и регистрирующий блоки, причем измерительный преобра- 1з зователь выполнен в виде двух приемно-излучающих акустических головок на преломляющих призмах, установленных на внешней поверхности резервуара с контролируемой средой встречно друг 20 другу, одна из которых соединена с импульсным генератором, а другая через ВЧ фильтр с усилителем 11 .

Однако этот плотномер не обеспечивает высокой точности измерения изэа зависимости времени прохождения ультразвука по стенке резервуара не только от плотности жидкости, но и от скорости распространения в ней ультразвуковых волн. ЗО

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое устройство для контроля физических .параметров жидкостей в трубопроводах (резервуарах), например плотности, содержащее акустический измерительный преобраэов атель с внешними конусными волноводами и кольцевыми пьезопластинами, генератор возбуждающих импульсов, усилитель, временной селектор, блок измерения отношения амплитуд, блок селекции, подключеннйй к временному селектору, второй временной селектор, вход которого связан с выходом усилителя, а выход — с блоком измерения отношения амплитуд,и регистрирующий прибор -(2).

Однако это устройство, работающее на принципе определения коэффициента отражения ультразвуковых волн от границы раздела стенки трубопровода и протекающей по нему жидкости, не позволяет производить высокоточное измерение плотности жидкости, так как коэффициент отражения зависит от акустического сопротивления среды, т.е. от ее плотности и от скорости расе пространения ультразвука в ней.

Цель изобретения — повышение точности.

822014

Для достижения поставленной цели в устройство введены в торой блок измерения отношения амплитуд, блок извлечения квадратного корня, блок умножения и триггер, причем первый и второй входы триггера подключены соответственно к выходам генератора возбуждающих импульсов и усилителя,,а выход, — к управляющим входам вре менных селекторов и первому входу блока умножения, оба входа второго блока измерения отношения амплитуд подключены к выходам временных селекторов, а его выход через блок извлечения квадратного корня подключен к третьему входу блока умножения, второй вход которого подключен к выходу 15 первого блока измерения отношения амплитуд, выход блока умножения подключен к регистратору, кроме того, второй вход первого блока измерения отношения амплитуд подключен к выходу генератора возбуждаюших импульсов.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Измеритель содержит последов ательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов, излучатель 2 приемник

3 и усилитель 4, временные селекторы

5 и б, входы которых подключены к выходу усилителя 4, триггер 7, входы которого соединены соответственно с выходами генератора 1 возбуждающих импульсов и усилителя 4, а выход с управляющими входами временных селекторов 5 и б, блоки 8 и 9 измерения отношения амплитуд, первые входы которых соединены с выходом временно- З5 го селектора 5, первый вход блока

8 измерения отношения амплитуд — с выходом генератора 1 возбуждающих импульсов, второй вход блока 9 измерения отношения амплитуд — с выхо- 40 дом временного селектора б, умножитель 10, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам триггера 7 и блока 8 измерения отношения амплитуд, блок 11 извлечения квадратного корня, вход

45 которого соединен с. выходом. блока 9 измерения отношения амплитуд, а выход — с третьим входом умножителя 10, и регистрирующий прибор 12 — подключенный к выходу умножителя 10.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 1 возбуждающих импульсов возбуждают излучатель 2, проходят через стенку 55 резервуара, разделяющую излучатель

2 и исследуемую жидкость, стенку резервуара, разделяющую исследуемую жидкость и приемник 3, и возбуждают приемник 3. 60

Амплитуда импульса прямого прохождения, принятого приемником 3, равна

" с -Xd -2 ñбс

А=д е е

О +- 2 с где Ао - амплитуда возбуждающего им пульса; — акус тическ ое сопротивление исследуемой жидкости, Š— акустическое сопротивление, стенок резервуара, С6 — коэффициент затухания в исследуемой жидкости„

X — коэффициент затухания в стенках резервуара, d †.измерительная база, d — толщина стенок резервуара.

Амплитуда импульса, отраженного от стенки резервуара, в которую вмонтирован приемник 3, прощедшего через исследуемую среду в обратном направлении, отраженного от стенки резервуара, в которую вмонтирован излучатель 2, прошедшего через исследуемую среду в прямом направлении, стенку резервуара и вновь возбудившего приемник 3, равна !

A д с 2 < 2 -Зосс3 -20Lcос

42, . 2

2 О >++>

Импульс с выхода генератора 1 возбуждающих импульс поступает на первый вход триггера 7 и опрокидывает его в единичное состояние. Импульс прямого прохождения, прошедший через усилитель 4 поступает на второй вход триггера 7 и опрокидывает его в ну- левое состояние.

Таким образам, на выходе триггера 7 формируется импульс, длитель" ность которого равна времени распространения ультразвуковых волн в исследуемой жидкости

d Р с где d — измерительная база;. с — скорость ультразвука в исследуемой жидкости.

Выход усилителя 4 подключен к, входам временных селекторов 5 и б, которые служат для выделения соответственно импульсов прямо-.î прохождения и отраженных.

Первый вход блока 8 измерения отношения амплитуд подключен к выходу временного селектора 5, а второй к выходу генератора 1 возбуждающих импульсов. На выходе блока 8 измерения отношения амплитуд получается сигнал, соответствующий отношению амплитуд импульса прямого прохождения к возбуждающему импульсу

U = аг е— =4е Е

>. с .ги d А 2(z. z где а, - коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффиййентов преобразования,усилителя 4 и блока 8 измерения отношения амплитуд.

822014

На выходе блока 9 измерения отношения амплитуд, входы которого соединены соответственно с выходами временных селекторов 5 и б, получается сигнал, соответствующий отношению амплитуд импульса прямого прохождения к отраженному импульсу где а2 — коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффициентов преобразов ания усилителя 4 и блока 9 измерения отношения амплитуд.

Выход блока 9 измерения отношения амплитуд подключен к входу блока 11 извлечения квадратного корня, на выходе которого получается сигнал

U3=93 Г.=a,й", 2 z 7 где а — коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффициента преобразова. ния блока 11 извлечения квадратного корня.

Входы умножителя 10 соединены соответственно с выходами триггера 7

Р блока 8 измерения отношения амплитуд и блока 11 извлечения квадратного корня.

Таким образом, на выходе умножителя 10, подключенного к регистрирую" щему прибору 12, получается сигнал

Дт,, Дб о сос

U)=040) 0э.t= a)Wag a3g с(х,г -z ) где a4 — коэффициент пропорциональности, зависящий от коэф- 4О фициента преобразования умножителя.

Учитывая, что Z >) Z а Е = Эс где P -.плотность исследуемой жидкости, получим

4с)e 2æeä

04=а„Б а> а4 P =Pa > с где а — коэффициент пропорциональ50 ности, зависящий от коэффициентов преобразования блоков устройства

t величины измерительной базы материала и конструкции резервуара с исследуемой жидкостью.

Точность измерения плотности зависит .от точности преобразования отдельных блоков устройства.

Предлагаемое устройство позволяет производить непрерывный контроль плотности движущихся потоков жидкости, используя одну. пару преобразователей, вмонтированных в стенки резервуара (трубопровода), обеспечивает измерение плотности независимо от величин скорости распространения и коэффициента затухания ультразвука в исследуемой среде. формула изобретения

Ультразвуковой измеритель плотности жидких сред, содержащий резервуар с исследуемой жидкостью, последователь но соединенные генератор возбуждающих импульсов, акустический измерительный преобразователь, выполненный в виде излучающего и приемного преобразователей, вмонтированных в противоположные стенки резервуара, усилитель, два временных селектора, первый блок измерения отношения амплитуд и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй блок измерения отношения амплитуд, блок извлечения квадратного корня, блок умножения и триггер, причем первый и второй входы триггера подключены соответственно к выходам генератора воэбуждающих импульсов и усилителя, а выход — к управляющим входам временных селекторов и первому входу блока умножения, оба входа второго блока измерения отношения амплитуд подключены к выходам временных селекторов, а его выход через блок извлечения квадратного корня подключен к третьему входу блока умножения второй вход которого подключен к выходу первого блока измерения отношения амплитуд, выход блока умножения подключен к регистратору, кроме того, второй вход первого блока измерения отношения аиллитуд подключен к выходу генератора возбужцающих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторсксе свидетельство СССР

Р 397814, кл. Cj 01 N 9/24, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 502310, кл. G 01 Й 29/02, 1970.

822014

12

Составитель Н.Бурбело

Редактор Л.Копецкая Техред A.càâêà . Корректор М.Шароши

Заказ 1002/66 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35 Рауиская наб. д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4