CH627840A5 - Method and device for monitoring the position of gas/liquid and liquid/liquid interfaces of media in a container - Google Patents

Method and device for monitoring the position of gas/liquid and liquid/liquid interfaces of media in a container Download PDF

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CH627840A5
CH627840A5 CH878676A CH878676A CH627840A5 CH 627840 A5 CH627840 A5 CH 627840A5 CH 878676 A CH878676 A CH 878676A CH 878676 A CH878676 A CH 878676A CH 627840 A5 CH627840 A5 CH 627840A5
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CH878676A
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Nikolai Ivanovich Brazhnikov
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Vnii K Tsvetmetavtomatika
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Description

627 840 627 840

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Verfahren zur Kontrolle der Lage von Trennflächen der Medien Gas-Flüssigkeit oder Flüssigkeit-Flüssigkeit in einem aus einschichtigen Wänden aufgebauten Behälter, wobei eine akustische Welle erzeugt und durch ein schalleitendes Medium, das die Behälterwand an einer ersten Stelle berührt, dem Behälter zugeführt wird und wobei eine diesen Behälter und ein weiteres schalleitendes Medium, das die Behälterwand an einer zweiten Stelle berührt, durchlaufende Schallwelle zur Auswertung empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus-breitungs-Richtung der akustischen Welle (2) im schalleitenden Medium (3) mit der Wand (4) des Behälters (5) einen spitzen Winkel einschliesst, durch diese Welle (2) an der entsprechenden ersten Stelle in der Behälterwand (4) Schallwellen (10) angeregt werden, die sich in der Wand (4) in einer durch die Richtung der im schalleitenden Medium (3) erzeugten akustischen Welle (2) und deren Eintrittswinkel (9) in die Wand (4) gegebenen Ausbreitungsrichtung fortpflanzen, wobei der Eintrittswinkel 0 gewählt wird, dass die Geschwindigkeitskomponente der akustischen Welle (2) längs der Wand (4) gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schall-Wellen (10) in dieser Wand ist, und wobei die Amplitude der akustischen Welle (13), welche an der zweiten Stelle aus der über die Wand (4) übertragenen Schall-Welle (10) gewonnen wird, als Information über die Lage der Trennfläche (8) verwendet wird. 1. A method for checking the position of separating surfaces of the media gas-liquid or liquid-liquid in a container constructed from single-layer walls, wherein an acoustic wave is generated and is supplied to the container through a sound-conducting medium which contacts the container wall at a first point and wherein a sound wave passing through this container and a further sound-conducting medium, which touches the container wall at a second point, is received for evaluation, characterized in that the direction of propagation of the acoustic wave (2) in the sound-conducting medium (3) is included the wall (4) of the container (5) encloses an acute angle, by means of this wave (2) at the corresponding first location in the container wall (4) sound waves (10) are excited, which pass through the wall (4) the direction of the acoustic wave (2) generated in the sound-conducting medium (3) and its entry angle (9) into the wall (4) given propagation direction plant, the entry angle 0 being chosen such that the velocity component of the acoustic wave (2) along the wall (4) is equal to the propagation speed of the sound waves (10) in this wall, and the amplitude of the acoustic wave (13), which is obtained at the second point from the sound wave (10) transmitted via the wall (4), is used as information about the position of the separating surface (8).

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen an einem elektrischen Generator (14) angeschlossenen elektroakustischen Wandler als Sender (1) für akustische Wellen (2) enthält, wobei in der Ausbreitungsrichtung der genannten Welle (2) ein identischer Wandler als Empfänger (12) für akustische Wellen angeordnet ist, der zusammen mit dem Sender (1) an die Wand (4) des Behälters (5) mittels je eines Schalleiters (3,11) angekoppelt ist, deren Kontaktflächen (19) je die Behälterwand (4) und deren wirksame Flächen (18) je die wirksame Fläche des Senders (1) bzw. des Empfängers (12) berühren, wobei die vom Empfänger (12) kommenden elektrischen Signale einen Verstärker (15) durchlaufen und schliesslich einem Messgerät (17) für die Amplitude dieser elektrischen Signale zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (19) und die wirksame Fläche (18) jedes Schalleiters (3,11) einen Winkel 0 zueinander einschliessen, der die Beziehung: 2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, which contains an electroacoustic transducer connected to an electrical generator (14) as a transmitter (1) for acoustic waves (2), an identical transducer as in the direction of propagation of said wave (2) Receiver (12) for acoustic waves is arranged, which, together with the transmitter (1), is coupled to the wall (4) of the container (5) by means of a sound conductor (3, 11), the contact surfaces (19) of which the container wall ( 4) and their effective areas (18) each touch the effective area of the transmitter (1) or the receiver (12), the electrical signals coming from the receiver (12) passing through an amplifier (15) and finally a measuring device (17) for the amplitude of these electrical signals, characterized in that the contact surface (19) and the effective surface (18) of each sound conductor (3, 11) form an angle 0 to one another, which defines the relationship:

deren Dämpfung beim Durchlaufen des Wandabschnittes von der Dämpfung der ersten Welle verschieden ist, wobei die Lage der Trennfläche der Medien aus dem Amplitudenverhältnis der ersten und zweiten Welle ermittelt wird. whose damping when passing through the wall section is different from the damping of the first wave, the position of the separating surface of the media being determined from the amplitude ratio of the first and second waves.

5 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abschnitt der Behälterwand durch eine akustische Stosswelle periodisch angeregt wird, deren Spektrum mindestens den Frequenzbereich der mechanischen Eigenschwingungen der Behälterwand bei den verschiedenen Lagen io der Trennfläche der Medien in Bezug auf den angeregten Wandabschnitt umfasst, wobei zusätzlich die Frequenz der empfangenen akustischen Stosswelle ermittelt wird, um danach überdies die Art der Flüssigkeit bei der Lage der Trennfläche der Medien ober- oder unterhalb des angeregten Abschnittes 15 der Behälterwand zu beurteilen. 5. The method according to claim 4, characterized in that said section of the container wall is periodically excited by an acoustic shock wave, the spectrum of which is at least the frequency range of the mechanical natural vibrations of the container wall at the various positions io of the separating surface of the media in relation to the excited wall section comprises, in addition the frequency of the received acoustic shock wave being determined, in order to then further assess the type of liquid when the separating surface of the media is located above or below the excited section 15 of the container wall.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abschnitt der Behälterwand durch eine akustische Stosswelle periodisch angeregt wird, deren relative Spektralbreite (Af/f) gleich oder grösser als die relative Dicken-Än- 6. The method according to claim 4, characterized in that said section of the container wall is periodically excited by an acoustic shock wave, the relative spectral width (Af / f) equal to or greater than the relative thickness-Än-

20 derung des angeregten Abschnitts der Behälterwand (Ad/d) gewählt wird. 20 change of the excited section of the container wall (Ad / d) is selected.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei veränderlichem Querschnitt der Wand (4) des Behälters (5) die Schalleiter (3,11) je zwei Teile (22,23) aufweisen, 7. The device according to claim 2, characterized in that with a variable cross-section of the wall (4) of the container (5), the sound conductors (3, 11) each have two parts (22, 23),

25 deren Werkstoffe sich durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle (2,13) unterscheiden, und die eine kreiszylindrische Berührungsfläche (24) aufweisen, wobei die Achse der Zylinderfläche die Mittelachse des elektroakustischen Wandlers (1) bzw. des Empfängers (12) je senkrecht schneidet, 30 wobei der Radius der Berührungsfläche (24) aus der Beziehung: 25 whose materials differ by the propagation speed of the acoustic wave (2,13), and which have a circular cylindrical contact surface (24), the axis of the cylinder surface perpendicularly intersecting the central axis of the electroacoustic transducer (1) or of the receiver (12) , 30 where the radius of the interface (24) is from the relationship:

Rér c<+c*. Rér c <+ c *.

CH -t-Cc CH -t-Cc

C.L C. 5 C.L C. 5

c„-c2 c "-c2

A dg ö A dg ö

35 35

6 = arcs/n (SjL) 6 = arcs / n (SjL)

erfüllt,wobei C3 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle (2,13) in den Schalleitern (3,11), und C die Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Wand (4) des Behälters (5) ist. fulfilled, where C3 is the propagation speed of the acoustic wave (2,13) in the sound conductors (3,11), and C is the propagation speed in the wall (4) of the container (5).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei veränderlichem Querschnitt der Wand (4) des Behälters ein Abschnitt der letzteren durch eine divergierende oder konvergierende akustische Welle (2) angeregt wird, wobei der maximale Eintrittswinkel 0! und der minimale Eintrittswinkel 02 dieser Welle nach der Beziehung: 3. The method according to claim 1, characterized in that with a variable cross-section of the wall (4) of the container, a section of the latter is excited by a diverging or converging acoustic wave (2), the maximum entry angle 0! and the minimum entry angle 02 of this wave according to the relationship:

ermittelt wird wobeiC1; C2 die maximale bzw. minimale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle (10) auf dem durch die akustische Welle (2) angeregten Abschnitt (9) der Wand (4) des Behälters (5) ; is determined with C1; C2 the maximum or minimum propagation speed of the sound wave (10) on the section (9) of the wall (4) of the container (5) excited by the acoustic wave (2);

40 C4, C5 die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der akustischen Welle (2) bzw. der Welle (13) in den einzelnen Teilen (22,23) der Schalleiter (3,11) und 40 C4, C5 the propagation speeds of the acoustic wave (2) or the wave (13) in the individual parts (22, 23) of the sound conductor (3, 11) and

A der Durchmesser der wirksamen Fläche (18) des Schalleiters (3), (11) in der durch die Ausbreitungsrichtung der ange-45 regten Schallwelle (10) und einer Normalen zur Fläche (18) bestimmten Ebene sind, was eine Divergenz bzw. Konvergenz der akustischen Welle (2) und der Welle (13) gewährleistet. A is the diameter of the effective surface (18) of the sound conductor (3), (11) in the plane determined by the direction of propagation of the excited 45 sound wave (10) and a normal to the surface (18), which is a divergence or convergence the acoustic wave (2) and the wave (13) guaranteed.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei veränderlichem Querschnitt der Wand (4) des Behäl-50 ters (5) die Schalleiter (3,11) eine wirksame Fläche (18) aufweisen, die zylindrisch mit einem Krümmungsradius R ausgeführt ist, der nach der Beziehung: 8. The device according to claim 2, characterized in that with a variable cross-section of the wall (4) of the container-50 ter (5), the sound conductor (3.11) have an effective surface (18) which is cylindrical with a radius of curvature R. after the relationship:

55 55

Ré: Re:

.2(c4-C*) .2 (c4-C *)

A cta © A cta ©

sin ©-1 sin sin © -1 sin

£± ^3. £ ± ^ 3.

gewählt werden, wobei 0l5 02 durch die Ausbreitungsrichtung dieser Wellen und einer Normalen zur Behälterwand (4) an der entsprechenden Stelle gebildet werden, und Cj, C2 die entsprechende maximale bzw. minimale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schall-Wellen entlang der Behälterwand (4) ist. can be selected, where 0l5 02 is formed by the direction of propagation of these waves and a normal to the container wall (4) at the corresponding point, and Cj, C2 is the corresponding maximum or minimum propagation speed of the sound waves along the container wall (4).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem genannten Abschnitt der Behälterwand durch einen zweiten Wandler (33) eine weitere Schall-Welle erzeugt wird, 4. The method according to claim 1, characterized in that a further sound wave is generated in said section of the container wall by a second transducer (33),

gewählt ist wobei Q, Q die maximale bzw. minimale Ausbrei-60 tungsgeschwindigkeit der Schallwelle (10) auf dem durch die akustische Welle (2) angeregten Abschnitt (9) der Wand (4) des Behälters (5) ; sowie A der Durchmesser der wirksamen Fläche (18) der Schalleiter (3,11) in der durch die Ausbreitungsrichtung der angeregten Schallwelle (10) und einer Normalen zur « Fläche (18) bestimmten Ebene ist; und wobei der Sender (1) für die akustische Welle (2) und der Empfänger (12) für die Welle (13) wirksame Flächen aufweisen, die der Form der wirksamen Flächen (18) der Schalleiter (3,11) where Q, Q is the maximum or minimum speed of propagation of the sound wave (10) on the section (9) of the wall (4) of the container (5) excited by the acoustic wave (2); and A is the diameter of the effective surface (18) of the sound conductor (3, 11) in the plane determined by the direction of propagation of the excited sound wave (10) and a normal to the «surface (18); and wherein the transmitter (1) for the acoustic wave (2) and the receiver (12) for the wave (13) have effective areas which correspond to the shape of the effective areas (18) of the sound conductors (3, 11)

627 840 627 840

angepasst sind, was eine Divergenz oder Konvergenz der akustischen Welle (2) und der Welle (13) gewährleistet. are adjusted, which ensures divergence or convergence of the acoustic wave (2) and the wave (13).

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei veränderlichem Querschnitt der Wand (4) des Behälters (5) der Durchmesser A der wirksamen Fläche (18) der Schalleiter (3,11) in einer durch eine Normale zu dieser wirksamen Fläche (18) und die Ausbreitungsrichtung der in der Wand (4) des Behälters (5) erzeugten Schallwellen (10) gehenden Ebene nach der Beziehung: 9. The device according to claim 2, characterized in that in the case of a variable cross-section of the wall (4) of the container (5), the diameter A of the effective surface (18) of the sound conductor (3.11) in a surface normal to this effective surface ( 18) and the direction of propagation of the sound waves (10) generated in the wall (4) of the container (5) according to the relationship:

genügt, wobei Ht und H2 die Abstände zwischen den Mittelpunkten der wirksamen Hauptflächen (18,32) und der Kontaktfläche (19) der Schalleiter (3,11) sind. is sufficient, Ht and H2 being the distances between the centers of the effective main surfaces (18, 32) and the contact surface (19) of the sound conductors (3, 11).

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 5 dass zur doppelten Anregung des Abschnitts (9) der Wand (4) des Behälters (5) durch die akustische Welle (34) die Schalleiter (3,11) eine Reflexionsfläche (39) aufweisen, die unter einem Winkel ß zu deren wirksamen Fläche (18) angeordnet ist, der der Beziehung: 12. The device according to claim 8, characterized in that for the double excitation of the section (9) of the wall (4) of the container (5) by the acoustic wave (34) the sound conductors (3, 11) have a reflective surface (39) , which is arranged at an angle β to its effective surface (18), which has the relationship:

A éz k-lC< + Ca A éz k-lC <+ Ca

Cyf — CZ Cyf - CZ

.7^ djQ .7 ^ djQ

gewählt wird, is chosen

wobei Q, C2 die maximale bzw. minimale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle (10) auf dem durch die akustische Welle (2) angeregten Abschnitt (9) der Wand (4) des Behälters (5) bezeichnen, Q, C2 denote the maximum or minimum propagation speed of the sound wave (10) on the section (9) of the wall (4) of the container (5) excited by the acoustic wave (2),

K ein Faktor ist, der durch die Form der wirksamen Fläche (18) der Schalleiter (3,11) bestimmt ist und K is a factor which is determined by the shape of the effective area (18) of the sound conductor (3, 11) and

X die Wellenlänge der akustischen Welle (2) in den Schallleitern (3,11 ) ist und wobei der minimale Abstand Hmin von der wirksamen Fläche (18) bis zur Kontaktfläche (19) der Schalleiter (3,11) der Bedingung: X is the wavelength of the acoustic wave (2) in the sound conductors (3.11) and the minimum distance Hmin from the effective surface (18) to the contact surface (19) of the sound conductor (3.11) of the condition:

*Un > — * Un> -

cos B cos B

genügt, was eine Divergenz der akustischen Welle (2) gewährleistet. is sufficient, which ensures divergence of the acoustic wave (2).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer doppelten Anregung des Abschnittes (9) der Wand (4) des Behälters (5) durch die akustische Welle (2) die Schalleiter (3,11) eine zusätzliche wirksame Fläche (32) aufweisen, der unter einem Winkel y zur Kontaktfläche (19) geneigt ist, der der Beziehung: 10. The device according to claim 8 or 9, for performing the method according to claim 4, characterized in that with a double excitation of the section (9) of the wall (4) of the container (5) by the acoustic wave (2) the sound conductor ( 3.11) have an additional effective surface (32) which is inclined at an angle y to the contact surface (19), which corresponds to the relationship:

genügt, wobei C6 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der auf dem genannten Abschnitt (9) der Wand (4) des Behälters (5) angeregten zweiten Schall-Welle (38) ist, und es einen zusätzlichen Sender (33) für eine akustische Welle (34) und einen zusätzlichen Empfänger (35) für eine Welle (36), die auf den zusätzlichen Wirksamen Flächen (32) der entsprechenden Schalleiter (3), (11) angeordnet sind, wobei der zusätzliche Sender (33) samt dem Hauptsender (1) an den Generator (14) für elektrische Schwingungen angeschlossen ist, sowie einen Serieschaltkreis aus einem an den zusätzlichen Empfänger (35) angeschlossenen zusätzlichen Verstärker (37) für elektrische Signale, eine Schaltungsanordnung (29) für ein elektrisches Bezugssignal und einer Vergleichseinheit (30) für ein elektrisches Mess- und das Bezugssignal sowie einen Signalformer (31) für das elektrisches Messsignal gibt, dessen Eingang an den Ausgang des Hauptverstärkers (15) und dessen Ausgang an den anderen Eingang der Vergleichseinheit (30) angeschlossen ist, wobei die elektrische Kopplung des Hauptverstärkers (15) mit einem Aufzeichnungsgerät (17) für die Amplitude der elektrischen Signale über Signalformer (31) und die Vergleichseinheit (30) erfolgt. is sufficient, where C6 is the propagation speed of the second sound wave (38) excited on said section (9) of the wall (4) of the container (5), and it is an additional transmitter (33) for an acoustic wave (34) and an additional receiver (35) for a shaft (36), which are arranged on the additional effective surfaces (32) of the corresponding sound conductors (3), (11), the additional transmitter (33) together with the main transmitter (1) being connected to the Generator (14) for electrical vibrations is connected, and a series circuit comprising an additional amplifier (37) for electrical signals connected to the additional receiver (35), a circuit arrangement (29) for an electrical reference signal and a comparison unit (30) for an electrical one Measurement signal and the reference signal and a signal shaper (31) for the electrical measurement signal, the input to the output of the main amplifier (15) and the output to the other input of the comparison unit (3 0) is connected, the electrical coupling of the main amplifier (15) to a recording device (17) for the amplitude of the electrical signals via signal formers (31) and the comparison unit (30).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand E zwischen den Projektionen der Mittelpunkte der wirksamen Hauptflächen (18) der beiden Sender (1, 33) auf die Kontaktfläche (19) der Schalleiter (3,11) der Beziehung: 11. The device according to claim 10, characterized in that the distance E between the projections of the centers of the effective main surfaces (18) of the two transmitters (1, 33) on the contact surface (19) of the sound conductor (3, 11) of the relationship:

E= ft, ~t%6 - H. E = ft, ~ t% 6 - H.

ß — ÜL — (O - anzstn ( Sb ) \ ß - ÜL - (O - anzstn (Sb) \

C.£, C. £,

genügt, wobei C6 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der auf dem genannten Abschnitt (9) der Wand (4) des Behälters (5) ange-15 regten zweiten Schallwelle (38) ist und die Einrichtung einen Serieschaltkreis aus einem ersten Tor (42) für elektrische Signale, dessen Eingang an den Ausgang des Verstärkers (15) gekoppelt ist, einem Signalformer (31) für ein elektrisches Messignal und einer Vergleichseinheit (30) aufweist sowie eine 20 Schaltungsanordnung (29) für ein elektrisches Bezugssignal besitzt, deren Ausgang an den anderen Eingang der Vergleichseinheit (30) angekoppelt ist, und ferner ein zweites Tor (43) für elektrische Signale, dessen Ausgang an den Eingang der Schaltungsanordnung (29) und dessen Eingang an den Ausgang des 25 genannten Verstärkers (15) angeschlossen ist, und eine Schaltung (44) für Torimpulse aufweist, deren Ausgänge an die gesteuerten Eingänge der Tore (42,43) angeschlossen sind, und dass als Generator (14) für elektrische Schwingungen ein Generator für impulsamplitudenmodulierte Schwingungen zum Ein-30 satz gelangt, an dessen Ausgang der Eingang der Schaltung (44) für Torimpulse gekoppelt ist, wobei die elektrische Verbindung des Verstärkers (15) mit dem Aufzeichnungsgerät (17) über den genannten Serieschaltkreis aus dem ersten Tor (42), dem Signalformer (31) und der Vergleichseinheit (30) erfolgt. 35 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anregung des Abschnitts (9) der Wand (4) des Behälters (5) durch eine akustische Stosswelle der Generator (14) für elektrische Schwingungen einen Signalformer (45) für elektrische Impulse mit breitem Spektrum und ■»o einen an diesen angeschlossenen Leistungsverstärker (46) für elektrische Impulse enthält, dessen Ausgang an den Sender (1) für die akustische Welle (2) angeschlossen ist, und die Einrichtung einen Signalformer (31) für eine elektrisches Messignal, dessen Eingang an den Ausgang des Verstärkers (15) für elek-45 trische Signale angeschlossen ist, die Vergleichseinheit (30), deren Eingang an den Ausgang des Signalformers (31) angekoppelt ist, die Schaltungsanordnung (29) für ein elektrisches Bezugssignal, deren Eingang an den Leistungsverstärker (46) und dessen Ausgang an den anderen Eingang der Vergleichseinheit so (30) gekoppelt ist, eine Frequenzmesseinheit (47), deren Eingang an den Ausgang des Verstärkers (15) angeschlossen ist, aufweist, wobei die elektrische Verbindung des Verstärkers (15) mit dem Auzeichnungsgerät (17) für die Amplitude der elektrischen Signale durch einen Serieschaltkreis des genannten Si-55 gnalformers (31) und der genannten Vergleichseinheit (30) für ein elektrisches Mess- und ein Bezugssignal gebildet wird. is sufficient, C6 being the propagation speed of the second sound wave (38) excited on said section (9) of the wall (4) of the container (5) and the device being a series circuit comprising a first gate (42) for electrical signals, the input of which is coupled to the output of the amplifier (15), has a signal former (31) for an electrical measurement signal and a comparison unit (30) and has a circuit arrangement (29) for an electrical reference signal, the output of which is connected to the other input of the comparison unit (30) is coupled, and further a second gate (43) for electrical signals, the output of which is connected to the input of the circuit arrangement (29) and the input of which is connected to the output of the aforementioned amplifier (15), and a circuit (44) for gate pulses, the outputs of which are connected to the controlled inputs of the gates (42, 43), and that as a generator (14) for electrical vibrations, a generator for pulse amplitudes The modulated vibrations are used, at the output of which the input of the circuit (44) for gate pulses is coupled, the electrical connection of the amplifier (15) to the recording device (17) via said series circuit from the first gate (42). , the signal former (31) and the comparison unit (30). 35 13. Device according to claims 7, 8 and 9, characterized in that when the section (9) of the wall (4) of the container (5) is excited by an acoustic shock wave, the generator (14) for electrical vibrations has a signal former ( 45) for electrical pulses with a broad spectrum and ■ »o contains a power amplifier (46) for electrical pulses connected to the latter, the output of which is connected to the transmitter (1) for the acoustic wave (2), and the device includes a signal shaper (31 ) for an electrical measurement signal, the input of which is connected to the output of the amplifier (15) for electrical signals, the comparison unit (30), the input of which is coupled to the output of the signal shaper (31), the circuit arrangement (29) for an electrical reference signal, the input of which is coupled to the power amplifier (46) and the output of which is coupled to the other input of the comparison unit (30), a frequency measuring unit (47) whose input is connected to the Au is connected to the amplifier (15), the electrical connection of the amplifier (15) to the recording device (17) for the amplitude of the electrical signals through a series circuit of said Si-55 signal former (31) and said comparison unit (30 ) is formed for an electrical measurement and a reference signal.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleiter (3,11) aus einem Material der Gruppe: Schmelzquarz, Porzellan, Silikatglas, Blei, Zinn und Blei-Zinn- 14. The device according to claim 12, characterized in that the sound conductor (3, 11) made of a material from the group: quartz, porcelain, silicate glass, lead, tin and lead-tin.

60 Legierungen mit akustischer Impedanz in einem Bereich von 0,3 bis 1,7 der akustischen Impedanz des Strahlers (1) für die akustische Welle (2) bzw. des Empfängers (12) für die akustische Welle (13) ausgeführt sind. 60 alloys with acoustic impedance in a range from 0.3 to 1.7 of the acoustic impedance of the radiator (1) for the acoustic wave (2) or the receiver (12) for the acoustic wave (13) are executed.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9,11 und 12, 15. Device according to claims 9, 11 and 12,

65 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleiter (3), (11) aus einem Stoff aus der Gruppe: wässrige alkoholische Lösungen, alkalische Lösungen, Säurelösungen und Salzlösungen anorganischer Säuren hergestellt sind, die mindestens angenähert eine quadra- 65 characterized in that the sound conductors (3), (11) are made from a substance from the group: aqueous alcoholic solutions, alkaline solutions, acid solutions and salt solutions of inorganic acids, which are at least approximately a square

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tische Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der aku- rende Trennfläche der Medien bestimmt ist, wird registriert. Die stischen Welle (2,34) von der Temperatur aufweisen. Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält ausser dem Schwimmkörper eine Messanordnung zur Erfassung der table dependency of the speed of propagation of the acute interface of the media is recorded. Have the static wave (2,34) by temperature. In addition to the floating body, the device for performing this method contains a measuring arrangement for detecting the

Verschiebung des Schwimmkörpers. Dazu kann z.B. eine In- Displacement of the float. For this, e.g. an in-

5 duktionsspule und ein Fühler für eine Änderung des elektroma-Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kon- gnetischen Feldes der Spule dienen, die durch die Verschiebung trolle der Lage von Trennflächen der Medien Gas-Flüssigkeit des Schwimmkörpers bezüglich der Spule hervorgerufen wird, und Flüssigkeit-Flüssigkeit in aus einschichtigen Wänden aufge- Das betreffende Verfahren und die Einrichtung weisen aber bauten Behältern, wobei eine akustische Welle erzeugt und eine niedrige Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei der Kontrolle durch ein schalleitendes Medium, das eine Behälterwand an ei- io der Trennflächenlage von zähflüssigen Medien auf, infolge des ner ersten Stelle berührt, dem Behälter zugeführt wird und wo- Festklebens des Schwimmkörpers in einem der beiden Medien bei eine diesen Behälter und ein weiteres schalleitendes Me- sowie bei der Kontrolle der Trennfläche der Medien Gas-Flüs-dium, das die Behälterwand an einer zweiten Stelle berührt, sigkeit im Falle des Vorhandenseins eines dichten Schaumes auf durchlaufende Schallwelle zur Auswertung empfangen wird, so- der Oberfläche der Flüssigkeit, der den Schwimmkörper über-wie eine entsprechende Vorrichtung. 15 zieht. 5 induction coil and a sensor for a change in the electroma- The present invention relates to a method for the convergent field of the coil, which is caused by the displacement of the position of separating surfaces of the media, the gas-liquid of the float with respect to the coil, and liquid -Liquids in from single-layer walls- The method and the device in question, however, have built containers, whereby an acoustic wave generates and a low reliability and accuracy in the control by a sound-conducting medium, which holds a container wall on the parting surface layer of viscous media touched on, as a result of the first point, the container is fed and where- sticking of the float in one of the two media to one of these containers and another sound-conducting measurement- as well as in the control of the separating surface of the media gas-liquid, which the Container wall touched at a second point, liquid in the case of the front the presence of a dense foam on a continuous sound wave is received for evaluation, the surface of the liquid that covers the floating body like a corresponding device. 15 draws.

Solche Verfahren können bei automatischen Steuerungssystemen für hydrometallurgische Aufbereitungsprozesse im Ei- Es sind ein zur ersten Gruppe gehörendes kapazitives Ver-sen- und Buntmetallhüttenwesen, in der Erdöl-, Lebensmittel- fahren und eine Kontrolleinrichtung für die Grenzflächenlage industrie und in anderen Industriezweigen für eine automatische von Medien (s.z.B. die Zeitschrift «Geräte und Automatisie-kontaktlose Kontrolle der Trennfläche von verschiedenen Me- 20 rungsmittel», Moskau, 1962, N. 7, S. 439 bis 440) bekannt. Such methods can be used in automatic control systems for hydrometallurgical processing processes in the egg Media (for example, the magazine "Devices and automation-contactless control of the interface of various means of measurement", Moscow, 1962, N. 7, pp. 439 to 440) known.

dien in einschichtigen Behältern angewendet werden. Dieses Verfahren besteht darin, dass innerhalb des Behal- are used in single-layer containers. This procedure consists in the fact that within the container

Einer Kontrolle der Lage von Grenzflächen von Medien ters ein Fühlelement in Form zweier Platten (oder Stäbe) mit liegt die Ausnutzung eines Unterschiedes von bestimmten Ei- einem freien Spalt untergebracht und die Kapazität des Fühlele-genschaften dieser Medien zugrunde. ments gemessen wird, die von der dielektrischen Konstante des A control of the position of interfaces of media ters a sensing element in the form of two plates (or rods) with the use of a difference between certain egg and a free gap and the capacity of the sensing properties of these media. ment is measured by the dielectric constant of the

Die zu überwachenden Produktionsprozesse können durch 25 im genannten Spalt befindlichen Mediums abhängt, wobei nach verschiedenartige, schwankungsunterworfene Eigenschaften dieser Kapazität die Lage der zu kontrollierenden Grenzfläche der Medien gekennzeichnet werden, die bestimmte Störungen der Medien ermittelt wird. Die Einrichtung zur Durchführung und Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Lage der Trennflä- dieses Verfahrens enthält neben dem kapazitiven Fühlelement chen Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit bereiten. Zu ein Anzeigegerät für die Kapazitätsänderung des betreffenden derartigen Eigenschaften gehören in einer Reihe von Industrie- 30 Elements, die bei einer Verschiebung der zu kontrollierenden Produktionen variable Dichte von Flüssigkeiten, variable Drük- Trennfläche der Medien in Bezug auf diese erfolgt. The production processes to be monitored can depend on the medium located in the gap mentioned, the position of the media interface to be checked, which determines certain media malfunctions, being identified according to the various properties of this capacity which are subject to fluctuations. In addition to the capacitive sensing element, the device for carrying out and difficulties in controlling the position of the separating surface contains gas-liquid and liquid-liquid. A display device for changing the capacity of the relevant properties of this type includes in a series of industrial elements which, when the productions to be controlled are shifted, variable density of liquids, variable pressure separating surface of the media in relation to these takes place.

ke und Viskosität, variable dielektrische Konstante, Durchmi- Nachteilig ist beim beschriebenen Verfahren und der Kon- ke and viscosity, variable dielectric constant, di- The disadvantage of the described method and the constant

schung der Flüssigkeit mit Luftblasen, dicke Schaumschicht va- trolleinrichtung für die Trennflächenlage der Medien die niedri-riabler Konsistenz auf der Oberfläche der Flüssigkeit, Suspen- ge Zuverlässigkeit, welche durch die Schwankungen der dielek-sion unbeständiger Zusammensetzung innerhalb der Flüssigkeit 35 frischen Konstante der Medien und eine Änderung des Spaltes u.a. beim Fühlelement und folglich seiner Kapazität auf Grund des the liquid with air bubbles, thick foam layer control device for the interface layer of the media, the low-consistency on the surface of the liquid, suspect reliability, which due to the fluctuations in the dielectric composition's inconsistent composition within the liquid 35 fresh constant of the media and a change in the gap, among others in the sensing element and consequently its capacity due to

Die an die Kontrollverfahren und -einrichtungen für die La- Vorhandenseins von Suspensionsteilchen verursacht wird, ge von Trennflächen Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit Es sind auch ein zur ersten Gruppe gehörendes Impedanzgestellte Hauptforderung läuft darauf hinaus, die Einflüsse der verfahren und eine Kontrolleinrichtung für die Trennfläche der genannten schwankungsunterworfenen Faktoren auf die Sicher- 40 Medien (s. z.B. das US-Patent N. 3 246 546) bekannt. The control procedures and devices for the La presence of suspension particles are caused by the separation of gas-liquid and liquid-liquid interfaces. There is also an impedance of the first group, which comes down to the influences of the process and a control device for the Interface of the aforementioned fluctuating factors on the secure media (see, for example, US Pat. No. 3,246,546).

heit und Genauigkeit der Kontrolle auf ein Minimum herabzu- Das erwähnte Verfahren besteht in der Messung der elektri- control and accuracy to a minimum. The method mentioned consists in measuring the electrical

setzen. Zu den weiteren Forderungen gehören Empfindlichkeit sehen Impedanz des innerhalb des Behälters untergebrachten der Kontrolle, Sicherheit für das Bedienungspersonal, Einfach- Ultraschallsenders, deren Wert sich beim Durchgang der Trenn-heit der Konstruktion der Einrichtung und kein hoher Handels- fläche der Medien durch das Niveau ändert, auf dem der Sender preis. 45 angeordnet ist. Die Einrichtung zur Durchführung dieses Ver- put. Other requirements include sensitivity, see impedance of the control housed inside the container, safety for the operating personnel, simple ultrasound transmitters, the value of which changes as the level passes through the separation of the construction of the device and no high trade area of the media on which the station prizes. 45 is arranged. The facility for carrying out this

Zur Kontrolle der Lage der Trennfläche von Medien kön- fahrens enthält einen Ultraschallsender, einen mit diesem ge-nen nach ihrer physikalischen Natur verschiedene Verfahren koppelten Generator für elektrische Schwingungen und ein An-und sie realisierende Einrichtungen herangezogen werden, die- zeigegerät für die Änderung der elektrischen Impedanz des Sennach technologischen Merkmalen in zwei Gruppen aufgeteilt ders. To control the position of the separating surface of media, an ultrasound transmitter, a generator for electrical vibrations coupled to it according to its physical nature and a device that implements and implements it, are used to display the change of the media electrical impedance of the Senn divided into two groups according to technological features.

sind: Sondenmethoden und kontaktlose Verfahren und Einrich- so Das genannte Verfahren und die entsprechende Einrichtung tungen. In der ersten dieser Gruppen werden Fühlelemente, werden durch einen geringen Dynamikbereich für die Kontrolle mittels denen Informationen über die zu kontrollierende Trenn- der Trennfläche der Medien Gas-Flüssigkeit hinsichtlich der fläche der Medien entnommen werden, in das Innere des Behäl- Dichte der flüssigen Medien und eine nicht genügend hohe Zu-ters eingeführt, in dem sich die betreffenden Medien befinden, verlässigkeit bei der Kontrolle der Trennfläche von zwei flüssi-und mit diesen Medien kontaktiert. Bei der zweiten Gruppe 55 gen Medien gekennzeichnet. Die letztere Erscheinung ist auf befinden sich die Fühlelemente ausserhalb des zu kontrollieren- eine geringe Differenz zwischen den elektrischen Impedanzen den Behälters und werden keiner unmittelbaren Einwirkung des Senders zurückzuführen, die durch die Flüssigkeiten ge-von Medien unterworfen deren Grenzfläche zu kontrollieren ist. dämpft wird, deren Trennfläche zu kontrollieren ist. are: probe methods and non-contact methods and set-up. The method and the corresponding equipment. In the first of these groups, sensing elements, due to a low dynamic range for the control, by means of which information about the separation area to be controlled, the separation area of the media gas-liquid with regard to the area of the media are taken, into the interior of the container density of the liquid media and introduced a not sufficiently high state in which the media in question are located, reliability in checking the interface of two liquid and in contact with these media. In the second group 55 labeled media. The latter phenomenon is due to the fact that the sensing elements are outside of the control - a slight difference between the electrical impedances of the container and are not due to any direct influence of the transmitter, which is subjected to liquids by the media whose interface is to be controlled. is damped, the interface of which is to be checked.

Es sind ein zur ersten Gruppe gehörendes Schwimmerver- Gemeinsamer Nachteil aller drei der vorstehend betrachte- It is a float group belonging to the first group. Common disadvantage of all three of the above-

fahren und eine Kontrolleinrichtung für die Lage der Trennflä- eo ten Verfahren und Einrichtung der ersten Gruppe ist die Notehe (s.z.B. das Buch von D.I. Agejkin, E.N. Kostina und N.N. wendigkeit, Fühlelemente innerhalb des Behälters anzuordnen, Kusnezowa «Geber für Kontrolle und Regelung», Verlag «Ma- was eine Einstellung des jeweiligen Prozesses bei der Montage, schinostrojenije», 1965) bekannt. Diese Verfahren besteht einer Wartung oder einer Reparatur der Einrichtung erforder- drive and a control device for the position of the separating surfaces. Process and installation of the first group is the Notehe (see eg the book by DI Agejkin, EN Kostina and NN maneuverability to arrange sensing elements within the container, Kusnezowa "transmitter for control and regulation", Publishing house “What a setting of the respective process during assembly, schinostrojenije”, 1965) known. This procedure requires maintenance or repair of the facility.

darin, dass man im Behälter einen hermetischen, hohlen oder lieh macht. Darüber hinaus nehmen die Lebensdauer und die eine geringe Dichte aufweisenden Schwimmkörper unterbringt, 65 Zuverlässigkeit dieser Einrichtungen stark ab, falls die Behälter der von der betreffenden Flüssigkeit nicht benetzt wird und ei- mit chemisch aggressiven Flüssigkeiten gefüllt sind. by making a hermetic, hollow, or loan in the container. In addition, the lifespan and low-density float housings greatly reduce the reliability of these devices if the container is not wetted by the liquid in question and is filled with chemically aggressive liquids.

nen Auftrieb im unteren Medium erfährt. Die vertikale Ver- Von diesen Nachteilen sind die zur oben genannten zweiten experiences a buoyancy in the lower medium. The vertical connection of these disadvantages are the second to the above

Schiebung dieses Körpers, durch dessen Lage die zu kontrollie- Gruppe gehörenden Verfahren und Einrichtungen frei. Movement of this body, through the location of which the procedures and facilities belonging to the control group are free.

5 5

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Es sind ein in die zweite Gruppe fallendes Radioisotopver- eine starke Leistungssteigerung beim Generator für elektrische fahren und eine Kontrolleinrichtung für die Trennfläche der Schwingungen unter entsprechender apparativer Komplizierung It is a radioisotope that falls into the second group - a strong increase in the power of the generator for electric driving and a control device for the separating surface of the vibrations with corresponding complication

Medien (s. z.B. das Buch von A.K. Makarow und W.M. Swerd- und Preiserhöhung der Einrichtung notwendig macht, Media (see e.g. the book by A.K. Makarow and W.M. Swerd- and price increase of the facility is necessary,

lin «Automatische Niveau-Kontrolleinrichtungen», Verlag, Darüber hinaus verusacht das Vorhandensein von Gasbla- lin «Automatic level control devices», publisher, In addition, the presence of gas bubbles

«Energija», 1966) bekannt. 5 sen und festen Teilchen in den flüssigen Medien innerhalb des "Energija", 1966). 5 sen and solid particles in the liquid media within the

Dieses Verfahren besteht in der Ermittlung des Unterschie- Behälters eine beträchtliche Streuung der sich ausbreitenden des der Absorption radioaktiver Strahlung, die den betreffen- Schallwelle bei einer mit der Vergrösserung der Behältermasse den Behälter in einer mit dessen Achse zusammenfallenden exponentiellen Amplitudenabnahme der Empfangswelle. Dies This method consists in the determination of the sub-container a considerable spread of the spreading of the absorption of the radioactive radiation which affects the sound wave with an increase in the container mass of the container in an exponential amplitude decrease of the reception wave coinciding with its axis. This

Richtung durchdringt, durch Medien im Behälter, deren Trenn- verursacht grosse Fehler und macht die praktische Auswertung flächenlage zu kontrollieren ist. Die Einrichtung zur Durchfüh- i0 des betreffenden Verfahrens und der Einrichtung in einer Reihe rung dieses Verfahrens enthält auf entgegengesetzten Seiten des von Fällen unmöglich. Direction penetrates through media in the container, the separation of which causes large errors and makes the practical evaluation of the area to be checked. The facility to carry out the procedure in question and the facility in a series of this procedure contains on opposite sides of cases impossible.

Behälters an seiner Aussenfläche angeordnete Quellen und Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Empfänger für radioaktive Strahlung und ein mit dem Empfän- Kontrollverfahren für die Trennflächenlage der Medien Gasger gekoppeltes Messgerät. Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in aus einschichtigen Sources arranged on its outer surface and the object of the present invention is a receiver for radioactive radiation and a measuring device coupled to the receiver control method for the separating surface position of the media gas. Liquid and liquid-liquid in from single layer

Zu den Nachteilen dieses Verfahrens und der Kontrollein- 15 Wänden aufgebauten Behältern zu entwickeln und Vorrichtun-richtung für die Trennfläche der Medien zählen niedrige Genau- gen zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen igkeit, konstruktive Kompliziertheit und hoher Preis der Ein- die Verwendung eines Behälterwandabschnittes als Informa- The disadvantages of this method and the development of the control-walled containers and the device for the separating surface of the media include the fact that the accuracy of the implementation of this method has to be low, in terms of simplicity, constructive complexity and high cost of use of a container wall section as information

richtung sowie eine eventuelle Gefährdung des Bedienungsper- tionsquelle für die Lage des zu kontrollierenden Mediums oder sonals durch die Strahlung. der Trennfläche der Medien im Bereich des betreffenden Ab- direction and a possible danger to the operating function source for the position of the medium to be controlled or personnel due to the radiation. the separating surface of the media in the area of the relevant

Es ist ferner ein weiteres Kontrollverfahren für die Trenn- 20 schnitts sowie die Ausführung der Schalleiter vorgegebener,eine fläche der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in Anregung des genannten Abschnitts der Behälterwand gewähr- There is also a further control method for the separation section and the execution of the sound conductors, a surface of the media gas-liquid and liquid-liquid in excitation of the mentioned section of the container wall.

aus einschichtigen Wänden aufgebauten Behältern (s. z.B. das leistender Form es gestatten, die Kontrolle der Trennflächenla- Containers built from single-layer walls (see e.g. the shape that allows to control the interface surface)

US-PatentNr. 3 213 438) bekannt. ge der Medien in einem weiten Bereich von deren Material, U.S. Patent No. 3 213 438). media in a wide range of material,

Dieses Verfahren läuft darauf hinaus, dass man eine akusti- Zustand und Eigenschaften unabhängig durchzuführen, die sehe Welle erzeugt, sie durch ein schalleitendes Medium, das 25 Kontrollgenauigkeit zu erhöhen sowie die Konstruktion der eine Wand des aus einschichtigen Wänden aufgebauten Behäl- Vorrichtung und deren Betrieb unter Senkung des Preises und ters an einer ersten Stelle berührt, in diesen Behälter einführt, der Wartungskosten zu vereinfachen. This method boils down to the fact that an acoustic state and properties can be carried out independently, the wave generated by a sound-conducting medium, the 25 control accuracy increase, and the construction of one wall of the container device made of single-layer walls and its operation lowering the price and ters in a first place, introduces into this container, simplifying the maintenance costs.

eine diesen Behälter und ein anderes schalleitendes Medium, Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäss Patentan- one this container and another sound-conducting medium, this task is achieved by the method according to patent

das die Wand des einschichtigen Behälters an einer zweiten spruch 1 gelöst, und die erfindungsgemässe Vorrichtung zur that solved the wall of the single-layer container on a second saying 1, and the inventive device for

Stelle berührt, durchlaufende Schallwelle empfängt und aus der 30 Ausführung des Verfahrens ist in Patentanspruch 2 definiert. Touched point, receiving continuous sound wave and from the execution of the method is defined in claim 2.

Amplitude der hindurchgegangenen Schallwelle auf die Trenn- Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung fläche Gas-Flüssigkeit oder Flüssigkeit-Flüssigkeit schliesst. Die anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Amplitude of the sound wave passed through on the separation. The described in more detail with reference to the drawings. Show it:

Amplitudenänderungen sind hier auf einen Unterschied im Fig. 1 die Gesamtansicht eines einschichtigen Behälters mit Changes in amplitude are here with a difference in Fig. 1, the overall view of a single-layer container

Durchgang der Schallwelle durch die Medien innerhalb des Be- dem auf seiner Seitenfläche angeordneten Sender bzw. Empfän- Passage of the sound wave through the media within the transmitter or receiver arranged on its side surface

hälters zurückzuführen, deren Trennfläche in diesem Verfahren 35 ger für eine Schallwelle ; attributed to halters, the interface in this process 35 ger for a sound wave;

kontrolliert wird. Fig. 2 einen Querschnitt durch den Behälter in Draufsicht ; is checked. Figure 2 shows a cross section through the container in plan view.

Es ist ferner eine Kontrolleinrichtung für die Trennflächen- Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Behälter mit an diesem läge der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in angeordneter Kontrollvorrichtung ; It is also a control device for the separating surfaces; FIG. 3 shows a longitudinal section through the container with the gas-liquid and liquid-liquid media arranged in this on a control device;

einschichtigen Behältern bekannt, die einen an einen Generator Fig. 4 einen Abschnitt der Behälterwand mit dem darauf für elektrische Schwingungen angeschlossenen Sender für eine 40 angeordneten Sender; single-layer containers known, one to a generator; FIG. 4 shows a section of the container wall with the transmitter connected thereon for electrical vibrations for a transmitter arranged;

akustische Welle enthält, wobei in der Ausbreitungsrichtung der Fig. 5 eine Seitenansicht zu Fig. 4 ; contains acoustic wave, wherein in the direction of propagation of FIG. 5 is a side view of FIG. 4;

genannten Welle ein Empfänger für eine Schallwelle aufgestellt Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante der Senderanord- 6, a further embodiment of the transmitter arrangement is set up.

ist, der zusammen mit dem Sender an der Wand des einschichti- nung ; is that together with the transmitter on the wall of the stratification;

gen Behälters mit Hilfe je eines Schalleiters angeordnet ist, des- Fig. 7 eine Seitenansicht zu Fig. 6 ; gene container is arranged with the help of a sound conductor, FIG. 7 is a side view of FIG. 6;

sen Kontaktfläche jeweils die Behälterwand und dessen wirksa- 45 Fig. 8 eine weitere Ausführungsvariante der Senderanord- The contact surface in each case the container wall and its effective surface.

me Fläche die wirksame Fläche des Senders für die Welle aku- nung ; me area the effective area of the transmitter for the wave ac- tion;

stischer Schwingungen bzw. des Empfängers für die Schallwelle Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8 ; static vibrations or the receiver for the sound wave Fig. 9 is a side view of Fig. 8;

berührt, dessen Ausgang an einen Serieschaltkreis aus einem Fig. 10 eine Variante zu Fig. 3, die mit einem Bezugssignal touches, whose output to a series circuit from a Fig. 10, a variant of Fig. 3, with a reference signal

Verstärker für die vom Ausgang des Empfängers ankommende in der elektrischen Schaltung arbeitet ; Amplifier that works in the electrical circuit arriving from the output of the receiver;

elektrische Signale und einem Messgerät für die Amplitude die- so Fig. 11 eine Variante zu Fig. 10 ; electrical signals and a measuring device for the amplitude, so FIG. 11 shows a variant of FIG. 10;

ser elektrischen Signale angeschlossen ist, aus welcher auf die Fig. 12 eine weitere Ausführungsvariante zu Fig. 10 ; electrical signals are connected, from which a further embodiment variant of FIG. 10 is shown in FIG. 12;

Trennfläche der Medien Gas-Flüssigkeit oder Flüssigkeit-Flüs- Fig. 13 eine weitere Variante zu Fig. 10, die eine Impulsan- Separation surface of the media gas-liquid or liquid-flow. FIG. 13 shows a further variant of FIG.

sigkeit geschlossen wird. regung der akustischen Welle gewährleistet ; liquid is closed. the acoustic wave is stimulated;

Das genannte Kontrollverfahren für die Trennflächenlage Fig. 14-20 verschiedene Varianten der Anordnung des Sender Medien Gas-Flüssigkeit, insbesondere Flüssigkeit-Flüssig- 55 ders auf der Behälterwand mit Hilfe eines Schalleiters. 14-20 different variants of the arrangement of the transmitter media gas-liquid, in particular liquid-liquid, on the container wall with the aid of a sound conductor.

keit, und die Einrichtung zu dessen Verwirklichung gestattet es bei Verwendung in vielen Industrieproduktionen, beispielsweise Die vorliegende Kontrollvorrichtung für die Trennflächen-in Aufbereitungs-, hydrometallurgischen und einer Reihe von läge der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in chemischen Produktionen nicht, die Kontrolle mit der erforder- einschichtigen Behältern enthält einen Sender 1 (Fig. 1 und 2) liehen Genauigkeit durchzuführen, was erhebliche Fehler, kon- 60 für eine akustische Welle 2, der mittels eines Schalleiters 3 an struktive Komplizierung und Erhöhung des Preises der Einrich- die Wand 4 eines aus einschichtigen Wänden aufgebauten Betung zur Folge hat. hälters 5 angekoppelt ist, in dem sich ein gasförmiges und ein Dies ist dadurch bedingt, dass die Durchmesser der Behälter flüssiges Medium 6 bzw. 7 mit einer Trennfläche 8 befinden. 8 bis 10 Meter erreichen, was eine starke Streuung der Schall- Der Sender 1 ist auf einem Abschnitt 9 in der Weise angeord-welle mit starker Amplitudenabnahme im Empfangsbereich 65 net, dass in der Wand 4 (Fig. 2) durch die akustische Welle 2 des verursacht. Die Verringerung der Streuung erfordert eine Ver- Senders eine Schallwelle 10 angeregt wird, die sich in vorgege-grösserung der Abmessungen der strahlenden Fläche des Sen- bener Richtung fortpflanzt. speed, and the device for its implementation does not permit control when used in many industrial productions, for example the present control device for the interfaces in processing, hydrometallurgical and a number of layers of the media gas-liquid and liquid-liquid in chemical productions With the required single-layer containers, a transmitter 1 (FIGS. 1 and 2) contains accuracy to be carried out, which results in considerable errors, 60 for an acoustic wave 2, which by means of a sound conductor 3 increases structural complication and increases the price of the equipment Wall 4 of a prayer made up of single-layer walls. holder 5 is coupled, in which there is a gaseous and a This is due to the fact that the diameters of the containers of liquid medium 6 and 7 are located with a separating surface 8. 8 to 10 meters, which is a strong scattering of the sound. The transmitter 1 is arranged on a section 9 in such a way with a strong decrease in amplitude in the reception area 65 net that in the wall 4 (FIG. 2) by the acoustic wave 2 that caused. In order to reduce the scatter, a transmitter requires a sound wave 10 to be excited, which propagates in the predetermined magnification of the dimensions of the radiating surface of the sensor.

ders und der Frequenz der ausgestrahlten Welle, was seinerseits Die Vorrichtung weist auch einen mittels eines Schalleiters ders and the frequency of the emitted wave, which in turn The device also has a means of a sound conductor

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11 auf dem Abschnitt 9 in der Ausbreitungsrichtung der Schallwelle 10 aufgestellten Empfänger 12 für diese auf. 11 on the section 9 in the direction of propagation of the sound wave 10 receiver 12 set up for this.

An den Sender 1 ist ein Generator 14 (Fig. 3) für elektrische Schwingungen und an den Empfänger 12 ein Reihenschaltkreis aus einem Verstärker 15 für elektrische Signale, deren Amplitude von der Art eines den Abschnitt 9 der Wand 4 berührenden Mediums 16 abhängig ist, das sich ober- oder unterhalb der Trennfläche 8 (Fig. 1) befindet, und einem Messgerät 17 (Fig. 3) für die Amplitude dieser Signale angeschaltet. At the transmitter 1 is a generator 14 (Fig. 3) for electrical vibrations and at the receiver 12 a series circuit of an amplifier 15 for electrical signals, the amplitude of which depends on the type of a medium 16 touching the section 9 of the wall 4, that is located above or below the separating surface 8 (FIG. 1), and a measuring device 17 (FIG. 3) is switched on for the amplitude of these signals.

Damit die Geschwindigkeit der Spur der dem Behälter 5 zugeführten akustischen Welle 2 längs der Wand 4 ungefähr gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen 10 in dieser Wand ist, sind die wirksame Fläche 18 der Schalleiter 3 und 11, auf der der Sender 1 bzw. der Empfänger 12 angerodnet sind, und die die Wand 4 berührende Kontaktfläche 19 dieser Schalleiter 3 und 11 unter einem Winkel 0 zueinander angeordnet, der aus der Beziehung: So that the speed of the track of the acoustic wave 2 fed to the container 5 along the wall 4 is approximately equal to the speed of propagation of the sound waves 10 in this wall, the effective area 18 is the sound conductors 3 and 11 on which the transmitter 1 and the receiver 12 respectively are arranged, and the contact surface 19 of these sound conductors 3 and 11 touching the wall 4 are arranged at an angle 0 to one another, which results from the relationship:

Welle mit Eintrittswinkel erreicht werden, die nach der Beziehung: Shaft can be reached with the entry angle according to the relationship:

sin Ca are approx

^ _ ^ _

sin 6* sin 6 *

(z) (z)

e = e =

arcs/n ( *~3 1 C arcs / n (* ~ 3 1 C

; ;

L4) L4)

ermittelt wird (Grenzwinkel der Totalreflexion),wobei C3 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen 2,13 in den Schalleitern 3,11 und is determined (critical angle of total reflection), C3 being the speed of propagation of sound waves 2.13 in sound conductors 3.11 and

C die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen in der Wand 4 sind. C are the propagation speed of the sound waves in the wall 4.

Die Schalleiter 3,11 sind aus einem Material hergestellt, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle 2,12 kleiner ist als diejenige der Welle 10 in der Wand 4. The sound conductors 3.11 are made of a material whose propagation speed of the sound wave 2.12 is lower than that of the wave 10 in the wall 4.

Die Schalleiter 3,11 können sowohl aus gleichen als auch aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Im letzteren Fall werden die Winkel 0 in den Schalleitern 3 und 11, wie dies aus der Beziehung (1) folgt, verschieden sein. In allen nachfolgenden Varianten wird die Ausführung der beiden Schalleiter 3, 11 aus gleichem Material unterstellt. The sound conductor 3.11 can be made of the same or different materials. In the latter case, the angles 0 in the sound conductors 3 and 11, as follows from the relationship (1), will be different. In all of the following variants, the design of the two sound conductors 3, 11 made of the same material is assumed.

Bei der beschriebenen Variante sind die Schalleiter 3,11 aus Plexiglas ausgeführt, sie können auch aus mit 16%iger wäss-riger Lösung von Äthylalkohol gefüllten Behältern bestehen. In the variant described, the sound conductors 3.11 are made of plexiglass; they can also consist of containers filled with a 16% aqueous solution of ethyl alcohol.

Die Schalleiter 3,11 werden mit den Kontaktflächen 19 an der Wand 4 des Behälters 5 auf dem anzuregenden Abschnitt 9 mit Hilfe eines Flansches 20 angeordnet, der bei der beschriebenen Variante an vorher an den Behälter 5 angeschweissten (nicht gezeigten) Stiftschrauben befestigt wird, die durch Befestigungslöcher im Flansch 20 hindurchragen. Als andere Variante ist möglich, den Flansch 20 an die Wand 4 des Behälters 5 anzukleben. The sound conductors 3.11 are arranged with the contact surfaces 19 on the wall 4 of the container 5 on the section 9 to be excited with the aid of a flange 20 which, in the variant described, is attached to stud bolts (not shown) previously welded to the container 5, which protrude through mounting holes in flange 20. As another variant, it is possible to glue the flange 20 to the wall 4 of the container 5.

Ein Teil der Oberfläche der Schalleiter 3,11 ist mit einer Schicht 21 aus einem Werkstoff, der die Einkopplung von Schallwellen verbessert, einer mit Wolframpulver versehenen Mischung von Epoxydharz mit einem Polymerisationsaktivator, bedeckt. Part of the surface of the sound conductor 3, 11 is covered with a layer 21 made of a material which improves the coupling of sound waves, a mixture of epoxy resin provided with tungsten powder and a polymerization activator.

Als Sender 1 für eine akustische Welle gelangt ein piezoelektrisches Element (s. z.B. das US-Patent Nr. 2 931 223) zum Einsatz. Der Empfänger 12 weist eine dem Sender 1 analoge Konstruktion auf. Der Generator 14 ist für Dauerstrichbetrieb mit Frequenzstabilisierung durch Quarzsteuerung versehen. Das Messgerät 17 für die Amplitude der elektrischen Signale ist ein Registriergerät bekannter Konstruktion (s. z.B. das Us-Pa-tent Nr. 3 345 861). Falls eine digitale Signalisierung über das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der zu kontrollierenden Trennfläche der Medien auf dem vorgegebenen Niveau verlangt wird, kann das Messgerät 17 als Relaiseinheit ausgeführt sein. A piezoelectric element (see e.g. U.S. Patent No. 2,931,223) is used as the transmitter 1 for an acoustic wave. The receiver 12 has a construction analogous to that of the transmitter 1. The generator 14 is provided with frequency stabilization by quartz control for continuous wave operation. The measuring device 17 for the amplitude of the electrical signals is a recording device of known construction (see, for example, US Pat. No. 3,345,861). If digital signaling about the presence or absence of the interface of the media to be checked is required at the predetermined level, the measuring device 17 can be designed as a relay unit.

Die Verringerung des Einflusses eines variablen Querschnittes der Wand 4 des Behälters 5 auf die Kontrolle der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien 6 und 7 kann durch Anregung des Abschnittes 9 der Wand 4 des einschichtigen Behälters 5 durch eine divergierende oder konvergierende akustische gewählt sind, The reduction in the influence of a variable cross-section of the wall 4 of the container 5 on the control of the separating surface 8 (FIG. 1) of the media 6 and 7 can be selected by exciting the section 9 of the wall 4 of the single-layer container 5 by means of a diverging or converging acoustic ,

wobei 0j, 02 die maximalen bzw. minimalen Eintrittswinkel der akustischen Welle 2 (Fig. 4) sind, wobei damit die Winkel io zwischen Ausbreitungsrichtung und der Normalen zur Wand 4 des Behälters 5 bezeichnet werden, Cb C2 die maximale bzw. minimale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf demjenigen Abschnitt der Wand ist, der mit dem Schalleiter in Kontakt ist. where 0j, 02 are the maximum or minimum entry angles of the acoustic wave 2 (FIG. 4), the angles io between the direction of propagation and the normal to the wall 4 of the container 5 being designated, Cb C2 the maximum or minimum rate of propagation of the wave on the section of the wall that is in contact with the sound conductor.

15 Hierbei gibt es für jeden Wert des variablen Querschnitts der Wand 4 im Bereich dt bis d2 einen Eintrittswinkel, der die Gleichung (1) erfüllt, was die Aufrechterhaltung einer optimalen Anregung der akustischen Weifein der Wand gewährleistet. 15 Here, for each value of the variable cross-section of the wall 4 in the range dt to d2, there is an entry angle which fulfills the equation (1), which ensures the maintenance of an optimal excitation of the acoustic whiff in the wall.

Zur Einführung iner konvergierenden oder divergierenden 20 Welle im Winkelbereich von 0t bis 02 ist gemäss Fig. 4 jeder der Schalleiter 3 und 11 aus zwei Teilen 22 und 23 hergestellt, deren Materialien sich durch die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der akustischen Wellen 2,13 (Fig. 2) unterscheiden. Die Teile 22 und 23 (Fig. 4) weisen eine kreiszylindrische Berüh-25 rungsfläche 24 mit einer Achse auf, die in einer Ebene mit der Mittelachse des Senders 1 bzw. des Empfängers 12 (Fig. 3) und senkrecht zu dieser Mittelachse liegt. Hierbei wird der Radius der zylindrischen Flächen 24 (Fig. 4) gemäss der Beziehung: To introduce a converging or diverging wave in the angular range from 0t to 02, each of the sound conductors 3 and 11 is produced from two parts 22 and 23, the materials of which are characterized by the propagation speeds of the acoustic waves 2,13 (FIG. 2). differentiate. The parts 22 and 23 (FIG. 4) have a circular cylindrical contact surface 24 with an axis which lies in a plane with the central axis of the transmitter 1 and the receiver 12 (FIG. 3) and perpendicular to this central axis. Here, the radius of the cylindrical surfaces 24 (FIG. 4) is determined according to the relationship:

30 30th

Re

C4+ Ctz. CH +cs C4 + Ctz. CH + cs

I A. . dg G es) I A.. dg G it)

cH-c2 cH-c2

gewählt, wobei C4, C5 die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der akustischen Welle in den Teilen 22 bzw. 23 und 35 Ä die Ausdehnung der wirksamen Fläche 18 der Schalleiter 3,11 in einer Richtung, die durch die Spur der in Ausbreitungsrichtung verlaufenden Normalebene zur Wand 4 auf der Fläche 18 bestimmt ist, sind selected, where C4, C5 the propagation velocities of the acoustic wave in parts 22 and 23 and 35 Ä the expansion of the effective surface 18 of the sound conductor 3.11 in a direction through the trace of the normal plane extending in the direction of propagation to the wall 4 on the Area 18 is determined

Hierbei geht der Zentralstrahl 25 (Fig. 4) der akustischen 40 Welle 2 ohne Brechung durch die Berührungsfläche 24 und in die Wand 4 unter einem Winkel zur Normalen ein, der gleich dem Neigungswinkel 0 der wirksamen Fläche 18 des Teiles 22 des Schalleiters 3 ist, während die äussersten Strahlen 26 und 27 an dieser Fläche 24 gebrochen und in die Wand 4 unter den 45 Winkeln 0j und 02 grösser bzw. kleiner als der Eintrittswinkel 0 des Zentralstrahls 25 treten. Here, the central beam 25 (FIG. 4) of the acoustic wave 2 passes without refraction through the contact surface 24 and into the wall 4 at an angle to the normal which is equal to the angle of inclination 0 of the effective surface 18 of the part 22 of the sound conductor 3, while the outermost rays 26 and 27 are broken on this surface 24 and enter the wall 4 at the 45 angles 0j and 02 greater or less than the entry angle 0 of the central ray 25.

Zur Beseitigung von Störungen, die durch das Auftreten von mehrfachen Reflexionen der akustischen Welle 2,13 enste-hen, ist ein Teil des Schalleiters 3,11 wie auch bei der in Fig. 3 50 dargestellten Variante mit einer Schicht 21 aus einem die Schallwellen absorbierenden Material überzogen. To eliminate interference caused by the occurrence of multiple reflections of the acoustic wave 2, 13, part of the sound conductor 3, 11, as in the variant shown in FIG. 3 50, has a layer 21 made of a layer that absorbs the sound waves Material covered.

Die Verringerung des Einflusses der unterschiedlichen Wanddicke 4 des Behälters 5 wird auch dadurch erreicht, dass die wirksame Fläche 18 des Schalleiters 3 (Fig. 6) des Senders 1 55 und des Schalleiters 11 (Fig. 3) des Empfängers 12 zylindrisch mit einem Krümmungsradius R (Fig. 6) ausgeführt ist, der aus der Beziehung: The reduction in the influence of the different wall thickness 4 of the container 5 is also achieved in that the effective surface 18 of the sound conductor 3 (FIG. 6) of the transmitter 1 55 and the sound conductor 11 (FIG. 3) of the receiver 12 are cylindrical with a radius of curvature R. (Fig. 6), which results from the relationship:

60 60

CA ~ Cz + C2 CA ~ Cz + C2

0-) 0-)

ermittelt wird. is determined.

Hierbei sind der Sender 1 und der Empfänger 12 (Fig. 3) in Form eines Teiles eines Hohlzylinders mit innerem Krüm-65 mungsradius gleich dem Radius R (Fig. 6) der wirksamen Fläche 18 (Fig. 7) der Schalleiter 3 und 33 (Fig. 3) ausgeführt, und das konvergierende Strahlenbündel wird in die Wand 4 in einem Winkelbereich von 0j (Fig. 6) bis 02 eingeführt, was eine opti- The transmitter 1 and the receiver 12 (FIG. 3) in the form of a part of a hollow cylinder with an inner radius of curvature are equal to the radius R (FIG. 6) of the effective surface 18 (FIG. 7) of the sound conductors 3 and 33 ( 3), and the converging beam is introduced into the wall 4 in an angular range from 0j (FIG. 6) to 02, which is an optimal

7 7

627 840 627 840

male Erregung der Schallwelle 10 des Abschnitts der Wand 4 bei Dicken von dt bis d2 gewährleistet. Male excitation of the sound wave 10 of the section of the wall 4 guaranteed at thicknesses from dt to d2.

Die Abschwächung des Einflusses der unterschiedlichen Dicke der Wand 4 des Behälters 5 kann gemäss Fig. 8 auch noch dadurch erreicht werden, dass die Länge A der wirksamen Flä- 5 che 18 der Schalleiter 3,11 (Fig. 3) aus der Beziehung: The weakening of the influence of the different thickness of the wall 4 of the container 5 can also be achieved according to FIG. 8 by the length A of the effective surface 18 of the sound conductor 3.11 (FIG. 3) from the relationship:

A é: K A é: K

Cjf + C 3. CA — C-2. Cjf + C 3. CA - C-2.

?id$Q (S) ? id $ Q (S)

ermittelt wird, wobei K ein Faktor ist, der durch die Form der wirksamen Fläche 18 der Schalleiter 3,11 (0,86 für eine runde und 0,7 für eine rechteckige wirksame Fläche) bestimmt wird (Ziffernwerte sind aus analytischen Formeln für die Richtdiagramme der die genannten Formen der Strahlungsfläche aufweisenden Strahler erhalten) ; is determined, where K is a factor which is determined by the shape of the effective area 18 of the sound conductors 3.11 (0.86 for a round and 0.7 for a rectangular effective area) (numerical values are from analytical formulas for the directional diagrams of the radiators having the aforementioned shapes of the radiation surface);

X die Länge der Welle 2,13 akustischer Schwingungen in den Schalleitern 3,11 und X the length of the wave 2.13 acoustic vibrations in the sound conductors 3.11 and

0 der Neigungswinkel der wirksamen Fläche 18 der Schallleiter 3, 11 sind. 0 are the angle of inclination of the effective surface 18 of the sound conductors 3, 11.

Hierbei wird der minimale Abstand Hmin (Fig. 9) von der wirksamen Fläche 18 bis zur Kontaktfläche 19 der Schalleiter 3, 11 (Fig. 3) aus der Beziehung: The minimum distance Hmin (FIG. 9) from the effective surface 18 to the contact surface 19 of the sound conductors 3, 11 (FIG. 3) is determined from the relationship:

den oben erwähnten Sender 1 (Fig. 11) für die akustische Welle 2, der an den Generator 14 für elektrische Schwingungen angeschlossen und am Schalleiter 3 angeordnet ist, sowie den Empfänger 12 für die Schallwelle 13, der an den Verstärker 15 angeschlossen und am Schalleiter 11 angerodnet ist. Die elektrische Schaltung der beschriebenen Variante der Vorrichtung enthält ebenfalls ein Messgerät 17, eine Schaltungsanordnung 29 für ein elektrisches Bezugssignal, eine Vergleichseinheit 30 und einen Signalformer 31 für das elektrische Messsignal. the above-mentioned transmitter 1 (Fig. 11) for the acoustic wave 2, which is connected to the generator 14 for electrical vibrations and arranged on the sound conductor 3, and the receiver 12 for the sound wave 13, which is connected to the amplifier 15 and on the sound conductor 11 is arrayed. The electrical circuit of the variant of the device described also contains a measuring device 17, a circuit arrangement 29 for an electrical reference signal, a comparison unit 30 and a signal shaper 31 for the electrical measurement signal.

Die Schalleiter 3 und 11 weisen bei der beschriebenen Variante der Vorrichtung eine zusätzliche wirksame Fläche 32 auf, die unter einem Winkel y zur Kontaktfläche 19 verläuft, der aus der Beziehung: In the variant of the device described, the sound conductors 3 and 11 have an additional effective surface 32, which extends at an angle y to the contact surface 19, which results from the relationship:

T T

arcs»r> arcs »r>

fr) fr)

20 20th

Al..cose Al..cose

(6) (6)

errechnet. calculated.

Die ebene Front 28 (Fig. 8) der akustischen Welle 2, die über die Strecke B erhalten bleibt, wird bei der Annäherung an 30 die Kontaktfläche 19 in eine zum Teil sphärische Front mit divergenten Strahlen verwandelt (Nahfeld), deren Eintrittswinkel für die Wand in einem Bereich vom maximalen Winkel 0, bis zum minimalen Winkel 02 liegt. Diese Winkel sichern die Anregung der mechanischen Schwingungen 10 im vorgegebe- 35 nen Dickenbereich von di bis d2 der Wand 4 des Behälters 5. The flat front 28 (FIG. 8) of the acoustic wave 2, which is retained over the distance B, is converted to a partially spherical front with divergent rays (near field), the entry angle of which for the wall, when approaching 30 the contact surface 19 is in a range from the maximum angle 0 to the minimum angle 02. These angles ensure the excitation of the mechanical vibrations 10 in the predetermined thickness range from di to d2 of the wall 4 of the container 5.

Zur Beseitigung des Einflusses von Schwankungen der Amplitude der im Schalleiter 3 angeregten akustischen Welle 2 auf das vom Empfänger-Wandler abgegebene Messignal wird das letztere mit einem elektrischen Bezugssignal verglichen, das 40 vom Generator 14 (Fig. 12) über eine Schaltungsanordnung 29, einer Vergleichseinheit 30 zugeführt wird. Letzterer wird auch das elektrische Messignal vom Empfänger 12 über einen Verstärker 15 und einem Signalformer 31 zugeführt. Der Ausgang der Vergleichseinheit 30 ist mit dem Messignal 17 verbunden, 45 an dem je nach der gestellten Kontrollaufgabe ein Signal eintrifft, das proportional der Differenz oder dem Verhältnis vom Mess- zum elektrischen Bezugssignal ist. To eliminate the influence of fluctuations in the amplitude of the acoustic wave 2 excited in the sound conductor 3 on the measurement signal emitted by the receiver transducer, the latter is compared with an electrical reference signal 40 from the generator 14 (FIG. 12) via a circuit arrangement 29, a comparison unit 30 is supplied. The latter is also supplied with the electrical measurement signal from the receiver 12 via an amplifier 15 and a signal shaper 31. The output of the comparison unit 30 is connected to the measurement signal 17, 45 at which, depending on the control task set, a signal arrives that is proportional to the difference or the ratio of the measurement signal to the electrical reference signal.

Beim Betrieb der Vorrichtung ist es möglich, dass sich die Bedingungen für die Einführung der akustischen Welle 2 (Fig. 50 10) über die Kontaktfläche 19 in die Wand 4 ändern, was eine Amplitudenänderung der Schallwelle 10 auf dem angeregten Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 und folglich Fehler bei der Kontrolle der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien nach sich ziehen kann. 55 During operation of the device, it is possible that the conditions for the introduction of the acoustic wave 2 (FIG. 50 10) change via the contact surface 19 into the wall 4, which changes the amplitude of the sound wave 10 on the excited section 9 of the wall 4 of the Container 5 and consequently errors in the control of the separation surface 8 (Fig. 1) of the media can result. 55

Zur Beseitigung dieser Fehler auf dem genannten Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 wird durch eine sekundäre akustische Welle eine weitere Schallwelle angeregt mit einer Dämpfung, die von der Dämpfung der durch die Primärwelle angeregten Schallwelle verschieden ist. Hierbei wird die Trennfläche 8 60 der Medien nach dem Amplitudenverhältnis der durch die primäre und sekundäre akustische Welle hervorgerufenen Schallwellen beurteilt. To eliminate these errors on the mentioned section 9 of the wall 4 of the container 5, a secondary acoustic wave excites a further sound wave with an attenuation which is different from the attenuation of the sound wave excited by the primary wave. Here, the separating surface 8 60 of the media is assessed according to the amplitude ratio of the sound waves caused by the primary and secondary acoustic waves.

Zur Realisierung einer doppelten Anregung von Schallwellen in der Wand 4 des Behälters 5 durch eine akustische Welle 65 werden zwei in Fig. 11 und 12 dargestellte Ausführungsvarianten der Vorrichtung vorgeschlagen. To realize a double excitation of sound waves in the wall 4 of the container 5 by an acoustic wave 65, two embodiment variants of the device shown in FIGS. 11 and 12 are proposed.

Die Vorrichtung nach der ersten dieser Varianten enthält bestimmt wird, wobei C6 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der sekundär angeregten Schallwelle auf dem genannten Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters ist. The device according to the first of these variants contains is determined, where C6 is the speed of propagation of the secondary excited sound wave on said section 9 of the wall 4 of the container.

Wie in der Publikation «Physical Accoustics, Principle and Methods», Bd. 1, Kapitel «Methods and Devices», Teil a, 1964, Academspress, New York und London, erläutert, und in Kapitel 2 durch Versuchsergebnisse bestätigt wird, hängt die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in einer Wand entlang ihrer Oberfläche sowohl von der Wanddicke als auch von der Anregungsfrequenz ab. Bei unterschiedlicher Anregungsfrequenz, welche durch die unterschiedlichen Eintrittswinkel der akustischen Wellen bedingt ist, treten deshalb unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten für die primär und sekundär erzeugten Schallwellen auf. Dieselben unterliegen im übrigen auch unterschiedlicher Dämpfung in der Behälterwand, welche durch die Ableitung eines Teiles ihrer Energie in das die Innenfläche der Wand berührende Medium verursacht wird. Dass die Dämpfung bei Schallwellen im allgemeinen frequenzabhängig ist, ergibt sich z.B. aus Gerthsen, Physik, 9. Aufl., 1966, S. 123. As explained in the publication "Physical Accoustics, Principle and Methods", vol. 1, chapter "Methods and Devices", part a, 1964, Academspress, New York and London, and confirmed in chapter 2 by experimental results, the rate of reproduction depends in a wall along its surface both on the wall thickness and on the excitation frequency. With different excitation frequencies, which are caused by the different entry angles of the acoustic waves, different propagation speeds therefore occur for the primary and secondary sound waves. The same are also subject to different damping in the container wall, which is caused by the dissipation of part of their energy into the medium touching the inner surface of the wall. The fact that the damping of sound waves is generally frequency-dependent, e.g. from Gerthsen, Physik, 9th ed., 1966, p. 123.

Bei der Vorrichtung gemäss Figur 11 ist ein zusätzlicher Sender 33 für eine akustische Welle 34 und ein zusätzlicher Empfänger 35 für eine Schallwelle 36 vorgesehen, die auf den zusätzlichen wirksamen Flächen 32 der entsprechenden Schallleiter 3 und 33 angeordnet sind. Hierbei ist der zusäztliche Sender 33 samt dem Hauptsender 1 an den Generator 14 für elektrische Schwingungen angeschlossen. In der elektrischen Schaltung der Vorrichtung ist ausserdem ein zusätzlicher Verstärker 37 für elektrische Signale vorgesehen, der an den zusätzlichen Empfänger 35 für eine Welle 36 angekoppelt ist, die aus in der Wand 4 durch die Welle 34 sekundär erzeugten Schallwellen 38 transformiert worden ist, die, wie oben erläutert, eine Dämpfung aufweisen, die von der Dämpfung der primär erzeugten Schallwellen 10 verschieden ist. Der Ausgang des Verstärkers 37 ist an den Eingang der Schaltungsanordung 29 für ein elektrisches Bezugssignal angeschlossen, deren Ausgang an den Eingang der Vergleichseinheit 30 für das elektrische Mess- und das Bezugssignal gekoppelt ist. An den anderen Eingang der Vergleichseinheit 30 ist der Ausgang des Signalformers 31 für das elektrische Messignal angeschlossen, dessen Eingang an den Ausgang des Verstärkers 15 angeschlossen ist. Der Ausgang der Vergleichseinheit 30 ist an das Messgerät 17 gekoppelt. In the device according to FIG. 11, an additional transmitter 33 for an acoustic wave 34 and an additional receiver 35 for a sound wave 36 are provided, which are arranged on the additional effective surfaces 32 of the corresponding sound conductors 3 and 33. Here, the additional transmitter 33 together with the main transmitter 1 is connected to the generator 14 for electrical vibrations. In the electrical circuit of the device, an additional amplifier 37 for electrical signals is also provided, which is coupled to the additional receiver 35 for a shaft 36, which has been transformed from sound waves 38 generated in the wall 4 by the shaft 34, which, as explained above, have an attenuation that is different from the attenuation of the primarily generated sound waves 10. The output of the amplifier 37 is connected to the input of the circuit arrangement 29 for an electrical reference signal, the output of which is coupled to the input of the comparison unit 30 for the electrical measurement signal and the reference signal. The output of the signal shaper 31 for the electrical measurement signal, the input of which is connected to the output of the amplifier 15, is connected to the other input of the comparison unit 30. The output of the comparison unit 30 is coupled to the measuring device 17.

Zweckmässig wird bei der beschriebenen Ausführungsvariante der Vorrichtung die Entfernung E zwischen den Projektionen der Mittelpunkte der wirksamen Haupt- und zusätzlichen Fäche 18 bzw. 32 der beiden Schalleiter 3 und 11 auf deren Kontaktfläche 19 nach der Beziehung: In the embodiment variant of the device described, the distance E between the projections of the centers of the effective main and additional areas 18 and 32 of the two sound conductors 3 and 11 on their contact surface 19 is expedient according to the relationship:

H = H,- - 4 ■ H = H, - - 4 ■

(8) (8th)

gewählt, die sich sogleich aus der Geometrie der Anordnung gemäss Fig. 11 ergibt,wobei Hj und H2 die Entfernungen zwi- 11, which immediately results from the geometry of the arrangement according to FIG. 11, where Hj and H2 represent the distances between

627 840 627 840

8 8th

sehen den Mittelpunkten der wirksamen Haupt- und zusätzlichen Fläche 18 bzw. 32 und der Kontaktfläche 19 der Schalleiter 3 und 11 sind. see the centers of the effective main and additional surface 18 and 32 and the contact surface 19 of the sound conductors 3 and 11 are.

Das Vorhandensein eines zusätzlichen Schallübertragungsweges (Sender 35 für eine akustische Welle 34 - Schallwelle 38 5 in der Wand 4 — Empfänger 35 für eine akustische Welle 36) und eines elektrischen Stromkreises für ein Bezugssignal (Verstärker 37 - Sehaltungsanordnung 29) gestattet es, die Kontrollgenauigkeit bei Vorhandensein von Instabilitäten bei der Einführung der akustischen Welle 2 in die Wand 4 über die 10 Kontaktfläche 19 des Schalleiter 3 und beim Empfang der Welle 13 im Schalleiter 11 über dessen Kontaktfläche 19 wesentlich zu erhöhen. The presence of an additional sound transmission path (transmitter 35 for an acoustic wave 34 - sound wave 38 5 in the wall 4 - receiver 35 for an acoustic wave 36) and an electrical circuit for a reference signal (amplifier 37 - viewing arrangement 29) allows the control accuracy The presence of instabilities when introducing the acoustic wave 2 into the wall 4 via the 10 contact surface 19 of the sound conductor 3 and when receiving the wave 13 in the sound conductor 11 via the contact surface 19 thereof is substantially increased.

Bei der in Fig. 12 dargestellten Variante der Vorrichtung haben die Schalleiter 3 und 11 zur Gewährleistung einer dop- 15 pelten Anregung des Wandabschnittes 9 des Behälters 5 durch die Schallwelle vom Sender 1 eine Reflexionsfläche 39, die unter einem Winkel ß zur wirksamen Fläche 18 angeordnet ist, der aus der Beziehung: In the variant of the device shown in FIG. 12, the sound conductors 3 and 11 have a reflection surface 39 to ensure double excitation of the wall section 9 of the container 5 by the sound wave from the transmitter 1, which are arranged at an angle β to the effective surface 18 is that from the relationship:

)20 ) 20

L9) L9)

<—6 <—6

ermittelt wird. is determined.

Die zusätzliche Erzeugung der Schallwelle 38 in der Wand 25 4, die sich in dieser mit der Geschwindigkeit C6 fortplanzt, wird durch die akustische Welle 34 bewirkt, die sich aus einer Welle 40 des Senders 1 nach deren Reflexion an der Reflexionsfläche 39 ergibt. Der Empfang der zusätzlichen, aus der zusätzlich erzeugten Schallwelle 38 transormierten Welle 36 erfolgt nach 30 einer Reflexion an der Reflexionsfläche 39 im Schalleiter 11 und deren Transformation in eine Welle 41 durch denselben Empfänger 12, der die primäre akustische Welle 13 empfängt. The additional generation of the sound wave 38 in the wall 25 4, which propagates there at the speed C6, is caused by the acoustic wave 34, which results from a wave 40 of the transmitter 1 after its reflection on the reflection surface 39. The reception of the additional wave 36 transformed from the additionally generated sound wave 38 takes place after 30 reflection on the reflection surface 39 in the sound conductor 11 and its transformation into a wave 41 by the same receiver 12 which receives the primary acoustic wave 13.

Die elektrische Schaltung der beschriebenen Variante der Vorrichtung enthält einen Reihenschaltkreis aus einer ersten 35 Toschaltung 42 für elektrische Signale, deren Eingang an den Ausgang des Verstärkers 15 für elektrische Signale angeschlossen ist, der Schaltungsanordnung 31 für ein elektrisches Messignal, der Vergleichseinheit 30 für das elektrische Mess- und ein Bezugssignal. In der Schaltung gibt es ferner eine Schaltungsan- 40 Ordnung 29 für das elektrische Bezugssignal, dessen Ausgang an den Eingang der Einheit 30 angeschlossen ist, und eine zweite Torschaltung 43 für elektrische Signale, dessen Eingang gleichfalls an den Ausgang des Verstärkers 15 und der Ausgang an den Eingang der Schaltungsanordnung 29 angekoppelt ist. Die 45 elektrische Schaltung schliesst auch eine Steuerschaltung 44 zur Erzeugung der Torimpulse, dessen Ausgänge an die Steuereingänge der Torschaltungen 42 und 43 angeschlossen sind, ein. The electrical circuit of the described variant of the device contains a series circuit comprising a first 35 circuit 42 for electrical signals, the input of which is connected to the output of the amplifier 15 for electrical signals, the circuit arrangement 31 for an electrical measurement signal, and the comparison unit 30 for the electrical measurement - and a reference signal. In the circuit there is also a circuit arrangement 29 for the electrical reference signal, the output of which is connected to the input of the unit 30, and a second gate circuit 43 for electrical signals, the input of which is likewise connected to the output of the amplifier 15 and the output the input of the circuit arrangement 29 is coupled. The 45 electrical circuit also includes a control circuit 44 for generating the gate pulses, the outputs of which are connected to the control inputs of the gate circuits 42 and 43.

Als Generator 14 ist bei der beschriebenen Variante ein solcher für impulsamplituden-modulierte Schwingungen (die ei- so ne Dauer von t in jeder Modulationsperiode aufweisen), vorgesehen, an dessen Ausgang der Eingang der Steuerschaltung 44 angeschlossen ist. Die Torschaltungen 42 und 43 sind in bekannter Weise als Verstärker mit einem zusätzlichen gesteuerten Eingang für einen Torimpuls ausgeführt, der zeitlich dem ss Empfang eines ausgewählten Signals entspricht, das vom Verstärker 15 eintritt. Die Steuerschaltung 44 ist als Abtastgenerator (s. z.B. das Buch von I.N. Jermolow «Ultraschalldurchsichtverfahren», Moskau, Verlag MGI, 1966, S. 118 bis 119) ausgeführt. 60 In the variant described, a generator 14 is provided for vibrations with pulse amplitude modulation (which have a duration of t in each modulation period), to the output of which the input of the control circuit 44 is connected. The gate circuits 42 and 43 are designed in a known manner as an amplifier with an additional controlled input for a gate pulse, which corresponds in time to the reception of a selected signal which occurs from the amplifier 15. The control circuit 44 is designed as a scan generator (see, for example, the book by I.N. Jermolow "Ultrasound Review Process", Moscow, Verlag MGI, 1966, pp. 118 to 119). 60

Bei der Kontrolle der Trennflächenlage 8 (Fig. 1) der Medien, die sich nach ihren physikalischen Eigenschaften wesentlich unterscheiden, ändert sich die Resonanzfrequenz der Wandschwingungen (Fig. 2) auf dem angeregten Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 je nach der Lage dieser Trennfläche es 8, was die Bedingungen für deren Anregung durch die akustische Welle 2 ändert und deren Amplitude und die Amplitude der elektrischen Schwingungen am Ausgang des Empfängers 12 When checking the interface 8 (FIG. 1) of the media, which differ significantly in their physical properties, the resonance frequency of the wall vibrations (FIG. 2) on the excited section 9 of the wall 4 of the container 5 changes depending on the position thereof Partition surface 8, which changes the conditions for their excitation by the acoustic wave 2 and their amplitude and the amplitude of the electrical vibrations at the output of the receiver 12

verringert. All das kann erhebliche Fehler bei der Kontrolle der Trennflächenlage 8 (Fig. 1) der Medien verursachen. decreased. All of this can cause considerable errors in the control of the interface layer 8 (FIG. 1) of the media.

Zur Elimination des Einflusses dieser Erscheinungen wird der Abschnitt 9 der Wand 4 (Fig. 2) des Behälters 5 durch eine akustische Stosswelle 2 periodisch angeregt, deren Spektrum einen Frequenzbereich umfasst, der grösser als derjenige ist, in welchem die mechanischen Eigenschwingungen der Wand 4 des Behälters 5 bei verschiedenen Lagen der Grenzfläche 8 (Fig. 1) der Medien 6 und 7 gegenüber dem schwingenden Abschnitt 9 liegen. Hierbei wird die Erregung der Schallwellen 10 (Fig. 2) in der Wand 4 durch die Welle 2 in der Eigenfrequenz der Wand unabhängig von der Lage der Trennfläche 8 (Fig. 1) und von der Art des Mediums 16 (Fig. 3) bestimmt, das die Innenfläche des angeregten Abschnittes 9 der Wand 4 des Behälters 5 berührt. Dabei wird zusätzlich die Freuqenz der ankommenden akustischen Stosswelle 13 bestimmt, und nach dieser Frequenz wird nach dem oben gesagten auf die Art der Flüssigkeit bei der Lage der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien ober- und unterhalb des schwingenden Abschnittes 9 der Wand 4 (Fig. 2) des Behälters 5 geschlossen. To eliminate the influence of these phenomena, section 9 of wall 4 (FIG. 2) of container 5 is periodically excited by an acoustic shock wave 2, the spectrum of which comprises a frequency range that is greater than that in which the mechanical natural vibrations of wall 4 of the Container 5 are at different positions of the interface 8 (Fig. 1) of the media 6 and 7 opposite the vibrating section 9. The excitation of the sound waves 10 (FIG. 2) in the wall 4 is determined by the wave 2 in the natural frequency of the wall regardless of the position of the separating surface 8 (FIG. 1) and the type of medium 16 (FIG. 3) that touches the inner surface of the excited portion 9 of the wall 4 of the container 5. The frequency of the incoming acoustic shock wave 13 is additionally determined, and this frequency is used to determine the type of liquid at the position of the separating surface 8 (FIG. 1) of the media above and below the vibrating section 9 of the wall 4 according to the above (Fig. 2) of the container 5 closed.

Zur Verwirklichung einer periodischen Anregung des Abschnitts 9 der Wand 4 durch die Stosswelle enthält der Generator 14 (Fig. 13) in der elektrischen Schaltung der beschriebenen Variante der Vorrichtung eine Einheit 45 zur Erzeugung elektrischer Impulse mit einem breiten Spektrum und einen an diesen angeschlossenen Leistungsverstärker 46, dessen Ausgang an den Sender 1 für eine akustische Welle 2 angeschlossen ist. Die elektrische Schaltung umfasst den Signalformer 31 für ein elektrisches Messignal, dessen Eingang an den Verstärker 15 gekoppelt ist, die Vergleichseinheit 30 für das elektrische Messignal und das Bezugssignal, deren Eingang an den Ausgang des Formers 31 angeschlossen ist, die Schaltunganordnung 29 für ein elektrisches Bezugssignal, deren Eingang an den Leistungsverstärker 46 und der Ausgang an den Eingang der Vergleichseinheit 30 angekoppelt ist. Die elektrische Schaltung enthält überdies eine Frequenzmesseinheit 47, deren Eingang an den Ausgang des Verstärkers 15 angeschaltet ist. Hierbei ist der Ausgang der Vergleichseinheit 30 an das Messgerät 17 angeschlossen. In order to realize a periodic excitation of the section 9 of the wall 4 by the shock wave, the generator 14 (FIG. 13) in the electrical circuit of the described variant of the device contains a unit 45 for generating electrical pulses with a broad spectrum and a power amplifier 46 connected to it whose output is connected to the transmitter 1 for an acoustic wave 2. The electrical circuit comprises the signal former 31 for an electrical measurement signal, the input of which is coupled to the amplifier 15, the comparison unit 30 for the electrical measurement signal and the reference signal, the input of which is connected to the output of the former 31, the circuit arrangement 29 for an electrical reference signal whose input is coupled to the power amplifier 46 and the output to the input of the comparison unit 30. The electrical circuit also contains a frequency measuring unit 47, the input of which is connected to the output of the amplifier 15. Here, the output of the comparison unit 30 is connected to the measuring device 17.

Die Einheit 45 zur Erzeugung elektrischer Impulse mit einem breiten Spektrum ist bei der beschriebenen Variante in Gestalt einer Schaltung für elektrische Videoimpulse nach der bekannten Anordnung eines Sperrschwingers ausgeführt. Die Dauer x0 dieser Videoimpulse wird gemäss Beziehung: In the variant described, the unit 45 for generating electrical pulses with a broad spectrum is designed in the form of a circuit for electrical video pulses according to the known arrangement of a blocking oscillator. The duration x0 of these video pulses is according to the relationship:

To = <?-5 fi To = <? - 5 fi

—t —T

(40J (40y

gewählt,wobei fQ die mittlere Frequenz des Durchlassbereiches des Senders 1 bzw. des Empfängers 12 ist. selected, where fQ is the average frequency of the pass band of transmitter 1 or receiver 12.

Falls im Sender und Empfänger eine piezoelektrische Platte als aktives Element vorliegt, ist der Wert f0 die Resonanzschwingungsfrequenz dieser Platte. If a piezoelectric plate is present as an active element in the transmitter and receiver, the value f0 is the resonant oscillation frequency of this plate.

Der Leistungsverstärker 46 ist in der beschriebenen Variante in bekannter Weise als Emitterfolger ausgeführt. In the variant described, the power amplifier 46 is embodied in a known manner as an emitter follower.

Bei Änderung des Querschnitts der Wand 4 im angeregten Abschnitt 9 des Behälters 5 ist die Frequenz der primär angeregten mechanischen Schwingungen 10 und der sekundär angeregten mechanischen Schwingungen 38 (Fig. 11,12) unterschiedlich. Dies bewirkt unterschiedliche Bedingungen für deren Anregung und nachfolgende Transformation in eine Schallwelle und setzt folglich deren Amplitude und die Grösse der elektrischen Signale am Ausgang der Empfänger 12,35 für die Wellen 13,16, die aus den eintreffenden Schallwellen 10, 38 transformiert worden sind, herab und verursacht erhebliche Fehler bei der Kontrolle der Trennflächenlage 8 (Fig. 1) der Medien. When the cross section of the wall 4 in the excited section 9 of the container 5 changes, the frequency of the primarily excited mechanical vibrations 10 and of the secondary excited mechanical vibrations 38 (FIG. 11, 12) is different. This causes different conditions for their excitation and subsequent transformation into a sound wave and consequently sets their amplitude and the size of the electrical signals at the output of the receivers 12, 35 for the waves 13, 16, which have been transformed from the incoming sound waves 10, 38, down and causes significant errors in the control of the interface layer 8 (Fig. 1) of the media.

Zur Verringerung dieser Fehler wird der Abschnitt 9 der Wand 4 (Fig. 2) des Behälters 5 mit einer akustischen Stosswelle To reduce these errors, the section 9 of the wall 4 (FIG. 2) of the container 5 with an acoustic shock wave

9 9

627 840 627 840

periodisch angeregt, deren relative Spektralbreite periodically excited, their relative spectral width

Af gleich oder grösser als die relative Änderung der Dicke des schwingenden Abschnitts 9 der Wand 4 des Behälters 5 : Af equal to or greater than the relative change in the thickness of the vibrating section 9 of the wall 4 of the container 5:

_ 2 ( i2 " £t ) ^ 2(^4-^2.) ^ _ 2 (i2 "£ t) ^ 2 (^ 4- ^ 2.) ^

h ^ + dZ h ^ + dZ

gewählt wird, wobei Af = f2—fj die absolute Spektralbreite der Stosswelle; is selected, where Af = f2-fj is the absolute spectral width of the shock wave;

f2, fj die obere bzw. untere Grenzfrequenz des Spektrums der Stosswelle; f2, fj the upper and lower limit frequency of the spectrum of the shock wave;

f3 = 0,5 (f !+f2) die mittlere Frequenz des genannten Spektrums und dj, d2 die maximale bzw. minimale Dicke der Wand 4 des Behälters 5 sind. f3 = 0.5 (f! + f2) are the average frequency of the spectrum mentioned and dj, d2 are the maximum and minimum thickness of the wall 4 of the container 5.

Zur Verwirklichung der betreffenden technischen Lösung bei der in Fig. 13 gezeigten Einrichtung sind die Schalleiter 3,11 aus Schmelzquarz, Porzellan, Silikatglas, Zinn, Blei, oder Blei-Zinn-Legierungen mit einer akustischen Impedanz z, die sich im In order to implement the relevant technical solution in the device shown in FIG. 13, the sound conductors 3.11 are made of fused quartz, porcelain, silicate glass, tin, lead, or lead-tin alloys with an acoustic impedance z, which is in the

Tabelle 2 Table 2

Werk- Schmelz- Porzel- Silikat- Zinn Factory-melting-porcelain-silicate-tin

Stoff quarz lan glas Quartz lan glass fabric

Bereich zwischen 0,3 und 1,7 der akustischen Impedanz z, des Strahlers 1 und des Empfängers 12 für eine Schallwelle bewegt, hergestellt. Range between 0.3 and 1.7 of the acoustic impedance z, the radiator 1 and the receiver 12 moved for a sound wave.

Die gemittelten Werte der akustischen Impedanz z0 (Di-s mension-106 kg/m2 s) der aus Quarz mit der x-Abscherfläche, Bleimetaniobat, Bariumtitanat und Blei-Zirkonat-Titanat hergestellten piezoelektrischen Strahler und Empfänger sind in der Tabelle 1 aufgeführt. The average values of the acoustic impedance z0 (dimension-106 kg / m2 s) of the piezoelectric emitters and receivers made from quartz with the x-shear surface, lead metaniobate, barium titanate and lead zirconate titanate are listed in Table 1.

10 10th

Tabelle 1 Quarz mit x-Abscher-fläche Table 1 Quartz with x-shear area

15,2 15.2

Bleimetaniobat Lead metanobate

16 16

Bariumtitanat Barium titanate

30,2 30.2

Blei-Zirkonat-Titanat Lead zirconate titanate

36,5 36.5

Die gemittelten Werte der akustischen Impedanz z (Dimen-sion-106 kg/m2 s) und der Geschwindigkeit C3 (m/s) der aus den genannten Werkstoffen hergestellten Schalleiter 3,11 sind in 20 der Tabelle 2 aufgeführt. The average values of the acoustic impedance z (dimension 106 kg / m2 s) and the speed C3 (m / s) of the sound conductors 3.11 made from the materials mentioned are listed in Table 20.

Blei lead

13 13

13,5 13.5

15 15

24,2 24,6 24.2 24.6

Blei-Zinn-Legierungen, % 25+27 50+50 75+25 Lead-tin alloys,% 25 + 27 50 + 50 75 + 25

24,3 24.3

24,4 24.4

24,5 24.5

5570 5600 5500 3320 2160 5570 5600 5500 3320 2160

3030 3030

2740 2740

2450 2450

Dies gestattet es, das Spektrum für die akustische Welle wesentlich zu erweitern und dementsprechend die durch den veränderlichen Querschnitt der Wand 4 des Behälters 5 verursachten Fehler zu reduzieren. This makes it possible to significantly expand the spectrum for the acoustic wave and accordingly to reduce the errors caused by the variable cross section of the wall 4 of the container 5.

Die Temperaturänderung der Wand 4 des Behälters 5 bewirkt eine Temperaturänderung der Schalleiter 3,11 und dementsprechend der Ausbreitungsgeschwindigkeit C3 der akustischen Welle 2,13. Dies führt zur Verletzung der Bedingungen (1), (7) der primären und sekundären Anregung (Fig. 11,12) in der Wand 4 des Behälters 5 und als Folge davon zum Auftreten zusätzlicher Temperaturfehler bei der Kontrolle der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien. The change in temperature of the wall 4 of the container 5 causes a change in the temperature of the sound conductors 3.11 and accordingly the speed of propagation C3 of the acoustic wave 2.13. This leads to the violation of the conditions (1), (7) of the primary and secondary excitation (FIGS. 11, 12) in the wall 4 of the container 5 and, as a result, to the occurrence of additional temperature errors when checking the separating surface 8 (FIG. 1 ) the media.

Die Verringerung dieser Fehler wird durch die konstruktive Ausführung der beiden Schalleiter 3,11 erreicht, welche in nachfolgend anhand der in Fig. 14 bis 20 am Beispiel des Schallleiters 3 beschrieben werden. The reduction of these errors is achieved by the design of the two sound conductors 3, 11, which are described below with reference to those in FIGS. 14 to 20 using the example of the sound conductor 3.

Die Form der in Fig. 14 bis 20 dargestellten Schalleiter 3 ist ähnlich der Form der in Fig. 3,4,6,11 und 12 dargestellten Schalleiter. The shape of the sound conductor 3 shown in FIGS. 14 to 20 is similar to the shape of the sound conductor shown in FIGS. 3, 4, 6, 11 and 12.

Der Schalleiter 3 ist aber bei den genannten, in Fig. 14 bis 20 wiedergegebenen Varianten auf der Basis von wässrigen alkoholischen Lösungen alkalischer Lösungen, Säurelösungen, 35 oder Salzlösungen anorganischer Säuren ausgeführt, die ungefähr eine quadratische Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit C3 der akustischen Welle 2 von der Temperatur aufweisen, und deren jeweilige konzentration Gewicht derart gewählt ist, dass der Maximalwert C3 max der Ausbreitungsge-40 schwindigkeit der Welle 2 im Bereich dermittleren Tempeatur t0 der Wand 4 des Behälters 5 liegt. The sound conductor 3 is, however, in the above-mentioned variants shown in FIGS. 14 to 20 based on aqueous alcoholic solutions of alkaline solutions, acid solutions, 35 or salt solutions of inorganic acids, which approximately have a quadratic dependence of the propagation speed C3 of the acoustic wave 2 on the Have temperature, and their respective concentration weight is selected such that the maximum value C3 max of the speed of propagation of the shaft 2 lies in the region of the average temperature t0 of the wall 4 of the container 5.

Nachstehend ist eine Tabelle 3 aufgeführt, in der die Werte C3 max und t0 für Wasser und eine Reihe von wässrigen Lösungen verschiedener Medien: Schwefel-, Salpeter- und Salzsäuren 45 (H2S04, H2N03, HCl), Ätznatron NaOH, Äthylalkohol Table 3 below shows the values C3 max and t0 for water and a number of aqueous solutions of different media: sulfuric, nitric and hydrochloric acids 45 (H2S04, H2N03, HCl), caustic soda NaOH, ethyl alcohol

C2H5OH, Zinksulfat ZnS04, Ameisensäureamid HCONH2 und Essigsäurenitril CH3CN mit der Gewichtskonzentration q angegeben sind, die die genannte Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle 2 besitzen. C2H5OH, zinc sulfate ZnS04, formic acid amide HCONH2 and acetic acid nitrile CH3CN with the weight concentration q are given, which have the above-mentioned dependence on the speed of propagation of the acoustic wave 2.

50 50

Tabelle 3 in Wasser aufgelöstes Medium q, % Table 3 Medium dissolved in water q,%

t0, °C Csmax' m/s in Wasser aufgelöstes Medium q,% t0, ° C Csmax 'm / s medium dissolved in water q,%

t °C t ° C

lOJ ^ lOJ ^

c3 max. m/s h2o h2so4 c3 max. m / s h2o h2so4

0 0

74 1555 74 1555

C2H5OH C2H5OH

33 30 1565 33 30 1565

12,5 40 1580 12.5 40 1580

16 20 1605 16 20 1605

h2no3 h2no3

20 50 1520 20 50 1520

ZnSQ4 ZnSQ4

6,7 60 1630 6.7 60 1630

HCl HCl

NaOH NaOH

27 30 1525 27 30 1525

12 40 1665 12 40 1665

24 50 1530 24 50 1530

HCONH, HCONH,

30 30 1510 30 30 1510

50 1760 50 1760

CH,CN CH, CN

12 30 1860 12 30 1860

20 50 1565 20 50 1565

36,5 36.5

30 30th

1575 1575

10 50 1550 10 50 1550

17 30 1545 17 30 1545

Die in Fig. 14,18,20 dargestellten Schalleiter 3 bestehen rigen Lösung 49 von einem aus der Tabelle 3 gewählten Werkaus einem Hohlgehäuse 48 und einer dieses ausfüllenden wäss- Stoff, der die genannte Abhängigkeit der Ausbreitungsge- The sound conductors 3 shown in FIGS. 14, 18, 20 consist of a solution 49 from a work selected from Table 3, consisting of a hollow housing 48 and an aqueous substance filling this, which has the aforementioned dependence on the propagation

627 840 627 840

10 10th

schwindigkeit der akustischen Welle 2 von der Temperatur be- Wand 4 Schallwellen 10 angeregt, die sich über die Wand 4 in sitzt. Eine aus einem die Schallwellen absorbierenden Material einer Richtung fortpflanzen, die durch die Ausbreitungsrichtung hergestellte Schicht 21 verkleidet in den in Fig. 14,18 und 19 der akustischen Welle 2 und deren Eintrittsswinkel 0 bestimmt gezeigten Schalleitern 3 die Innenfläche des Hohlgehäuses 48. wird. Speed of the acoustic wave 2 excited by the temperature wall 4 sound waves 10, which sits over the wall 4 in. A propagate from a material absorbing the sound waves in one direction, the layer 21 produced by the direction of propagation becomes the inner surface of the hollow housing 48 in the sound conductors 3 shown in FIGS. 14, 18 and 19 of the acoustic wave 2 and their entry angle 0.

Der Sender 1 ist unter Gewährleistung einer hermetischen Ab- 5 Bei den in Fig. 3 bis 20 dargestellten konstruktiven Variandichtung in einem vorgegebenen Winkel im Gehäuse 48 unter- ten der Einrichtung ist der Winkel 0 zwischen der akustischen gebracht. Hierbei weist die wirksame Fläche des Senders 1 bei Wellenfrontrichtung 2 und der Ausbreitungsrichtung der ange-Benutzung einer wässrigen Säure- und alkalischen Lösung als regten Schallwelle 10 stets spitz. Stumpf kann er bei ganz be-wässrige Lösung 49 einen chemischen Schutz- und akustisch stimmten Bedingungen sein, wenn sich die erregten Schallwel-nichtabsorbierenden Überzug (in Fig. 14 bis 20 nicht gezeigt) io len 10 in einer Richtung fortpflanzen, die entgegengesetzt zu auf. Als solch ein Überzug kommt Tetrafluoräthylen-Polymeri- den in Fig. 3 bis 20 angegebenen Richtungen verläuft. The transmitter 1 is provided with a hermetic seal. In the constructive variant seal shown in FIGS. 3 to 20 at a predetermined angle in the housing 48 below the device, the angle 0 is brought between the acoustic one. Here, the effective area of the transmitter 1 is always pointed at the wave front direction 2 and the direction of propagation when an aqueous acid and alkaline solution is used as the excited sound wave 10. In the case of completely aqueous solution 49, it can be dull if the excited sound-wave non-absorbing coating (not shown in FIGS. 14 to 20) propagates io len 10 in a direction that is opposite to . As such a coating comes tetrafluoroethylene polymer runs in the directions indicated in FIGS. 3 to 20.

sat in Frage. Bei der Orientierung der Welle 2 wird die Geschwindigkeit sat in question. When shaft 2 is oriented, the speed

Bei dem in Fig. 15 gezeigten Schalleiter 3, der ähnlich dem C7 der Spur dieser Welle auf der Wand 4 des Behälters 5 unge-in Fig. 4 dargestellten Schalleiter 3, ist, ist ein Teil dieses Schall- fähr gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit C der Schallwellen leiters 3, auf dem der Sender 1 angeordnet ist, in Form eines mit 1510 auf dieser Wand: In the sound conductor 3 shown in FIG. 15, which is similar to the C7 of the track of this wave on the wall 4 of the container 5 and not shown in FIG. 4, part of this sound is approximately equal to the propagation speed C of the sound waves conductor 3, on which the transmitter 1 is arranged, in the form of a 1510 on this wall:

einer wässrigen Lösung eines aus der Tabelle 3 gewählten ^ an aqueous solution of a ^ selected from Table 3

Werkstoffes 51 gefüllten Hohlgehäuses 50 ausgeführt. Der die C.^. — 3 ~ CL (iZj Material 51 filled hollow housing 50 executed. The the C. ^. - 3 ~ CL (currently

Wand 4 des Behälters 5 berührende Kontaktteil des Schalleiters n 0 Wall 4 of the container 5 contacting contact part of the sound conductor n 0

3 ist aus einem aus der Tabelle 2 gewählten Material hergestellt. 3 is made from a material selected from Table 2.

Bei dem in Fig. 17 wiedergegebenen Schalleiter 3, der 20 gewählt, wobei C3 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akusti-gleichfalls dem in Fig. 4 dargestellten Schalleiters 3 ähnlich ist, sehen Welle 2 im Schalleiter 3 ist. In the case of the sound conductor 3 shown in FIG. 17, which selects 20, C3 being the propagation speed of the acoustically similar to the sound conductor 3 shown in FIG. 4, see wave 2 in the sound conductor 3.

besteht der die Wand 4 des Behälters 5 berührende Kontaktteil Die Einstellung des erforderlichen Wertes der Geschwindig-des Schalleiters 3 aus einem mit einer aus der Tabelle 3 gewähl- keit C? der Welle 2,13 auf der Wand erfolgt durch entsprechen-ten wässrigen Lösung 53 gefüllten Hohlgehäuse 52. Hierbei ist de Wahl des Eintrittswinkels 0 und des Materials des Schalleider Teil des Schalleiters 3, auf dem der Sender 1 angeordnet ist, 25 ters 3. Der Eintrittswinkel 0 der Welle 2 auf die Wand 4 des aus einem aus der Tabelle 2 gewählten Material hergestellt. Behälters 4 entspricht dem Neigungswinkel der wirksamen Flä- is the contact part contacting the wall 4 of the container 5? The setting of the required value of the speed of the sound conductor 3 consists of a value C selected from Table 3? the shaft 2, 13 on the wall is made by hollow housing 52 filled with the corresponding aqueous solution 53. The choice of the entry angle 0 and the material of the sound conductor is part of the sound conductor 3 on which the transmitter 1 is arranged, 25 ters 3. The Entry angle 0 of the shaft 2 on the wall 4 made of a material selected from Table 2. Container 4 corresponds to the angle of inclination of the effective surfaces

Bei dem in Fig. 17 wiedergegebenen Schalleiter 3, der auch che 18 des Schalleiters 3 zu dessen die Wand 4 berührender ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten Schalleiter 3 ist, haben die Kontaktfläche 19. In the sound conductor 3 shown in FIG. 17, which is also surface 18 of the sound conductor 3, the wall conductor 4 of which is similar to the sound conductor 3 shown in FIG. 4, have the contact surface 19.

beiden Teile des Schalleiters 3 getrennte, mit einer wässrigen Die Anregung des Senders 1 erfolgt durch elektrische konti- two parts of the sound conductor 3 separate, with an aqueous one. The excitation of the transmitter 1 is carried out by electrical continuous

Lösung 51 bzw. 53 gefüllte Gehäuse 50 und 52, in denen die 30 nuierliche oder gepulste amplituden-modulierte Schwingungen, Geschwindigkeiten der Schallwelle voneinander abweichende die durch den Generator 14 erzeugt werden. Solution 51 or 53 filled housing 50 and 52, in which the 30 nuclear or pulsed amplitude-modulated vibrations, velocities of the sound wave differing from each other which are generated by the generator 14.

Werte C4 und C5 aufweisen. Die beiden Teile des Schalleiters 3 Die Schallwellen 10 erleiden bei deren Ausbreitung über die sind voneinander durch eine schalleitende Scheidenwand 54 ge- Wand 4 des Behälters 5 eine Amplitudenabnahme, deren Grad trennt, die einen aus der Beziehung (3) bestimmbaren Krüm- von der akustischen Impedanz des Mediums 16 abhängt, das die mungsradius R aufweist. Als solch eine Scheidewand kann ein 35 Innenfläche des schwingenden Abschnitts 9 der Wand 4 beTeil eines aus Tetrafluoräthylen-Polymerisat hergestellten rührt. Falls dieses Medium ein Gas ist, ist die Abnahme mini-Hohlzylinders mit dem genannten Krümmungsradius R an sei- mal, falls eine Flüssigkeit — maximal. Falls sich aber im Behälter ner Innenfläche ausgenutzt werden. Die Dicke der Scheidewand 5 zwei Flüssigkeiten befinden, so wird die Dämpfung der me-54 wird in diesem Fall um eine Grössenordnung kleiner als die chanischen Schwingungen grösser für eine Flüssigkeit mit höhe-Länge der akustischen Welle 2 eingestellt. 40 rer akustischer Impedanz. Have values C4 and C5. The two parts of the sound conductor 3 The sound waves 10 undergo an amplitude decrease, the degree of which separates a degree that can be determined from the relationship (3) from the acoustic one as a result of its propagation over the wall 4 of the container 5 through a sound-conducting sheath 54 Impedance of the medium 16 depends, which has the Mungradius R. As such a partition, an inner surface of the vibrating section 9 of the wall 4 can be stirred as part of a polymer made from tetrafluoroethylene. If this medium is a gas, the removal of the mini hollow cylinder with the radius of curvature R mentioned is minimal, if a liquid - at maximum. If, however, ner inner surface are used in the container. The thickness of the partition 5 is two liquids, so the damping of the me-54 is set in this case by an order of magnitude smaller than the mechanical vibrations greater for a liquid with a length of the acoustic wave 2. 40 rer acoustic impedance.

Bei den Kontaktteilen der in Fig. 16 und 17 gezeigten Schall- Wenn die Schallwelle 10 den Anbringungsort des Schalleileitern 3 sind die Innenflächen der Hohlgehäuse 52 auch mit ters 11 erreicht, wird sie zum Teil in die Schallwelle 13 transfor-einer Schicht 21 aus einem die Schallwellen absorbierenden Ma- miert, die sich im Schalleiter 11 unter einem Winkel zur Kon-terial bedeckt. taktfläche 19 gleich In the contact parts of the sound shown in FIGS. 16 and 17, when the sound wave 10 reaches the mounting location of the sound conductors 3, the inner surfaces of the hollow housing 52 are also reached with ter 11, it is partly transfor-into a layer 21 from a layer 21 in the sound wave Sound-absorbing material that is covered in the sound conductor 11 at an angle to the material. tact area 19 equal

Die in Fig. 18,19 und 20 dargestellten und den in Fig. 6,11 « ^ The ones shown in Fig. 18,19 and 20 and those in Fig. 6,11 «^

und 12 wiedergegebenen Varianten ähnlichen Schalleiter 3 ent- — 0 and 12 reproduced variants of similar sound conductors 3 - 0

halten ein mit einer wässrigen Lösung 49 in Analogie zu den oben beschriebenen Varianten aus der Tabelle 3 gewählten d.h. normal zur wirksamen Fläche 18, auf der der Empfänger 12 keep one selected with an aqueous solution 49 in analogy to the variants described above from table 3 i.e. normal to the effective area 18 on which the receiver 12

Stoffes gefülltes Gehäuse 48. angeordnet ist, ausbreitet. Der letztere wandelt die auf ihn auf- Material filled housing 48th is arranged, spreads. The latter converts the

Alle oben beschriebenen Ausführungsvarianten der Ein- so treffende Welle 13 in elektrische Signale mit einer Amplitude richtung können erfolgreich zur Bestimmung der Trennflächen- proportional der Amplitude der Schallwellen 10 am Ort des läge der Medien Flüssigkeit-Flüssigkeit herangezogen werden. Schalleiters 11 um. Die elektrischen Signale des Empfängers 12 Das Kontrollverfahren für die Trennflächenlage der Medien gelangen auf den Eingang des Verstärkers 15. Von dessen Aus-Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in einschichtigen gang gelangen die verstärkten elektrischen Signale, die eine InBehältern läuft bei den oben beschriebenen Varianten der Ein- ss formation über den Dämpfungsgrad der Schallwelle 10 auf dem richtung wie folgt ab. Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 und dementsprechend All of the above-described embodiment variants of the incoming shaft 13 in electrical signals with an amplitude direction can be successfully used to determine the interface area proportional to the amplitude of the sound waves 10 at the location of the media liquid-liquid. Schalleiters 11 um. The electrical signals of the receiver 12 The control method for the interface position of the media reach the input of the amplifier 15. From its out-gas-liquid and liquid-liquid in a single-layer aisle, the amplified electrical signals, which run in containers in the variants described above, arrive The information about the degree of damping of the sound wave 10 in the direction is as follows. Section 9 of the wall 4 of the container 5 and accordingly

Mit Hilfe des Senders 1 (Fig. 1,2,3) wird eine akustische über die Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien tragen, in das Mess-Welle 2 angeregt, über einen die Wand 4 des Behälters 5 berüh- gerät 17 (Fig. 3). Hierbei wird je nach der Amplitude der ver-renden Schalleiter 3 in diesen, mit zwei eine Trennfläche 8 auf- stärkten elektrischen Signale auf die Lage der Grenzfläche 8 weisenden Medien 6 (Fig. 1) und 7 gefüllten Behälter 5 einge- «o (Fig. 1) geschlossen, wobei diese Amplitude derjenigen der führt. Die Einführung der Welle 2 erfolgt auf einem Abschnitt 9 Schallwelle 13 (Fig. 3) proportional ist, die aus den sich über die des Behälters 5, der sich auf einem vorgegebenen Niveau befin- Wand 4 des Behälters 5 ausbreitenden Schallwellen 10 transfor-det, auf welches die Grenzfläche 8 durch die vorliegende Ein- miert worden ist. With the aid of the transmitter 1 (FIGS. 1, 2, 3) an acoustic medium is carried over the separating surface 8 (FIG. 1), into the measuring shaft 2, via which the wall 4 of the container 5 contacts 17 (Fig. 3). Depending on the amplitude of the switching conductor 3, containers 5 filled with two electrical signals strengthening a separating surface 8 pointing to the position of the interface 8 (FIG. 1) and 7 are filled with containers 5 (FIG 1) closed, this amplitude of that leads. The introduction of the wave 2 takes place on a section 9 of the sound wave 13 (FIG. 3) which is proportional to the sound waves 10 which propagate over the wall 4 of the tank 5 which is propagating at a predetermined level, on which the interface 8 has been lubricated by the present one.

richtung eingestellt werden soll. Ist die Amplitude der gemessenen elektrischen Signale ma- direction should be set. Is the amplitude of the measured electrical signals

Die Front der Welle 2 wird vor der Einführung in den Be- 65 ximal, so liegt die Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien Gas-Flüs-hälter im Schalleiter 3 in einem spitzen oder stumpfen Winkel sigkeit unterhalb des Abschnitts 9, ist sie minimal, so liegt sie 0 (Fig. 3) zur Wand 4 des einschichtigen Behälters ausgerich- darüber. Bei der Kontrolle der Trennflächenlage 8 Flüssigkeit-tet, und durch diese Welle 2 werden auf dem Abschnitt 9 der Flüssigkeit beziehen sich die betrachteten Fälle auf die Flüssig- The front of the shaft 2 is before the introduction into the 65ximal, so the separating surface 8 (Fig. 1) of the media gas flow container in the sound conductor 3 is at an acute or obtuse angle below the section 9, it is minimal, it lies 0 (Fig. 3) to the wall 4 of the single-layer container just above it. When checking the interface 8, liquid-tet, and through this shaft 2 on the section 9 of the liquid, the cases considered relate to the liquid

11 11

627 840 627 840

keiten, von denen die erste eine geringere akustische Impedanz als die zweite aufweist. the first of which has a lower acoustic impedance than the second.

Eine sprunghafte Änderung der Amplitude der gemessenen elektrischen Signale zeugt vom Verlauf der Trennfläche 8 der Medien auf dem Niveau, auf dem sich der schwingende Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 mit dem daran mittels Schalleiter 3 angeordneten Sender 1 und Empfänger 12 für eine Schallwelle befindet. Diese Amplitudenänderung kann automatisch durch ein Registriergerät oder eine Relaiseinheit im Messgerät 17 (Fig. 3) festgestellt werden. A sudden change in the amplitude of the measured electrical signals testifies to the course of the interface 8 of the media at the level at which the vibrating section 9 of the wall 4 of the container 5 with the transmitter 1 and receiver 12 arranged thereon by means of a sound conductor 3 for a sound wave is located . This change in amplitude can be determined automatically by a recording device or a relay unit in the measuring device 17 (FIG. 3).

Das oben beschriebene Kontrollverfahren für die Trennflächenlage der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit ist konstruktiv einfach und gestattet es, eine wirksame Kontrolle bei konstantem Querschnitt der Wand 4 des Behälters 5 auszüben. Eine Änderung dieses Querschnitts führt zur Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit C der Schallwellen 10 in der Wand 4 und zerstört folglich die Gleichheit zwischen dieser und der Geschwindigkeit C7 der Spur der eingeführten akustischen Welle 2 auf der Wand. Ferner verringert sich die Amplitude der in der Wand 4 angeregten Schallwellen 10 und dementsprechend die Amplitude des elektrischen Messignals, was Fehler bei der Kontrolle verursacht. The control method described above for the interface surface position of the media gas-liquid and liquid-liquid is structurally simple and allows effective control with a constant cross section of the wall 4 of the container 5. A change in this cross section leads to a change in the propagation speed C of the sound waves 10 in the wall 4 and consequently destroys the equality between this and the speed C7 of the track of the introduced acoustic wave 2 on the wall. Furthermore, the amplitude of the sound waves 10 excited in the wall 4 and accordingly the amplitude of the electrical measurement signal decrease, which causes errors in the control.

Die Fehler der genannten Art können durch Verwendung des bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung realisierten Kontrollverfahrens für die Trennfläche der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit in Verbindung mit den in Fig. 4 bis 9 gezeigten Varianten der Schalleiter reduziert werden. The errors of the type mentioned can be reduced by using the control method implemented in the device shown in FIG. 3 for the separation surface of the media gas-liquid and liquid-liquid in conjunction with the variants of the switching conductors shown in FIGS. 4 to 9.

Nach der ersten Variante des Verfahrens wird der Abschnitt 9 der Wand 4 des einschichtigen Behälters 5 mit einer divergenten oder konvergenten Welle 2 angeregt. Hierbei wird der maximale und minimale Eintrittswinkel 0t bzw. 02 dieser Welle 2 nach der Beziehung (2) gewählt. Dabei gibt es für jede der im Bereich von d, bis d2 liegenden Dicken der Wand 4 (Fig. 4) und für die entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit C der Schallwellen 10 im Bereich von C, bis C2 einen Eintrittswinkel, der im Bereich 0j bis 02 liegt und die Bedingung (1) für eine optimale Anregung der Schallwellen (10) erfüllt. According to the first variant of the method, section 9 of wall 4 of single-layer container 5 is excited with a divergent or convergent wave 2. The maximum and minimum entry angle 0t or 02 of this shaft 2 is selected according to the relationship (2). There is an entry angle for each of the thicknesses of the wall 4 (FIG. 4) lying in the range from d 1 to d 2 and for the corresponding propagation speed C of the sound waves 10 in the range from C 1 to C2, which is in the range 0j to 02 and fulfills the condition (1) for an optimal excitation of the sound waves (10).

Die Bildung einer divergenten Welle aus der Welle 2 des Strahlers 1 im Winkelbereich von 0! bis 02 erfolgt mittels der einen Krümmungsradius R aufweisenden zylindrischen Berührungsfläche 24 der zwei Teile 22 und 23 des Schalleiters 3. Hier passiert der Zentralstrahl 25 der Welle 2 diese Räche 24 ohne Brechung und wird unter einem Winkel 0 gleich dem Neigungswinkel der wirksamen Fläche 18 des Schalleiters 3 gegenüber seiner Kontaktfläche 19 in die Wand 4 eingeführt. Die Seitenstrahlen 26 und 27 dieser Welle 2 erfahren eine Brechung, weil sie auf die Grenzfläche 24 nicht normal zu dieser, sondern unter einem Winkel e bezüglich der Normale einfallen, der durch die Beziehung: The formation of a divergent wave from the wave 2 of the radiator 1 in the angular range of 0! to 02 takes place by means of the cylindrical contact surface 24 of the two parts 22 and 23 of the sound conductor 3, which has a radius of curvature R. Here, the central beam 25 of the shaft 2 passes through this surface 24 without refraction and becomes at an angle 0 equal to the angle of inclination of the effective surface 18 of the sound conductor 3 introduced into the wall 4 opposite its contact surface 19. The side beams 26 and 27 of this wave 2 undergo refraction because they are incident on the interface 24 not normal to it, but at an angle e with respect to the normal, which is given by the relationship:

wobei C4, C5 - Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle 2 in den einzelnen Teilen 22,23 des Schalleiters 3 sind. Die Strahlen 26 und 27 werden in die Wand 4 unter den Winkeln 0j und 02 eingeführt werden, die sich aus den Beziehungen: where C4, C5 - speed of propagation of the shaft 2 in the individual parts 22, 23 of the sound conductor 3. The rays 26 and 27 will be inserted into the wall 4 at the angles 0j and 02 resulting from the relationships:

Qi = Q - are sin ( Qi = Q - are sin (

2. R 2nd row

A Ct A Ct

2CS R 2CS R

-) -)

10 10th

02 = e - «rcsW^I) + j ) 02 = e - «rcsW ^ I) + j)

ergeben. surrender.

15 Damit der maximale und minimale Winkel 0[ bzw. 02 der Welle nach der Brechung der erforderlichen Konvergenz oder Divergenz der Welle entspricht, ist der Krümmungsradius R der zylindrischen Berührungsfläche 24 der Teile 22 und 23 in den beiden Schalleitern 3 und 11 (Fig. 3) gemäss der Beziehung (3) 20 gewählt, die der Bedingung (2) und den Beziehungen (15) und (16) genügt. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer divergenten Welle 2, wenn C4 >C5 ist. Falls C4 <C5 ist, wird die Welle 2 konvergent. 15 So that the maximum and minimum angle 0 [or 02 of the shaft corresponds to the required convergence or divergence of the shaft after refraction, the radius of curvature R of the cylindrical contact surface 24 of parts 22 and 23 in the two sound conductors 3 and 11 (FIG. 3 ) selected according to relationship (3) 20, which satisfies condition (2) and relationships (15) and (16). Fig. 4 shows an example of a divergent wave 2 when C4> C5. If C4 <C5, wave 2 converges.

Die Verwirklichung der ersten Variante des oben beschriebenen, die mit einer Verringerung des elektrischen Informa-25 tionssignals zusammenhängenden Fehler beseitigenden Verfahrens wird durch eine recht komplizierte Ausführung der Schallleiter 3 und 11 gewährleistet. Eine einfachere Konstruktion der Schalleiter 3,11 weist eine andere, in Fig. 6 und 7 dargestellte Ausbildung auf. The implementation of the first variant of the method described above, the method which eliminates errors associated with a reduction in the electrical information signal, is ensured by a rather complicated design of the sound conductors 3 and 11. A simpler construction of the sound conductors 3.11 has a different design, which is shown in FIGS. 6 and 7.

30 Bei dieser Ausbildung weisen die Schalleiter 3,11 eine zylindrisch ausgeführte wirksame Fläche 18 auf, während der Sender 1 und der Empfänger 12 (Fig. 3) für eine Schallwelle 13 mit wirksamen Flächen ausgeführt sind, die die Form der wirksamen Flächen 18 der Schalleiter 3,11 wiederholen, was eine 35 Divergenz oder Konvergenz der Welle 2,13 schafft. Die Divergenz der Welle 2 erfolgt bei einer konkaven wirksamen Fläche 18 des Schalleiters 3 und die (in Fig. 6 gezeigte) Konvergenz -bei einer konvexen. Hier wird der Zentralstrahl 25 der Welle 2 unter einem Winkel 0 (gleich dem Winkel zwischen der Tan-40 gente zum Zentrum der wirksamen Fläche 18 und der Kontaktfläche 19 des Schalleiters 3) eingeführt. Die Seitenstrahlen 26 und 27 der Welle 2 werden unter den Winkeln 0] und 02: in die Wand eingeführt, wobei In this embodiment, the sound conductors 3.11 have a cylindrical effective surface 18, while the transmitter 1 and the receiver 12 (FIG. 3) are designed for a sound wave 13 with effective surfaces that correspond to the shape of the active surfaces 18 of the sound conductors Repeat 3.11, creating a divergence or convergence of wave 2.13. The divergence of the shaft 2 takes place with a concave effective surface 18 of the sound conductor 3 and the convergence (shown in FIG. 6) with a convex one. Here, the central beam 25 of the shaft 2 is introduced at an angle 0 (equal to the angle between the tan-40% to the center of the effective surface 18 and the contact surface 19 of the sound conductor 3). The side beams 26 and 27 of the shaft 2 are introduced into the wall at the angles 0] and 02:

45 45

a = e + a = e +

sin £ - sin £ -

2 R 2 rows

(13) (13)

50 Q2 =. 50 Q2 =.

6 6

aresin/A\ aresin / A \

\2R' \ 2R '

aresin ( A ) 2R ' aresine (A) 2R '

(fì) (fì)

bestimmt wird, is determined

wobei A - Länge der wirksamen Fläche 18 des Schalleiters 3 (oder des Senders 1 und dementsprechend des Empfängers 12 (Fig. 3) in einer durch die Ausbreitungsrichtung der in der Wand 4 des Behälters 5 angeregten Schallwellen 10 und eine Normale zu dieser Fläche 18 gehenden Ebene ist. where A - length of the effective surface 18 of the sound conductor 3 (or of the transmitter 1 and, accordingly, of the receiver 12 (FIG. 3) in a sound waves 10 excited by the direction of propagation in the wall 4 of the container 5 and a normal going to this surface 18 Level is.

Nach der Brechung an der Zylinderfläche 24 (Fig. 4) pflanzen sich die Strahlen 26 und 27 im zweiten Teil 23 des Schalleiters 3 unter einem Winkel 8j gegenüber der Normale K zu dieser Räche 24 gleich: After the refraction on the cylindrical surface 24 (FIG. 4), the beams 26 and 27 in the second part 23 of the sound conductor 3 are planted at an angle 8j with respect to the normal K to this surface 24:

€.a = arcsin fort, € .a = arcsin away,

£5 Sin € £ 5 Sin €

)- ) -

aras in x ? r.. R / macaws in x? r .. R /

'2C.R '2C.R

und diese Winkel grösser bzw. kleiner als der Winkel 0 sind, um einen Wert 8, der durch die Beziehung (13) bestimmt wird. 55 Damit die Winkel 0t und 02, die durch diese Beziehungen (17), (18) definiert werden, die Bedingung (2) der erforderlichen Konvergenz oder Divergenz der Welle 2 erfüllen, sind die Länge A der wirksamen Räche 18 des Schalleiters 3 (oder des Senders 1 und dementsprechend des Empfängers 12) und der 60 Kürmmungsradius R der wirksamen Räche 18 an der Hand der angeführten Beziehung (4) gewählt. and these angles are larger or smaller than the angle 0 by a value 8, which is determined by the relationship (13). 55 In order for the angles 0t and 02, which are defined by these relationships (17), (18), to meet the condition (2) of the required convergence or divergence of the shaft 2, the length A of the effective surfaces 18 of the sound conductor 3 (or of the transmitter 1 and, accordingly, of the receiver 12) and the 60 curvature radius R of the effective revenges 18 on the basis of the relationship (4).

Die in Fig. 6 und 7 wiedergegebene Einrichtung gewährleistet eine Verringerung der oben genannten Fehler bei der Kontrolle der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien durch eine zylindri-65 sehe Ausführung der wirksamen Fläche 18 der Schalleiter 3 und 11 (Fig. 3), des Strahlers 1 und des Empfängers 12, ohne dass die Wellenlänge der akustischen Welle 2 irgendwelche verschiedenen Bedingungen unterliegt. The device shown in FIGS. 6 and 7 ensures a reduction of the above-mentioned errors in the control of the separating surface 8 (FIG. 1) of the media by a cylindrical design of the effective surface 18 of the sound conductors 3 and 11 (FIG. 3) , the radiator 1 and the receiver 12 without the wavelength of the acoustic wave 2 being subject to any different conditions.

627 840 627 840

12 12th

Eine einfachere gegenüber den betrachteten Varianten jedoch beschränkte Variante in Bezug auf die Wahl der Länge X der Welle 2 ist die in Fig. 8 und 9 gezeigte Anordnung der Einrichtung mit dem Schalleiter 3. A simpler variant, however limited compared to the considered variants, with regard to the choice of the length X of the shaft 2 is the arrangement of the device with the sound conductor 3 shown in FIGS. 8 and 9.

Bei dieser Variante der Einrichtung wird der minimale Abstand Hmin von der wirksamen Fläche 18 bis zur Kontaktfläche 19 des Schalleiters 3 gemäss Beziehung (6) derart gewählt, dass der Strahlenweg des Seitenstrahles 27 die Ausdehnung B der Fresnel-Zone im Schallfeld des Strahlers 1 übertrifft, in deren Grenzen die Welle 2 eine ebene Front 28 nichtdivergierender Strahlen aufweist. Beim Austritt aus dieser Zone wird die ebene Front 28 der Welle 2 in eine zum Teil sphärische mit einem divergenten Bündel von Schallstrahlen 26 und 27 verwandelt, deren äussere in die Wand 4 unter den Winkel 0t bzw. 02 eingeführt werden, deren erster grösser und der zweite kleiner als der Eintrittswinkel 0 des Zentralstrahles 25 ist. In this variant of the device, the minimum distance Hmin from the effective surface 18 to the contact surface 19 of the sound conductor 3 is selected according to relationship (6) such that the beam path of the side beam 27 exceeds the extension B of the Fresnel zone in the sound field of the radiator 1, within which the shaft 2 has a flat front 28 of non-divergent rays. When leaving this zone, the flat front 28 of the shaft 2 is transformed into a partially spherical one with a divergent bundle of sound beams 26 and 27, the outer of which are inserted into the wall 4 at angles 0t and 02, the first of which is larger and the other the second is smaller than the entry angle 0 of the central beam 25.

Bei ausreichender Entfernung von der Grenze der Fresnel-Zone wird der Divergenzwinkel der Welle 2 durch das Richtdiagramm des Senders 1 bestimmt, und feist die ganze Schallstrahlungsenergie ist durch diesen Divergenzwinkel begrenzt, der einen Wert: If the distance from the boundary of the Fresnel zone is sufficient, the divergence angle of the shaft 2 is determined by the directional diagram of the transmitter 1, and the entire sound radiation energy is limited by this divergence angle, which has a value:

Q.— &? — A A arcs'in-l^^} Q.— &? - A A arcs'in-l ^^}

i * v A i * v A

«3) «3)

aufweist, having,

wobei kj - durch die Form der wirksamen Fläche 18 des Schallleiters 3 bestimmbarer Faktor, beispielsweise gleich 1,22 für eine runde und 1 für eine rechteckige Form, ist. where kj - factor that can be determined by the shape of the effective surface 18 of the sound conductor 3, for example equal to 1.22 for a round shape and 1 for a rectangular shape.

Hierbei werden die Winkel 0j und 02 durch folgende Ausdrücke: The angles 0j and 02 are expressed by the following expressions:

64 « Ô+ 0,1 aresin. 64 «Ô + 0.1 aresine.

Q2 -Q - 0.? arc sin ) Q2 -Q - 0.? arc sin)

ri ri

(2.0) (2.0)

C2-Ü C2-Ü

bestimmt. certainly.

Die Lösung des Gleichungssystems (2), (20) und (21) gibt eine Beziehung (5) zwischen der Länge A der wirksamen Fläche 18 und der Wellenlänge X an, bei der die erforderliche Divergenz der Welle 2 erfolgt, welche eine optimale Anregung des Abschnitts 9 (Fig. 3) der Wand 4 des Behälters 5 in einem Bereich von Cx bis Q der Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Schallwellen 10 sichert. The solution of the system of equations (2), (20) and (21) specifies a relationship (5) between the length A of the effective surface 18 and the wavelength X, at which the required divergence of the wave 2 takes place, which optimally excites the Section 9 (FIG. 3) of the wall 4 of the container 5 secures in a range from Cx to Q of the propagation speeds of the sound waves 10.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung und deren Varianten mit verschiedenen Konstruktionen der Schalleiter 3 in Fig. 4 bis 9 haben eine elektronische Einrichtung die es gestattet, eine Kontrolle nur bei geringer (zeitlicher) Amplitudenschwankung der elektrischen Schwingungen des Generators 14 ( Fig. 3) auszuüben, durch die der Sender 1 erregt wird. Jede Amplitudenänderung der elektrischen Schwingungen des Generators 14 erfordert eine periodische Umstellung des Messgeräts 17 oder eine Änderung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 15, was die Leistungsfähigkeit und die Stabilität der Kontrolle beein-flusst. The device shown in FIG. 3 and its variants with different constructions of the sound conductor 3 in FIGS. 4 to 9 have an electronic device which makes it possible to check only when there is little (temporal) amplitude fluctuation in the electrical vibrations of the generator 14 (FIG. 3) exercise by which the transmitter 1 is excited. Every change in the amplitude of the electrical vibrations of the generator 14 requires a periodic changeover of the measuring device 17 or a change in the amplification factor of the amplifier 15, which influences the performance and the stability of the control.

Die Leistungsfähigkeit und die Stabilität der Kontrolle der Trennflächenlage der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit können durch Anwendung einer in Fig. 10 dargestellten Einrichtung erhöht werden. The performance and the stability of the control of the interface position of the media gas-liquid and liquid-liquid can be increased by using a device shown in FIG. 10.

Bei dieser Variante der Einrichtung wird aus den elektrischen Schwingungen des Generators 14 durch die Schaltungsanordnung 29 ein elektrisches Bezugssignal in analoger oder digitaler Form erzeugt; in der gleichen Form wird aus den elektrischen Signalen des Verstärkers 15 mittels des Signalformers 31 ein elektrisches Messignal erzeugt, das mit dem elektrischen Bezugssignal in der Vergleichseinheit 30 verglichen wird. Das 5 der Differenz oder dem Verhältnis der zu vergleichenden Signale proportionale Ausgangssignal der Vergleichseinheit 30 gelangt in das Messgerät 17. Dadurch, dass sich die Amplitudenschwankungen der elektrischen Schwingungen des Generators 14 gleichermassen auf den Wert des Mess- und des Bezugssi-io gnals auswirken, ist der Einfluss der genannten Instabilität auf die Kontrollergebnisse für Grenzfläche der Medien praktisch gleich Null. In this variant of the device, an electrical reference signal is generated in analog or digital form from the electrical vibrations of the generator 14 by the circuit arrangement 29; in the same form, an electrical measurement signal is generated from the electrical signals of the amplifier 15 by means of the signal shaper 31 and is compared with the electrical reference signal in the comparison unit 30. The output signal of the comparison unit 30, which is proportional to the difference or the ratio of the signals to be compared, reaches the measuring device 17. The fact that the amplitude fluctuations of the electrical vibrations of the generator 14 have an equal effect on the value of the measuring and the reference signal the influence of the above-mentioned instability on the control results for the interface of the media is practically zero.

Die beschriebene Vorrichtung in Verbindung mit den Varianten der Schalleiter gemäss Fig. 4 bis 9 arbeitet bei verschie-ls denen Amplitudenschwankungen der elektrischen Schwingungen des Generators 14 und bei Änderungen der Geschwindigkeit C der Schallwellen 10 des angeregten Abschnitts 9 der Wand 4 des Behälters 5 im Bereich von Q bis wirksam. Bei Änderung der Bedingungen für die Einführung der Welle 2 in 20 die Wand 4 durch die Kontaktfläche 19 des Schalleiters 3, die sowohl bei stationärem Betrieb der Einrichtung als auch bei einer Schnellkontrolle der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien möglich sind, kann sich jedoch, die Amplitude der Schallwellen 10 (Fig. 10) ändern. Verursacht werden können die Änderun-25 gen in den Einführungsbedingungen beispielsweise durch Unbeständigkeit der Dicke der Kontaktschmiere zwischen der Kontaktfläche 19 der Schalleiter 3 und 11 und der Wand 4 des Behälters 5, Unebenheiten auf der Oberfläche der Wand 4 bei der Schnellkontrolle sowie Rissigwerden, Ablösen und teilweise 30 Zerstörung der die Kontaktfläche 19 der Schalleiter 3,11 mit der Wand 4 des Behälters 5 bei stationärer Kontrolle der Trennfläche der Medien zusammenklebenden Kontaktschicht. Die genannten Änderungen verlangen eine periodische Umstellung des Signal-Formers 31 für das elektrische Messignal, wobei im 35 Zeitraum der Umstellung wesentliche Fehler bei der Kontrolle der Trennfläche der Medien auftreten können. The device described in connection with the variants of the sound conductor according to FIGS. 4 to 9 works in the case of various amplitude fluctuations in the electrical vibrations of the generator 14 and changes in the speed C of the sound waves 10 of the excited section 9 of the wall 4 of the container 5 in the region from Q to effective. When changing the conditions for the introduction of the shaft 2 in 20, the wall 4 through the contact surface 19 of the sound conductor 3, which are possible both during stationary operation of the device and during a quick check of the separating surface 8 (FIG. 1) of the media, may change however, change the amplitude of the sound waves 10 (Fig. 10). The changes in the introductory conditions can be caused, for example, by inconsistency in the thickness of the contact lubricant between the contact surface 19 of the sound conductors 3 and 11 and the wall 4 of the container 5, unevenness on the surface of the wall 4 during the quick check and cracking, detachment and partially 30 destruction of the contact surface 19 of the sound conductors 3.11 with the wall 4 of the container 5 with stationary control of the separating surface of the media sticking together. The changes mentioned require a periodic changeover of the signal shaper 31 for the electrical measurement signal, whereby substantial errors can occur in the control of the interface of the media during the changeover period.

Vermindert werden können Fehler solcher Art durch Anwendung des bei den in Fig. 11 und 12 dargestellten Einrichtungen realisierten Kontrollverfahrens für die Trennfläche der Me-40 dien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüssigkeit. Errors of this kind can be reduced by using the control method for the interface of the Me-40 serving as the gas-liquid and liquid-liquid in the devices shown in FIGS. 11 and 12.

Nach diesem Kontrollverfahren für die Trennfläche der Medien werden auf dem Abschnitt 9 der Wand 4 des Behälters 5 durch die akustische Welle 34 zusätzliche Schallwellen 38 angeregt, deren Dämpfung von derjenigen der durch die Primärwelle 45 2 angeregten Schallwellen 10 verschieden ist. Hierbei bewirkt die Änderung der Bedingungen für die Einführung der Wellen 2 und 34 in die Wand 4 ebenso wie die Amplitudenänderung der elektrischen Schwingungen des Generators 14 die gleichen Amplitudenänderungen der primär und der zusätzlich angeregten 50 Schallwellen 10,38. In Analogie dazu bewirkt die Änderung der Parameter der Kontaktfläche 19 im Schalleiter 11 eine gleiche Änderung der aus den in der Wand 4 primär angeregten Schallwellen 10 transformierten Schallwelle 13 und der aus den in der Wand 4 zusätzlich angeregten Schallwellen 38 transformierten 55 Schallwelle 36. According to this control method for the separating surface of the media, additional acoustic waves 38 are excited on section 9 of the wall 4 of the container 5 by the acoustic wave 34, the attenuation of which is different from that of the acoustic waves 10 excited by the primary wave 45 2. Here, the change in the conditions for the introduction of waves 2 and 34 into wall 4, as well as the change in amplitude of the electrical vibrations of generator 14, cause the same changes in amplitude of the primary and the additionally excited 50 sound waves 10, 38. In analogy to this, the change in the parameters of the contact surface 19 in the sound conductor 11 brings about an equal change in the sound wave 13 transformed from the sound waves 10 primarily excited in the wall 4 and the 55 sound wave 36 transformed from the sound waves 38 additionally excited in the wall 4.

Dank diesen Besonderheiten kann man auf die Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien 6 und 7 aus dem Amplitudenverhältnis der Schallwellen 10 (Fig. 11 und 12) und 38 schliessen, die durch die primäre akustische Welle 2 bzw. 34 hervorgerufen 60 wurden, und zwar unabhängig von den Änderungen der Bedingungen, die durch die Einführung der Wellen 2,34 über die Kontaktfläche 19 im Schalleiter 3 und die Transformation an der Kontaktfläche 19 des Schalleiters 11 bestimmt werden. Thanks to these special features, it is possible to infer the separation surface 8 (FIG. 1) of the media 6 and 7 from the amplitude ratio of the sound waves 10 (FIGS. 11 and 12) and 38, which were caused 60 by the primary acoustic wave 2 and 34, This is independent of the changes in the conditions which are determined by the introduction of the shafts 2, 34 via the contact surface 19 in the sound conductor 3 and the transformation on the contact surface 19 of the sound conductor 11.

Bei der in Fig. 11 gezeigten Einrichtung wird die Welle 34 in 63 die Wand 4 zur zusätzlichen Anregung der Schallwellen 38 durch einen zusätzlichen Strahler 33 eingeführt. Er ist mit seiner wirksamen Fläche, die mit der zusätzlichen wirksamen Fläche 32 des Schalleiters 3 vereinigt ist, bezüglich der Kontaktfläche In the device shown in FIG. 11, the shaft 34 is introduced into 63 the wall 4 for the additional excitation of the sound waves 38 by an additional radiator 33. It is with its effective area, which is combined with the additional effective area 32 of the sound conductor 3, with respect to the contact area

13 627 840 13 627 840

19 unter einem Winkel y orientiert, der aus der die Gleichheits- Teils 40 der akustischen Welle des Senders 1 von der Refle-bedingung für die Geschwindigkeit der Spur der Welle 34 auf xionsfläche 39 des Schalleiters 3 erzeugt, die bezüglich der wirk-der Wand und die Geschwindigkeit der mechanischen Schwin- samen Fläche 18 in einem Winkel ß geneigt ist, der aus den gungen 38 erfüllenden Beziehung (7) gewählt wird. Die Einfüh- Beziehungen (7) und (9) als rung der Welle 34 in die Wand 4 erfolgt hierbei unter dem 5 ^ 19 oriented at an angle y, from which the equality part 40 of the acoustic wave of the transmitter 1 generates the reflection condition for the speed of the track of the wave 34 on the xions surface 39 of the sound conductor 3, which with respect to the effective wall and the speed of the mechanical floating surface 18 is inclined at an angle β which is chosen from the relationship 38 (7) which satisfies the requirements. The insertion relationships (7) and (9) as the shaft 34 into the wall 4 take place here under the 5 ^

genannten Winkel y. —— +y—8 called angle y. —— + y — 8

Die aus den primär angeregten Schallwellen 10 transformierte Schallwelle 13 im Schalleiter 11 breitet sich unter dem bestimmt wird. Der andere Teil der akustischen Welle 2 vom Winkel 0 bezüglich der Normale zur Kontaktfläche 19 aus und Sender 1 wird in die Wand 4 unter dem Winkel 0 eingeführt gelangt in den Hauptempfänger 12 normal zu seiner wirksamen i0 und zusätzlich zur primären Anregung der mechanischen Fläche. Die aus den in der Wand 4 zusätzlich angeregten Schall- Schwingungen 10 in der Wand 4 auf dem Abschnitt g ausge-wellen 38 transformierte Schallwelle 36 pflanzt sichim Schallei- nutzt. Im Schalleiter 11 werden die primär angeregten Schall-ter 11 unter dem Winkel y bezüglich der Normale zu seiner wellen 10 in eine akustische Hauptwelle 13 transformiert, die The sound wave 13 transformed in the sound conductor 11 from the primarily excited sound waves 10 spreads under which is determined. The other part of the acoustic wave 2 from the angle 0 with respect to the normal to the contact surface 19 and the transmitter 1 is introduced into the wall 4 at the angle 0 and reaches the main receiver 12 normally for its effective i0 and in addition to the primary excitation of the mechanical surface. The sound wave 36 transformed from the acoustic vibrations 10 additionally excited in the wall 4 in the wall 4 on the section g 38 is used in the sound. In the sound conductor 11, the primarily excited sounds 11 are transformed at an angle y with respect to the normal to its waves 10 into an acoustic main wave 13 which

Kontaktfläche 19 und gelangt in den zusätzlichen Empfänger 35 sich unter dem Winkel 0 bezüglich der Normale zu dessen normal zu seiner wirksamen Fläche. 15 Kontaktfläche 19 ausbreitet. Die zusätzlich angeregten Schall- Contact surface 19 and enters the additional receiver 35 at an angle 0 with respect to the normal to its normal to its effective area. 15 contact surface 19 spreads. The additionally excited sound

Aus den über den Hauptverstärker 15 erhaltenen elektri- wellen 38 werden im Schalleiter 11 in eine Schallwelle 36 trans-schen Signalen des Hauptempfängers 12 erzeugt der Signal-For- formiert, die sich unter dem Winkel y bezüglich der Normale mer 31 einelektrisches Messignale (in digitaler oder analoger zur Kontaktfläche 19 in Richtung der Reflexionsfläche 39 fort-Form), dessen Amplitude der Amplitude der primär angeregten pflanzt. Von der letzteren wird die Welle 36 reflektiert und Schallwelle 10 proportional ist, die am Anbringungsort des 20 gelangt in Form zusätzlicher Schallwelle 41 in den Empfänger Schalleiters 11 eintrifft. Die Schaltungsanordnung 29 erzeugt 12 normal zu dessen wirksamer Fläche. From the electrical waves 38 obtained via the main amplifier 15, trans-signals from the main receiver 12 are generated in the sound conductor 11 into a sound wave 36 in a sound wave 36, which signals form electrical signals (in digital or more analogous to the contact surface 19 in the direction of the reflection surface 39), the amplitude of which plants the amplitude of the primarily excited one. From the latter, the wave 36 is reflected and sound wave 10 is proportional, which arrives at the mounting location of the 20 in the form of additional sound wave 41 in the receiver sound conductor 11. The circuit arrangement 29 generates 12 normal to its effective area.

aus den über den zusätzlichen Verstärker 37 eintreffenden elek- Die zusätzlich angeregten Schallwellen 38 weisen eine Aus-trischen Signalen des zusätzlichen Empfängers 35 ein elektri- breitungsgeschwindigkeit C6 auf der Wand 4 auf, die von der sches Bezugssignal, dessen Amplitude der Amplitude der zu- Geschwindigkeit C der primär angeregten Schallwellen 10 versätzlich angeregten Schallwelle 38 am Anbringungsort des 25 schieden ist, wie bereits erläutert worden ist (im Ausführungs-Schalleiters 11 proportional ist. Hierbei werden das elektrische beispiel der in Fig. 12 gezeigten Einrichtung ist C6 > C). Bei Bezugs- und Messignal aus den Einheiten 29 und 31 in gleichem einem bestimmten Weg der Schallwellen 10 längs der Wand 4, Masse von den Instabilitäten beeinflusst, die auf den Kontakt- gelangen daher die akustische Primär- und Sekundärwelle 13, flächen 19 des Schalleiters 3 bei der Einführung der Wellen 2 41 in den Empfänger 12 mit einer zeitlichen Verschiebung At und 34 und des Schalleiters 11 bei der Transformation der 30 gegeneinander, die die Dauer x der impulsamplituden-modu-Schallwellen 10,38 der primären und sekundären Anregung lierten elektrischen Schwingungen des Generators 14, die am auftreten. Infolgedessen ist das Ausgangssignal der Vergleichs- Sender 1 eintreffen, wesent ch übersteigt. Infolgedessen sind das einheit 30, das aus dem darin eingetroffenen elektrischen Mess- elektrische Primär- und das elektrische Sekundärsignal des und Bezugssignal gewonnen wird, dem Verhältnis dieser Signale Empfängers 12, deren Amplitude den Amplituden der primär proportional und von den genannten Instabilitäten unabhängig. 35 und sekundär angeregten Schallwellen 10,38 proportional sind, The additionally excited sound waves 38 have an Aus-trischen signals of the additional receiver 35 an electrical propagation speed C6 on the wall 4 which is different from the reference signal, the amplitude of the amplitude of the speed C of the primary excited sound waves 10 is separately excited sound wave 38 at the mounting location of the 25, as has already been explained (is proportional in the execution sound conductor 11. Here, the electrical example of the device shown in Fig. 12 is C6> C). With reference and measurement signal from the units 29 and 31 in the same way in a certain path of the sound waves 10 along the wall 4, mass influenced by the instabilities which therefore reach the contact, the acoustic primary and secondary waves 13, surfaces 19 of the sound conductor 3 when the waves 2 41 are introduced into the receiver 12 with a time shift At and 34 and the sound conductor 11 during the transformation of the 30 against one another, the duration x of the pulse-amplitude-modulated sound waves 10, 38 of the primary and secondary excitation-induced electrical vibrations of the generator 14, which occur on. As a result, the output signal of the comparison transmitter 1 arrive, significantly exceeds ch. As a result, the unit 30, which is obtained from the incoming electrical measurement, primary and secondary electrical signals of the reference signal, and the ratio of these signals to the receiver 12, whose amplitude is primarily proportional to the amplitudes and independent of the instabilities mentioned. 35 and secondary excited sound waves 10,38 are proportional,

Das die Schallwellen 10,38 der primären und sekundären zeitlich getrennt. That the sound waves 10, 38 of the primary and secondary are separated in time.

Anregung eine unterschiedliche Dämpfung in der Wand 4 des Die Signale des Empfängers 12 gelangen über den gemein- Excitation a different attenuation in the wall 4 of the The signals of the receiver 12 pass through the

Behälters 5 aufweisen, die durch die Ableitung eines Teiles ih- samen Verstärker 15 auf die Eingänge der Torschaltungen 42 rer Energie in das die Innenfläche des schwingenden Abschnitts und 43, an deren Steuereingängen Steuersignale vom Ausgang 9 dieser Wand 4 berührende Medium 16 bedingt ist, trägt das 40 der Steuerschaltung 44 eintreffen. Hierbei entspricht der in die Ausgangssignal der Vergleichseinheit 30 in sich eine eindeutige Torschaltung 42 kommende Impuls dem zeitlichen Verlauf des Information über die Lage der Trennfläche 8 ( Fig. 1) der Me- Hauptsignals und der in die Einheit 43 kommende - dem zeitli-dien 6 und 7 in dem zu kontrollierenden Behälter 5, was durch chen Verlauf des Bezugssignals. Have container 5, which carries a portion of its amplifier 15 to the inputs of the gate circuits 42 rer energy into the inner surface of the vibrating section 43 and 43, at the control inputs of which control signals from the output 9 of this wall 4 is caused by the medium 16 the 40 of the control circuit 44 arrive. In this case, the impulse coming into the output signal of the comparison unit 30, a unique gate circuit 42, corresponds to the time course of the information about the position of the interface 8 (FIG. 1) of the main measurement signal and that coming into the unit 43 - the time line 6 and 7 in the container 5 to be checked, which is due to the course of the reference signal.

das Messgerät 17 festgestellt wird. Das elektrische Primär- und Sekundärsignal, die in den Tor- the measuring device 17 is determined. The electrical primary and secondary signals that are

Die Vereinigung der Einführungszone für die Primär- und 45 Schaltungen 42 bzw. 43 abgetrennt werden, gelangen in den Sekundärwelle 2 bzw. 34 auf der Kontaktfläche 19 des Schallei- Signalformer 31 für ein elektrisches Messignal und in der Schalters 3 und der Zonen für die Transformation der Schallwellen tungsanordnung 29 für ein elektrisches Bezugssignal und wer-10,38 der primären und sekundären Anregung auf der Kon- den dann auf die Eingänge der Vergleichseinheit 30 gegeben, taktfläche 19 des Schalleiters 11 in die akustische Hauptwelle Vom Ausgang der letzteren wird das eine eindeutige Informa-13 und die sekundäre Welle 36 ist durch die Wahl der Entfer- 50 tion über die zu kontrollierende Trennfläche der Medien enthal-nung E zwischen den Projektionen der Mittelpunkte der wirksa- tende Signal in das Messgerät 17 geliefert. The union of the lead-in zone for the primary and 45 circuits 42 and 43 are separated, get into the secondary shaft 2 and 34 on the contact surface 19 of the Schallei signal former 31 for an electrical measurement signal and in the switch 3 and the zones for the transformation the sound wave arrangement 29 for an electrical reference signal and who are given the primary and secondary excitation on the capacitor then to the inputs of the comparison unit 30, tactile surface 19 of the sound conductor 11 into the main acoustic wave. From the output of the latter, this becomes a clear one Informa-13 and the secondary shaft 36 are delivered to the measuring device 17 by the choice of the distance 50 over the separating surface of the media containment E to be checked between the projections of the center points.

men Haupt- und zusätzlichen Fläche 18 bzw. 32 auf die Kon- Das vorstehend beschriebene Kontrollverfahren für die taktfläche 19 und der Höhen H ! und H2 der Anordnung dieser Trennflächenanlage der Medien in einschichtigen Behältern geMittelpunkte von der Kontaktfläche 19 gemäss Beziehung (8) währleistet eine Kontrolle mit hoher Genauigkeit und Stabilität gegeben. 55 beim Dauerbetrieb. Gleichzeitig gestattet das gesamte Verfah- The main and additional areas 18 and 32 on the con The control method described above for the tact area 19 and the heights H! and H2 the arrangement of this interface of the media in single-layer containers centered on the contact surface 19 in accordance with relationship (8) ensures control with high accuracy and stability. 55 in continuous operation. At the same time, the entire process

Zwar gewährleistet die betreffende Vorrichtung bei verhält- ren, Fehler zu reduzieren, die durch die Instabilität der Einfüh-nismässiger Einfachheit der elektronischen Einrichtung eine ef- rung der akustischen Welle in die Wand und der Transformation fektive Beseitigung des Einflusses der genannten Instabilitäten, der in der Wand des Behälters angeregten Schallwellen an der es sind jedoch zeitliche Änderungen der Transformationseigen- Kontaktfläche des Schalleiters, auf der der Empfänger angeord-schaften der Sender möglich, was die Entstehung der entspre- 60 net ist, bedingt sind. Im oben beschriebenen Verfahren können chenden Fehler verursachen kann. aber Fehler auftreten, die durch eine Eigenfrequenzänderung The device in question ensures, in the case of certain, errors that are reduced by the instability of the simplicity of the electronic device, the acoustic wave being created in the wall and the transformation effectively eliminating the influence of the instabilities mentioned in the Wall of the container of excited sound waves, however, there are changes over time in the transformation-specific contact surface of the sound conductor, on which the receiver arranges the transmitter, which is why the corresponding 60 is created. In the procedure described above, it can cause errors. but errors occur due to a change in natural frequency

Verringert werden können diese Fehler durch Anwendung der mechanischen Eigenschwingungen auf dem angeregten Ab-des beschriebenen, bei der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung schnitt der Wand des Behälters bei verschiedenen Lagen der mit einem Sender 1, einem Empfänger 12 und einer komplexe- Trennfläche der Medien in diesem Behälter hervorgerufen ren elektronischen Vorrichtung realisierten Verfahrens. Hier 65 werden. These errors can be reduced by using the mechanical natural vibrations on the excited device described in the device shown in FIG. 12, the wall of the container cut at different positions with a transmitter 1, a receiver 12 and a complex separating surface of the media in this container evoked the electronic device realized process. Turn 65 here.

wird die zusätzliche, in die Wand 4 unter dem Winkel eingeführte Welle 34, mit der in dieser Wand 4 die sekundären Schallwel- Diese Fehler lässt dasjenige Kontrollverfahren für die len 38 zusätzlich angeregt werden, durch eine Reflexion eines Trennfläche der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüs the additional shaft 34, which is inserted into the wall 4 at an angle, with which the secondary sound wave is added in this wall 4. This error allows the control method for the len 38 to be additionally excited by a reflection of a separating surface of the media gas-liquid and liquid -Flux

627 840 14 627 840 14

sigkeit in einschichtigen Behältern verringern, welches mittels in der Tabelle 2 aufgeführt. Eine derartige Ausführung der der in Fig. 13 wiedergegebenen Einrichtung verwirklicht wird. Schalleiter 3 und 11 bewirkt eine akustische Dämpfung des Sen-Nach diesem Verfahren wird der Abschnitt 9 der Wand 4 ders 1 und des Empfängers 12 mit entsprechender Erweiterung des Behälters 5 durch eine akustische Stosswelle 2 periodisch der Grenzen des Strahlungs- und des Empfangsspektrums für angeregt, deren Spektrum einen Frequenzbereich aufweist, der 5 eine akustische Welle 2,13. Die Verringerung der Grösse der grösser als der Frequenzbereich der Schallwellen 10 der Wand 4 akustischen Impedanz der Schalleiter 3 und 11, die von dem des Behälters 5 bei verschiedenen Lagen der Trennfläche 8 (Fig. Material abhängt, aus dem sie hergestellt sind, ergibt auch eine 1) der Medien 6 und 7 in bezug auf den schwingenden Abschnitt gegenüber der akustischen Impedanz des Senders 1 und des 9 (Fig. 13) der Wand 4 ist. Hierbei wird auf den Sender 1 mit Empfängers 12 verminderte Spektralbreite. Die Art des Mate-den ein breites Spektrum aufweisenden Impulsen aus der Ein- i0 rials der Schalleiter 3,11 und dementsprechend seine Impedanz heit 45 eingewirkt, die den Leistungsverstärker 46 durchlaufen. (s. Tabelle 2) werden hierbei in Abhängigkeit von der gemäss Diese Impulse haben die Form rechteckiger Videoimpulse mi der Beziehung (11) erforderlichen Spektralbreite eingestellt, einer durch die Beziehung (10) definierten Dauer xa. Infolge- Das beschriebene Verfahren gestattet eine Kontrolle der dessen strahlt der Sender 1 in den Schalleiter 3 ein Spektrum Trennfläche der Medien und der Art der Flüssigkeit beim Ver-von Ultraschallschwingungen ab, das sämtliche Werte der sich 15 lauf der Trennfläche der Flüssigkeiten ober- oder unterhalb des ändernden Frequenzen der Schallwelle 10 in der Wand 4 bei schwingenden Abschnitts der Behälterwand (im Falle der Me-verschiedenen Lagen der zu kontrollierenden Grenzfläche 8 dien Gas-Flüssigkeit - beim Verlauf der Trennfläche oberhalb (Fig. 1) der Medien umfasst. dieses Abschnitts). Jedoch können bei Temperaturänderung Reduce liquid in single-layer containers, which is listed in Table 2. Such an embodiment of the device shown in FIG. 13 is realized. Sound conductors 3 and 11 cause an acoustic damping of the sensor. According to this method, the section 9 of the wall 4, the receiver 1 and the receiver 12 is periodically excited with an appropriate expansion of the container 5 by an acoustic shock wave 2 for the limits of the radiation and reception spectrum, whose spectrum has a frequency range that 5 an acoustic wave 2.13. The reduction in the size of the greater than the frequency range of the sound waves 10 of the wall 4 acoustic impedance of the sound conductors 3 and 11, which depends on that of the container 5 at different positions of the separating surface 8 (FIG. Material from which they are made, also results in a 1) of media 6 and 7 with respect to the vibrating section relative to the acoustic impedance of transmitter 1 and 9 (FIG. 13) of wall 4. Here, the spectral width is reduced to the transmitter 1 with the receiver 12. The type of mate-impulses having a broad spectrum from the inputs of the sound conductors 3, 11 and accordingly its impedance 45 acted upon, which pass through the power amplifier 46. (see Table 2) are set depending on the spectral width required according to These pulses have the shape of rectangular video pulses with the relationship (11), a duration xa defined by the relationship (10). As a result of the method described, the transmitter 1 emits a spectrum of the separating surface of the media and the type of liquid when ultrasonic vibrations are emitted, which all values of the flow of the separating surface of the liquids above or below of the changing frequencies of the sound wave 10 in the wall 4 in the case of a vibrating section of the container wall (in the case of the different positions of the interface 8 to be checked, the gas-liquid comprises - in the course of the separating surface above (FIG. 1) the media. this section) . However, when the temperature changes

Das Impulssignal des Empfängers 12 weist eine Amplitude noch Fehler bei der Kontrolle auftreten. Deren Wert wird im auf, die von der Lage der zu kontrollierenden Trennfläche 8 20 wesentlichen durch die Temperaturabhängigkeit der Ausbrei-(Fig. 1 ) der Medien abhängt. Darüberhinaus hängt die Frequenz tungsgeschwindigkeit der Welle akustischer Schwingungen in f der elektrischen Schwingungen von der Art des den Abschnitt den Schalleitern bestimmt. The pulse signal of the receiver 12 has an amplitude and errors still occur during the control. The value of which is dependent on the position of the separating surface 8 20 to be checked essentially by the temperature dependence of the spreading (FIG. 1) of the media. In addition, the frequency of the wave of acoustic vibrations in f of the electrical vibrations depends on the type of section which determines the sound conductors.

9 der Wand 4 des Behälters 5 berührenden Mediums 16 (Fig. Die Temperaturfehler können durch Anwendung der in Fig. 9 of the medium 4 contacting the wall 4 of the container 5 (FIG.

13) ab. 3 bis 13 dargestellten Kontrolleinrichtungen für die Trennflä- 13). 3 to 13 shown control devices for the interface

Die genannte Frequenz f wird in der Frequenzmesseinheit 25 chenlage der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-FIüssig-47 für elektrische Signale gemessen, zu welcher das Signal aus keit bei Benutzung der in Fig. 14 bis 20 wiedergegebenen Kon-dem Empfänger 12 über den Verstärker 15 geliefert wird, und struktionen der Schalleiter erheblich verringert werden. The frequency f mentioned is measured in the frequency measuring unit 25 position of the media gas-liquid and liquid-liquid-47 for electrical signals, at which the signal from speed when using the capacitor 12 shown in FIGS. 14 to 20 via the amplifier 15 is supplied, and the structures of the sound conductor are significantly reduced.

nach der gemessenen Frequenz wird die Art der Flüssigkeit (die Die Verringerung der Temperaturfehler wird dadurch ge-beispielsweise durch den Wert ihrer akustischen Impedanz cha- währleistet, dass die Schalleiter 3,11 auf der Basis von wässri-rakterisiert ist) bei Lage der Trennfläche 8 (Fig. 1) der Medien 30 gen alkoholischen Lösungen, alkalischen Lösungen, Säurelö-ober- oder unterhalb des schwingenden Abschnitts 9 der Wand sungen, oder Salzlösungen anorganischer Säuren ausgeführt 4 (Fig. 13) des Behälters 5 beurteilt. sind bei denen die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindig- the type of liquid (the reduction in temperature errors is ensured, for example, by the value of its acoustic impedance, that the sound conductor 3, 11 is water-characterized on the basis of the measured frequency) with the position of the interface 8 (Fig. 1) of the media 30 gene alcoholic solutions, alkaline solutions, acid solutions above or below the vibrating section 9 of the wall solutions, or salt solutions of inorganic acids executed 4 (Fig. 13) of the container 5 assessed. where the dependence of the speed of propagation

Aus den Impulssignalen des Empfängers 12 wird in dem keit C der Schallwelle 2,13 von der Temperatur t nahezu qua-Signalformer 31 ein Messignal erzeugt, dessen Wert der Ampli- dratisch ist: From the pulse signals of the receiver 12, a measurement signal is generated in the speed C of the sound wave 2, 13 from the temperature t almost qua-signal former 31, the value of which is the amplitude:

tude der genannten Impulssignale proportional ist. Darüber hin- 35 tude of the pulse signals mentioned is proportional. In addition, 35

aus wird aus den am Ausgang des Leistungsverstärkers 46 ent- £ _ £ r _ -14 \z~j (2 z 1 out is made from the at the output of the power amplifier 46 - £ _ £ r _ -14 \ z ~ j (2 z 1

nommenen Videoimpulsen mit Hilfe der Schaltungsanordnung 3 3 M L ' 0) —5 ' video pulses taken using the circuit arrangement 3 3 M L '0) —5'

29 ein elektrisches Bezugssignal erzeugt. Das letztere und das 29 generates an electrical reference signal. The latter and that

Messignal gelangen in die Vergleichseinheit 30, deren Aus- wobei C3max der Maximalwert der Ausbreitungsgeschwindigkeit gangssignal eine Information über die zu kontrollierende Trenn- 40 der Schallwelle 2,13 in einer wässrigen Lösung bei t = t0 ist. fläche 8 (Fig. 1) der Medien liefert und durch das Messgerät 17 Hierbei wird die Lösungskonzentration q derart gewählt, dass (Fig. 13) festgehalten wird. der Maximalwert C3rnax der Ausbreitungsgeschwindigkeit im The measurement signal reaches the comparison unit 30, the output of which, C3max, the maximum value of the propagation speed output signal, is information about the separation of the sound wave 2, 13 to be checked in an aqueous solution at t = t0. Surface 8 (Fig. 1) of the media supplies and by the measuring device 17 Here, the solution concentration q is selected such that (Fig. 13) is recorded. the maximum value C3rnax of the propagation speed in

Die beschriebene Variante des Verfahrens sorgt für eine Bereich der mittleren Temperatur t0 der Wand 4 des Behälters 5 wirksame Verringerung des Einflusses der Frequenzänderungen liegt. Infolgedessen weist die Geschwindigkeit der Schallwelle der Schallwellen die durch unterschiedliche Lagen der zu kon- 45 im Schalleiter 3 im Arbeitsbereich für die Temperaturen t sehr trollierenden Trennfläche der Medien hervorgerufen werden, geringe Änderungen auf, die beispielsweise bei einer Tempera-und für eine zusätzliche Kontrolle der Art der Flüssigkeit bei turabweichung vom mittleren Wert t0 um ± 20 °C einen Wert konstantem Querschnitt des schwingenden Wandabschnitts. Je- nicht grösser als 0,6 % ausmachen. Dies gestattet es, die Kon-doch können bei Querschnittsänderungen des schwingenden trollgenauigkeit für die Trennfläche der Medien beträchtlich zu Wandabschnitts in weiten Grenzen, die eine Frequenzänderung so erhöhen. The variant of the method described ensures a range of the mean temperature t0 of the wall 4 of the container 5, effectively reducing the influence of the frequency changes. As a result, the speed of the sound wave of the sound waves, which are caused by different positions of the separating surface of the media, which is very trolling in the sound conductor 3 in the working area for the temperatures t, has slight changes, which occur, for example, in the case of a temperature control and for additional control of the Type of liquid with door deviation from the mean value t0 by ± 20 ° C a value of constant cross-section of the vibrating wall section. Do not make more than 0.6%. This allows the con- nections to change considerably in cross-section of the vibrating troll accuracy for the interface of the media to wall sections within wide limits, which increase a frequency change.

der mechanischen Schwingungen in einem weiteren Bereich als Das vorstehend beschriebene Kontrollverfahren für die bei Änderung der Lage der Trennfläche der Medien im Behälter Trennfläche der Medien Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüs-bewirken, bei der Kontrolle der letzteren Fehler entstehen. sigkeit in einschichtigen Behältern, das mittels den in Fig. 3 bis of the mechanical vibrations in a wider range than The control method described above for the gas-liquid and liquid-flow effects when changing the position of the separating surface of the media in the container, in the control of the latter, errors occur. liquid in single-layer containers, which by means of the in Fig. 3 to

Die Verringerung dieser Fehler wird durch ein Kontrollver- 20 dargestellten Einrichtungen verwirklicht wird, gewährleistet fahren für die Trennflächenlage der Medien Gas-Flüssigkeit 55 eine kontaktlose, automatische Kontrolle der Trennfläche der und Flüssigkeit-Flüssigkeit gewährleistet, das mittels der auch in Medien in Behältern in der Metallurgie, Aufbereitungstechnik, Fig. 13 dargestellten Einrichtung verwirklicht wird. in der Erdöl-, Lebensmittelindustrie und anderen Industrie- The reduction of these errors is realized by a control device, which ensures that the interface surface of the media gas-liquid 55 ensures a contactless, automatic control of the interface of the liquid and liquid, which is also ensured by means of media in containers in the Metallurgy, processing technology, Fig. 13 shown device is realized. in the petroleum, food and other industrial

Gemäss diesem Verfahren wird der Abschnitt 9 der Wand 4 zweigen. According to this method, section 9 of wall 4 will branch.

des Behälters 5 durch eine akustische Stosswelle 2 periodisch Es weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber den bekannten angeregt, deren relative Spektralbreite gemäss Beziehung (11) 60 Verfahren und Vorrichtungen auf. of the container 5 by an acoustic shock wave 2 periodically. It has a number of advantages compared to the known ones, the relative spectral width of which according to relation (11) 60 methods and devices.

gleich oder grösser als die relativ Dickenänderung des schwin- Das oben beschriebene Verfahren und die Einrichtung ge- equal to or greater than the relative change in thickness of the vibrating

genden Abschnitts 9 der Wand 4 des Behälters 5 gewählt wird. stattet es, die Fehler der Kontrolle der Trennflächenlage der Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Schalleiter 3 und 11 Medien in aus einschichtigen Wänden aufgebauten Behältern aus Schmelzquarz, Porzellan, Silikatglas, Blei, Zinn oder Blei- beträchtlich zu verringern und dadurch die Kontrollgenauigkeit Zinn-Legierungen mit akustischer Impedanz im Bereich von 0,3 « und -Zuverlässigkeit zu erhöhen. section 9 of the wall 4 of the container 5 is selected. it is possible to considerably reduce the errors in the control of the interface position of the die. This ensures that the switching conductors 3 and 11 media in containers made of quartz, porcelain, silicate glass, lead, tin or lead, which are built up from single-layer walls, are considerably reduced and the checking accuracy of tin Increase alloys with acoustic impedance in the range of 0.3 "and reliability.

bis 1,7 der akustischen Impedanz des Senders 1 und des Emp- Erstens schliesst das Verfahren vollkommen die Fehler der fängers 12 für eine Schallwelle ausgeführt sind. Die konkreten Kontrolle der Trennfläche Gas-Flüssigkeit und Flüssigkeit-Flüs-Materialien, aus denen die Schalleiter 3,11 hergestellt sind, sind sigkeit aus, die durch eine Diffraktionsdivergenz der Schallwelle up to 1.7 the acoustic impedance of the transmitter 1 and the Emp- First, the method completely closes the errors of the catcher 12 are executed for a sound wave. The concrete control of the interface gas-liquid and liquid-flow materials from which the sound conductors 3, 11 are made are liquid, caused by a diffraction divergence of the sound wave

in Medien hervorgerufen werden, deren Grenze im Behälter kontrolliert wird, weil hier die Notwendigkeit einer Registrierung der sich in den genannten Medien fortpflanzenden Welle entfällt, während die Streuung der sich in der Behälterwand ausbreitenden und erfindungsgemäss zu registrierenden mechanischen Schwingungen sehr wenig zur Geltung kommt und die Kontrollgeschwindigkeit praktisch nicht beeinflusst. are caused in media, the limit of which is controlled in the container, because there is no need to register the wave propagating in the media mentioned, while the scattering of the mechanical vibrations propagating in the container wall and to be registered according to the invention is very little effective and the Control speed practically not affected.

Zweitens erlaubt das oben beschriebene Verfahren, die Fehler vollständig zu beseitigen, die durch eine beträchtliche Streuung der sich in flüssigen Medien ausbreitenden Schallwelle bedingt sind, deren Trennfläche kontrolliert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass im vorliegenden Verfahren asl Parameter, nach dem die Trennfläche der Medien beurteilt wird, die Amplitude der aus mechanischen Schwingungen transformierten Schallwelle gewählt ist, die sich über die Behälterwand ausbreiten, während die Ausbreitung dieser Schwingungen von der Secondly, the method described above makes it possible to completely eliminate the errors which are caused by a considerable spread of the sound wave propagating in liquid media, the interface of which is controlled. This is achieved in that in the present method asl parameters, according to which the separation surface of the media is assessed, the amplitude of the sound wave transformed from mechanical vibrations is selected, which propagate over the container wall, while the propagation of these vibrations from the

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Streuung der Schallwelle in den flüssigen, den zu kontrollierenden Behälter ausfüllenden Medien abhängig ist. Scattering of the sound wave in the liquid media filling the container to be checked is dependent.

Darüber hinaus weist die Einrichtung zur Verwirklichung des oben beschriebenen Verfahrens eine wesentliche konstruk-5 tive Vereinfachung durch Ermöglichung der Ausnutzung eines Strahlers geringerer Abmessungen und eines viel leistungsschwächeren Generators für elektrische Schwingungen auf. Dies wird durch Wegfall der Notwendigkeit einer sprunghaften Leistungssteigerung bei der Schallwelle gewährleistet, was bei der io bekannten Einrichtung zur Gewährleistung des Durchganges der Schallwelle durch umfangreiche industrielle Behälter der Fall ist. Dieser Wegfall ist dadurch bedingt, dass der Empfang der akustischen Informationswelle durch einen Empfänger auf dem Abschnitt geschieht, der vom Einführungsabschnitt der 15 Schallwelle praktisch um mindestens eine Grössenordnung weniger gegenüber dem Querschnitt des Behälters entfernt ist. In addition, the device for realizing the method described above has a significant design simplification by enabling the use of a radiator of smaller dimensions and a much less powerful generator for electrical vibrations. This is ensured by eliminating the need for an abrupt increase in power for the sound wave, which is the case with the known device for ensuring the passage of the sound wave through extensive industrial containers. This elimination is due to the fact that the reception of the acoustic information wave occurs through a receiver on the section which is practically at least an order of magnitude less from the cross-section of the container from the insertion section of the sound wave.

C C.

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

CH878676A 1975-07-11 1976-07-08 Method and device for monitoring the position of gas/liquid and liquid/liquid interfaces of media in a container CH627840A5 (en)

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SU2161351 1975-08-11

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