CS243980B1 - Probe for acoustical and optical measuring - Google Patents
Probe for acoustical and optical measuring Download PDFInfo
- Publication number
- CS243980B1 CS243980B1 CS839693A CS969383A CS243980B1 CS 243980 B1 CS243980 B1 CS 243980B1 CS 839693 A CS839693 A CS 839693A CS 969383 A CS969383 A CS 969383A CS 243980 B1 CS243980 B1 CS 243980B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- probe
- transducers
- acoustic
- measurements
- separated
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 29
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 210000000613 ear canal Anatomy 0.000 abstract description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007613 slurry method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Sonda sestává z elektroakustických měničů (1, 1'). oddělených zvukovody nebo zpoždovacími linkami (2. 2') v uspořádání na průchod nebo odraz. Elektroakustické měniče jsou zaměnitelné optoelektrickými měniči, oddělených světlovody nebo okénky. Sonda s obojími typy měničů má stejný materiál pláště (5) s trubkou (4) ve tvaru ladičky. Uvnitř pláště (5) je vestavěno teplomerné čidlo (7). Sonda ^e zejména vhodná k použití v polymeračnich reaktorech, biotechnologických autoklávech a fermentorech.The probe consists of electroacoustic transducers (1, 1 '). separated by ear canals or delay lines (2, 2 ') in the arrangement for passage or reflection. Electroacoustic the transducers are interchangeable with optoelectric inverters separated by light guides or portholes. Probe with both drive types has the same jacket material (5) with the tube (4) in the shape of a tuner. Inside the Sheath (5) a thermometer sensor (7) is installed. In particular, the probe is suitable for use in polymerization reactors, biotechnological autoclaves and fermenters.
Description
Sonda pro akustická a optická měřeníProbe for acoustic and optical measurements
Sonda sestává z elektroakustických měničů (1, 1'). oddělených zvukovody nebo zpoždovacími linkami (2. 2') v uspořádání na průchod nebo odraz. Elektroakustické měniče jsou zaměnitelné optoelektrickými měniči, oddělených světlovody nebo okénky. Sonda s obojími typy měničů má stejný materiál pláště (5) s trubkou (4) ve tvaru ladičky. Uvnitř pláště (5) je vestavěno teplomerné čidlo (7).The probe consists of electroacoustic transducers (1, 1 '). separated by horns or delay lines (2, 2 ') in a passage or reflection configuration. Electroacoustic transducers are interchangeable by optoelectric transducers, separated by light guides or windows. The probe with both types of transducers has the same housing material (5) with the tuner tube (4). A thermometer sensor (7) is built inside the housing (5).
Sonda ^e zejména vhodná k použití v polymeračnich reaktorech, biotechnologických autoklávech a fermentorech.The probe is particularly suitable for use in polymerization reactors, biotechnological autoclaves and fermenters.
243 980 (11) (Bl) (51) Int Cl.243 980 (11) (B1) (51) Int Cl.
G 01 N 25/00, G 01 D 5/58G01N 25/00, G01D 5/58
245 980245 980
- 1 243 980- 1 243 980
Vynález se týká sondy pro akustidká a optická měření v reaktorech, autoklávech a fermentorech.The invention relates to a probe for acoustic and optical measurements in reactors, autoclaves and fermenters.
Měření akustických či Teologických a optických vlastností reagujících systémů, například v polymeračních reaktorech a biotechnologických autoklávech či fermentorech, umožňuje teoreticky jejich úplný popis v průběhu reakce/a tedy i maximální optimalizaci použité technologie včetně jejího zpětného řízení.Measurement of acoustic or theological and optical properties of reacting systems, for example in polymerization reactors and biotechnological autoclaves or fermenters, allows theoretically their full description during the reaction / and thus also maximum optimization of the technology used including its control.
Dosud se ve výzkumné a průmyslové praxi tato měření téměř neprovádí nebo se provádí odděleně jednoúčelovými měřícími sondami. Jsou známy sondy pro akustická či Teologická měření viskozity v nízkofrekvenčním oboru, dále různé typy ultrazvukových sond nebo jednoúčelové sondy pro kvazistatická měření tlaku. Sondy pro optická měření jsou známy v jednoúčelovém provedení, například se světlovody zvláště pro lékařské aplikace. Pro optická měření v reaktorech, autoklávech či fermentorech se dosud vesměe používá vzorkovacích zařízení a mimo reaktor umístěných sond či přesněji optických komůrek jak jsou známy ze zařízení pro konvenční optickou' spektroskopii, kapalinovou či plynovou chromatografii a tak podobně. Nedostatky výše popsaných sond a měřících zařízení pro akustická a optická měření v polymeračních reaktorech, autoklávech či fermentorech spočívají zvláště v rozdílnosti konstrukce a provedení sond pro akustická a optická měření v důsledku jejich jednoúčelovosti, přičemž pro každou sondu je nutný zvláštní vstup do reaktoru. Další nevýhodou je nutnost vzorkování systému při stávajících optických měřeních. V neposlední řadě vyžadují stávající sondy pro optická a akustická měření použití oddělených a jednoúčelových elektronických bloků, jako napříkladUntil now, these measurements are hardly carried out in research and industrial practice or are performed separately by dedicated measuring probes. Probes are known for acoustic or theological viscosity measurements in the low-frequency field, as well as various types of ultrasonic probes or dedicated probes for quasi-static pressure measurements. Probes for optical measurements are known in a single-purpose design, for example with light guides, especially for medical applications. For optical measurements in reactors, autoclaves or fermenters, sampling devices have so far been largely used and off-reactor probes or, more precisely, optical cells as are known from conventional optical spectroscopy, liquid or gas chromatography devices and the like. The disadvantages of the aforementioned probes and measuring devices for acoustic and optical measurements in polymerization reactors, autoclaves or fermenters are, in particular, the differences in the design and construction of the acoustic and optical measurement probes due to their dedicated purpose, with a separate reactor input required for each probe. Another disadvantage is the necessity of sampling the system at existing optical measurements. Last but not least, existing probes for optical and acoustic measurements require the use of separate and dedicated electronic blocks, such as
243 980243 980
- 2 pro statická měření tlaku to jest subakustická měření, měření viskosity to jest nízkofrekvenční akustická měření či měření stupně konverze pomocí ultrazvukových kmitů nebo dokonce měření rozptylu či absorpce světla pomocí vzorkovacích optických komůrek v konvenčních spektrofotometrech.- 2 for static pressure measurements i.e. subacoustic measurements, viscosity measurements i.e. low frequency acoustic measurements or measurement of conversion degree by ultrasonic oscillations or even light scattering or absorption by means of sampling optical cells in conventional spectrophotometers.
Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny sondou pro akustická a optická měření v reaktorech, autoklávech a fermentořech podle vynálezu, jejíž podstatou je, že sestává z akustoelektrických měničů oddělených zvukovody nebo zpožďovacími linkami aneb z optoelektrických měničů oddělených světlovody nebo okénky v uspořádání na průchod nebo na odraz, přičemž pro obojí typy měničů má sonda stejný tvar a materiál pláště. Dále část pláště sondy podle vynálezu je tvořena trubkou ve tvaru ladičky pro vstupní aneb výstupní vedení, přičemž akustické měniče jsou upevněny akustickou vazbou pro příjem zvuku anebo ultrazvuku jak v pásmech vlastních frekvencí měničů, tak v pásmech vlastních frekvencí sondy i v pásmu subakustických frekvencí měničů pro kvazistatická měření tlaku a současně uvnitř pláště sondy je zabudováno teploměrné čidlo se stíněným výstupem od vstupních či výstupních vedení.The above drawbacks are overcome by a probe for acoustic and optical measurements in the reactors, autoclaves and fermenters according to the invention, which consists of acoustoelectric transducers separated by ear canals or delay lines or optoelectric transducers separated by light guides or windows in a passage or reflection configuration, for both types of transducers the probe has the same shape and sheath material. Furthermore, a part of the probe jacket according to the invention is formed by a tuner tube for the input or output lines, wherein the acoustic transducers are fixed by acoustic coupling for receiving sound or ultrasound in both the frequency bands of transducers and in the natural bands of the probes and subacoustic frequencies a quasi-static pressure measurement and at the same time a thermometer sensor with a shielded output from the input or output lines is built inside the probe housing.
Zásadní předností sondy podle vynálezu je, že pro obojí typy měničů jakož i příslušných oddělovacích členů, to jest zvukovodů, akustických zpožďovacích linek, světlovodů či okének má stejný tvar konstrukce pláště, ve tvaru ladičky i s tejný materiál pláště, což umožňuje sjednotit provedení a snížit počet zaváděcích otvorů do reaktorů. Navíc, pláší sondy podle vynálezu ve tvaru ladičky dovoluje rozšířit akustická měření i na pásma mimo vlastní kmity například ultrazvukových měničů, což prakticky představuje pokrytí spektra měřících akustických kmitů od nulových frekvencí až po mez propustnosti měřeného reagujícícho systému. Zabudováním teploměrného čidla do sondy podle vynálezu rovněž odpadá i zvláštní teploměrná sonda a oddělené zaváděcí teploměrná jímka do prostoru reaktoru. Další závažnou předností sondy podle vynálezu je, že umožňuje současné použití stejné budící a přijímací elektroniky pro akustická i optická měření. Jmenovitě to je harmonický generátor a fázově-synchronní mikrovoltmetr pro obojí typy měření ve frekvenčním prostoru a pulzní generátor spolu se vzorkujícímAn essential advantage of the probe according to the invention is that for both types of transducers as well as the respective isolating elements, i.e., ear canals, acoustic delay lines, light guides or windows, they have the same housing design, tuner shape and housing material, feed holes to the reactors. In addition, the tuning shell of the probe according to the invention permits extending acoustic measurements to bands outside the actual oscillations of, for example, ultrasonic transducers, which practically means covering the spectrum of measuring acoustic oscillations from zero frequencies to the throughput limit of the measured reacting system. By incorporating the thermometer sensor into the probe according to the invention, a separate thermometer probe and a separate thermowell insertion into the reactor space are also omitted. Another important advantage of the probe according to the invention is that it allows the same driving and receiving electronics to be used simultaneously for acoustic and optical measurements. Namely, it is a harmonic generator and a phase-synchronous microvoltmeter for both types of frequency space measurements, and a pulse generator together with the sampling
- 5 243 980 integrátorem, případně analyzátorem spektra pro měření v časovém prostoru. Konečně sonda podle vynálezu je zvláště vhodná pro akustická a optická měření ve výbušných prostředích, nebot umožňuje umístění budící i přijímací elektroniky mimo kritické prostory a přívod nebo odvod měřícího akustického či optického signálu do měřeného místa v reaktoru pomocí zvukovodů či světlovodů, přičemž tvar i materiál sondy je stejný jako v případě umístění měničů uvnitř sondy a jejich připojení k měřenému systému okénky či zpožáovacími linkami.- 5 243 980 integrator or spectrum analyzer for time space measurements. Finally, the probe according to the invention is particularly suitable for acoustic and optical measurements in explosive atmospheres, since it enables the positioning of the excitation and receiving electronics outside critical areas and the inlet or outlet of the measuring acoustic or optical signal to the measured point in the reactor by means of horns. It is the same as in the case of placing the inverters inside the probe and connecting them to the measured system through windows or delay lines.
Sonda pro akustická a optická měření podle vynálezu je dále blíže popsána v řezu pomocí na příkladu provedení pro širokopásmová akustická měření v polymeračním reaktoru pro průmyslovou výrobu polyvinylchloridu suspenzní metodou.The probe for acoustic and optical measurements according to the invention is further described in section by means of an exemplary embodiment for broadband acoustic measurements in a polymerization reactor for the industrial production of polyvinyl chloride by the slurry method.
Sonda sestává z elektroakustických měničů 1, 1', oddělených zpožňovacími linkami 2., 2' v uspořádání na průchod. Elektroakustické měniče 1, 1' jsou uchyceny v plášti 2, jehož část je tvořena trubkou J. ve tvaru ladičky, jíž prochází vstupní vedení 2 a výstupní vedení 2*· Elektroakustické měniče 1, 1' jsou pomocí akustické vazby 6, 6'napojeny na zpožďovací linky 2_, 2· *The probe consists of electroacoustic transducers 1, 1 'separated by delay lines 2, 2' in a per-pass configuration. The electroacoustic transducers 1, 1 'are mounted in a housing 2, part of which is formed by a tuner tube J, through which the input line 2 and the output line 2 pass. * The electroacoustic transducers 1, 1' are connected to acoustic coupling 6, 6 ' delay lines 2_, 2 · *
Uvnitř pláště 2 j® vestavěno teploměrné čidlo 7, opatřené stíněným výstupem 8.A thermometer sensor 7 is provided inside the housing 2, provided with a shielded outlet 8.
Vstupním vedením 2 sondy, procházejícím trubkou 4. ve tvaru ladičky, jež tvoří část pláště 2 sondy se přivádí kvazimonofrekvenční elektrický signál na vysílací elektroakustický měnič 1 vázaný širokopásmově akustickou vazbou 6 ke zpožďovací lince 2, která vysílá akustické kmity v pásmu1Οθ Hz do polymerujícího systému.vinylchloridu uvnitř míchaného reaktoru, odkud jsou přijímány přes zpožňovací linku 2'a akustickou vazbu 6'elektroakustickým měničem 1,* ze kterého se vzniklý elektrický signál vede výstupním vedením 2'dále již ke známým měřícím elektronickým blokům k dalšímu zpracování a vyhodnocení. Přitom v pásmu vlnových délek zvuku a ultrazvuku větších nebo srovnatelných se vzdáleností zpožďovacích linek 2 a 2'se šíření akustických kmitů měří ve frekvenčním prostoru rezonanční metodou, přičemž seThe probe input line 2 passing through the tuning tube 4 forming part of the probe housing 2 supplies a quasi-frequency electric signal to the broadband acoustic transducer 1 coupled to the delay line 2, which transmits acoustic oscillations in the 1Οθ Hz band to the polymerization system. of vinyl chloride inside the stirred reactor, from where they are received via delay line 2 'and acoustic coupling 6' by an electroacoustic transducer 1, from which the resulting electrical signal is routed through the output line 2 further to known measuring electronic blocks for further processing and evaluation. In the wavelength band of sound and ultrasound greater or comparable to the distance of the delay lines 2 and 2 ', the propagation of acoustic vibrations is measured in the frequency space by the resonance method, whereby
243 980243 980
- 4 současně využívá jak spektra frekvencí vlastních kmitů sondy, tak i kvazistatických a subakustických frekvencí kmitů, odpovídá jících statickým měřením tlaku. V pásmu vlnových délek menších než 1 cm, což je praktické vzdálenost zpožďovacích linek 2t <2* se Šíření ultrazvuku polymerujícím systémem vinylchloridu měří v časovém prostoru. Současně s měřením šíření zvuku a ultrazvuku polymerujícím systémem viniylchloridu, se měří jeho teplota teploměrným čidlem 7 na stíněném výstupu 8.- 4 simultaneously uses both the oscillation frequency spectrum of the probe and the quasi-static and subacoustic oscillation frequencies corresponding to static pressure measurements. In the wavelength band of less than 1 cm, which is the practical distance of the delay lines of 2 t <2 *, the ultrasound propagation by the polymerization system of vinyl chloride is measured in time space. Simultaneously with the measurement of sound propagation and ultrasound by the polymerization system of vinyl chloride, its temperature is measured by a thermometer sensor 7 at the shielded outlet 8.
Uvedený příklad provedení sondy podle vynálezu patří mezi nejjednodušší. Jeho přirozenou variantou je záměna akustických zpožďovacích linek zvukovody a optických okének světlovody spolu s přemístěním odpovídajících měničů do míst mimo tu část pláště sondy, které se nachází uvnitř objemu reaktoru, autoklávu, fermentoru nebo obyčejného laboratorního termostatu. To je výhodné zvláště pro akustická a optická měření při vyšších teplotách nad 80 °G nebo v radioaktivním prostředí či v prostředí s vysokým stupněm výbušnosti. Rovněž lze sondu podle vynálezu zhotovit pro současná akustická a optická měření například tak, že zpožďovací akustické linky i optická okénka jsou tvořena jedním typem materiálu, jež propouští oba typy záření v požadovaném spektrálním oboru. Takovým materiálem může být jak pro zvukovody a světlovody a zpožďovací linky a okénka křemenné sklo nebo safír.The exemplary embodiment of the probe according to the invention is one of the simplest. Its natural variant is the replacement of the acoustic delay lines of the auditory duct and the optical windows of the light guide along with the relocation of the corresponding transducers to locations outside that part of the probe housing located within the reactor volume, autoclave, fermenter or ordinary laboratory thermostat. This is particularly advantageous for acoustic and optical measurements at higher temperatures above 80 ° C or in radioactive or high explosive environments. The probe according to the invention can also be made for simultaneous acoustic and optical measurements, for example, in that both the delayed acoustic lines and the optical windows consist of one type of material that transmits both types of radiation in the desired spectral range. Such a material may be for both ear canals and light guides and delay lines and windows of quartz glass or sapphire.
Sonda pro akustická a optická měření může být využívána v jiných typech chemických či energetických zařízení než jsou reaktory, autoklávy či fermentory. Před průmyslovými aplikacemi nalezne sonda pro akustická a optická měření přednostně využití v základním i užitém chemickém i biochemickém výzkumu^jakož i při výuce nových analytických a laboratorních metod.The probe for acoustic and optical measurements can be used in other types of chemical or energy equipment than reactors, autoclaves or fermenters. Prior to industrial applications, the probe for acoustic and optical measurements will preferably be used in basic and applied chemical and biochemical research as well as in the teaching of new analytical and laboratory methods.
- 5 PŘEDMĚT VYNÁLEZU- 5 SCOPE OF THE INVENTION
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS839693A CS243980B1 (en) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | Probe for acoustical and optical measuring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS839693A CS243980B1 (en) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | Probe for acoustical and optical measuring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS969383A1 CS969383A1 (en) | 1985-09-17 |
| CS243980B1 true CS243980B1 (en) | 1986-07-17 |
Family
ID=5446086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS839693A CS243980B1 (en) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | Probe for acoustical and optical measuring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS243980B1 (en) |
-
1983
- 1983-12-20 CS CS839693A patent/CS243980B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS969383A1 (en) | 1985-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0685728B1 (en) | Photoacoustic analyzer | |
| CN107664616B (en) | Spectrum measuring apparatus | |
| US5983723A (en) | Ultrasonic measurement equipment with at least one non-piezoelectric resonator chamber body and outer electroacoustic transducers | |
| Christie | Measurement of the acoustic properties of a sound absorbing material at high temperatures | |
| US5224381A (en) | Apparatus for automatically and non-destructively determining the class of standardized mechanical properties of a sample of hygroscopic material | |
| JPH05508007A (en) | Method and device for transmitting acoustic signals within a photoacoustic cell | |
| CN109443406B (en) | Acoustic Fluid Sensor | |
| CS243980B1 (en) | Probe for acoustical and optical measuring | |
| RU2632275C2 (en) | Multiphase in-stream moisture meter | |
| KR102497237B1 (en) | Bubble detection apparatus | |
| CN100541170C (en) | Ocean Acoustic Turbidity Sensor | |
| Hall et al. | Measurement of ultrasonic absorption in liquids by the observations of acoustic streaming | |
| SU932389A1 (en) | Device for ultrasonic checking of biological liquids | |
| RU2790812C1 (en) | High temperature ultrasonic transmitter | |
| RU2210764C1 (en) | Procedure determining density of liquids and device for its implementation | |
| WO2020077627A1 (en) | Acoustic fluid sensor | |
| EP1454131A2 (en) | Acoustical resonator cell for material analysis | |
| RU2244270C1 (en) | Device for measuring sound speed in liquid environment | |
| WO2022060320A1 (en) | Mach-zehnder interferometer based ultrasound concentration sensor for liquid mixtures | |
| SU864221A1 (en) | Device for testing acoustic logging apparatus | |
| Fuhrmann et al. | Determination of frequency dependent ultrasound absorption by means of radiation force based power measurements | |
| SU1193574A1 (en) | Method of checking turbulence scale | |
| Crouse et al. | A low-cost ultrasonic absorption spectrometer mainly using off-the-shelf parts | |
| METER | Leak detector | |
| McLennan et al. | Measurements of harmonic profiles of a bounded ultrasonic beam in a liquid medium |