DE3335361C2 - Ultraschallmeßgerät - Google Patents

Description

grund des Zählergebnisses der Zähleinrichtung in entsprechender Weise eine Prozeßsteuerung zur Steuerung von industriellen Prozessen gestattet

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist ein Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform des Ultraschallmeßgeräts;

Fig.2 ist ein Längsschnitt längs der Linie 2-2 in

F i g. 3 ist ein Teilschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2 in größerein Maßstab und zeigt ein umlaufendes Blendenrad, das einen Teil der Meßeinrichtung zum Anzeigen der Schallintensität darstellt;

F i g. 4 ist eine Seitenansicht des umlaufenden Blendenrades; IS

F i g. 5 ist ein Schaltschema der an dem Gerät vorgesehenen Meßeinrichtungen;

F i g. 6 ist ein mit F i g. 2 vergleichbarer Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 7 ist ein Vertikalschnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6 und zeigt einen Prüfbehälter der zweiten Ausführungsform;

Fig.8 ist ein Schaltschema der Meßeinrichtungen der zweiten Ausführungsform;

F i g. 9 ist ein Horizontalteilschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines umlaufenden Blendenrades mit einer Bürsteinrichtung für das Blendenrad.

In der Zeichnung ist insgesamt eine Ausführungsform der Erfindung zum Messen von Ultraschall mit IC bezeichnet Das Gerät 10 besitzt nach den F i g. 1 und 2 ein Gehäuse 12, das aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt ist Dieses abgeflachte und insgesamt längliche Gehäuse weist eine Boden- bzw. eine Deckenwand 14 bzw. 15, Seitenwände 16 und eine Vorder- und eine Rückwand 17 und 18 auf. In dem Gehäuse sind längsverlaufende, seitlichen Abstand einhaltende Trennwände 20 zwischen Boden- und Deckenwand vorgesehen, und durch diese Anordnung erhält das Gehäuse eine tunnelartige Kammer 24, die von der Rückwand 17 bis zu einer quer verlaufenden Trennwand 25 reicht, die etwa in der Gehäusemitte angebracht ist. Die Vertikaltrennwand 25 bildet die eine Wand eines verhältnismäßig großen, länglichen Gehäuseteils 28, der einen Abschnitt des Gehäuses 12 darstellt

Das Gerät 10 soll in erster Linie benutzt werden zum Messen der Ausgangsgröße von Schwingern 30 und anderen Schallerzeugern. Ein derartiger Schwinger wird eingesetzt, um Ultraschallwellen für Therapiegeräte so und dergleichen zu erzeugen. Solche Schwinger müssen regelmäßig überprüft werden, und diese Prüfung läßt sich leicht mit dem hier beschriebenen Gerät vornehmen. Der übliche Schwinger 30 wird in das hintere Ende der Kammer 24 durch eine öffnung 32 eingesetzt (vgl. F i g. 2), die in die Deckenwand 15 des Gehäuses geschnitten ist. Das Therapiegerät kann während der Prüfung mit der Hand gehalten werden, aber normalerweise wird der Schwinger von dem Gerät abgenommen und in der Kammer mit geeigneten Halteeinrichtungen 34 (nur in F i g. 1), zu denen ein Halter 35 und federbelastete Druckstempel 36 gehören, gehalten. Der Halter besitzt eine Mittelöffnung 37, die einen größeren Teil einer ebenen Vorderseite 38 des Schwingers freihält. An dem Schwinger befindet sich ein Stecker 40 mit einer aus dem Gehäuse herausführenden Leitung 41, die aus dem Gehäuse zu einem (nicht gezeichneten) HF-Generator führt, der seinerseits an eine geeignete Wechselstromquelle angeschlossen ist. Wird der Schwinger durch Schließen eines Schalters in einen derartigen Kreis eingeschaltet, so beginnt er mit sehr hoher oder Ultraschall-Frequenz zu schwingen, und die auf diese Weise erzeugten Schallwellen laufen in Längsrichtung durch die Kammer 24. Das entgegengesetzte oder vordere Ende der Kammer ist durch eine Schallsperre 44 abgeschlossen, die von der Quertrennwand 25 gehalten wird. Diese hohle schallschluckende Sperre 44 weist einen Luftspalt 45 auf, der die Schallübertragung wirksam unterbindet In der Mitte der Sperre 44 ist ein Durchlaß 47 vorgesehen, durch den der Schall aus der Kammer 24 in den Gehäuseteil 28 weiterlaufen kann.

Die von dem zu prüfenden Schwinger ausgesandten Schallwellen müssen fokussiert werden, bevor geringe Ultraschallenergien mit dem hier beschriebenen Gerät gemessen werden können. Einige Schwinger sind konkav gewölbt oder in anderer Weise so geformt daß die von ihnen erzeugten Ultraschallwellen fokussiert werden können, weil aber der überwiegend benutzte Schwinger 30 eine ebene Vorderfläche 38 besitzt, von der die Schallwellen ausgehen, war das Gerät 10 mit. einer geeigneten Einrichtung zu versehen, durch die die Schallwellen fokussiert oder konzentriert werden können. Die Fokussiereinrichtung kann als übliche akustisehe Stufenlinse ausgebildet sein, der Einfachheit halber ist in den F i g. 1 und 2 aber ein parabolischer Reflektor 50 gezeichnet kombiniert mit einem Reflexionskegel 52. Der Reflektor 50 ist an dem qucrücgcndcn Halter 35 gegenüber dem Schwinger und konzentrisch zu der öffnung 37 angeordnet Eine dünne, biegsame Membran 53 ist an dem Reflektor 50 befestigt und der Kegel 52 wird von der Membran getragen. Bei dieser Anordnung werden die vpn dem Schwinger erzeugten Schallwellen durch den Kegel 52 und den Parabolreflektor 50 in der Weise reflektiert, daß sie nach Art etwa eines kegelförmigen Schallstrahls 55 an einem durch die Zahl 56 gekennzeichneten Brennpunkt konzentriert werden. In den F i g. 1 und 2 sind die Grenzen des kegelförmigen Schallstrahls 55 strichpunktiert angedeutet, und man erkennt, daß die Spitze oder der Brennpunkt 56 dieses Schallstrahls ziemlich genau in dem Durchlaß 47 liegt, der in den Gehäuseteil 28 hineinführt. Die Schallwellen laufen durch den Durchlaß und werden in dem Gehäuseteil 28 zerstreut und absorbiert, wie weiter unten beschrieben werden wird.

Bekanntlich durchsetzen Ultraschallschwingungen eine Flüssigkeit leichter als Luft, und daher sind sowohl die Kammer 24 als auch der Gehäuseteil 28 mit einer passenden Menge einer geeigneten, nicht-viskosen Flüssigkeit, beispielsweise eines sehr leichten Öls, oder mit Wasser gefüllt. Diese schallfortleitende Flüssigkeit . ist nur in F i g. 2 wiedergegeben und dort mit 60 bezeichnet. Das Öl 60 oder das Wasser 60 erfüllt die Kammer 24 vor der Membran 53 und natürlich auch den Durchlaß 47 zwischen Kammer und Gehäuseteil 28. Schallschwingungen können daher über den Brennpunkt 56 hinaus weiterlaufen und sich durch den Durchlaß bewegen, bevor sie sich auswärts verbreitern, wenn sie in den Gehäuseteil 28 eindringen.

Wenn Schallwellen sich in Längsrichtung der Kammer 24 fortpflanzen, üben sie eine Kraft oder einen Schallstrahlungsdruck auf jede Masse aus, die sich in ihr°m Fortpflanzungsweg befindet. Diese Kraft sucht die Masse vorwärts oder hin zu dem Brennpunkt 56 zu bewegen. Die Stärke der Kraft hängt von der akustischen Ausgangsgröße der Schallquelle ab, und eine Messung dieser Kraft liefert eine Maßzahl für die

Schallamplitude. Das Gerät 10 ist mit einer Meßeinrichtung ausgestattet, zu der ein scheibenförmiges Blendenrad 66 gehört, das von einer akustischen Kraft in Drehung versetzbar ist. Insbesondere die Fig.3 und 4 lassen erkennen, daß das scheibenförmige Blendenrad 66 auf eine Achse 67 gesetzt ist, und daß die beiden entgegengesetzten Enden dieser Achse in Lagerungen 68 aufgenommen sind, die von Stützen 69 getragen werden. Die Stützen sind einstellbar auf dem Boden 14 des Gehäuses so angebracht, daß das vertikalstehende Blendenrad in der Kammer 24 ziemlich nahe an dem Brennpunkt 56 in einer Stellung zentriert ist, in der das obere Segment der Blendenradscheibe in den kegelförmigen Schallstrahl hineinragt F i g. 3 zeigt, daß das umlaufende Blendenrad einen Außenrand 70 besitzt, der quer gebogen und außerdem vorzugsweise gezackt ist. Da die Schallenergie ihre Vortriebskraft auf die Kante 70 ausübt, wird das Blendenrad zu einer Drehung im Uhrzeigersinn (gesehen in Fig.4) mit einer Geschwindigkeit veranlaßt, die proportional der Intensität der Schallwellen ist

Es ist zu beachten, daß nicht das schallfortieitende Medium, also das öl 60, die Drehung des umlaufenden Blendenrades 66 herbeiführt, sondern daß es die Schallenergie ist, die in Form eines kegelförmigen Strahls durch die Kammer 24 läuft und die Drehung des Blendenrades um seine Achse verursacht Untersuchungen, die angestellt worden sind, um zu ermitteln, welche Kraft tatsächlich die Scheibe in Drehung versetzt, haben ergeben, daß die Drehung der Scheibe einsetzt bevor eine Bewegung des umgebenden Fluids begonnen hat Das öl scheint auf das Blendenrad die Energie zu übertragen, die es von den vorüberlaufenden Schallwellen gewonnen hat und eine Anfangsbewegung oder ein Fließen des Fluids tritt einige Augenblicke später auf, nachdem das Blendenrad seine einleitenden Drehbewegungen aufgenommen hat

Das umlaufende Blendenrad 66 soll einen Lichtstrahl unterbrechen, und aus diesem Grunde besteht die das Blendenrad bildende Scheibe aus optisch undurchlässigem Werkstoff. In Umfangsrichtung sind um die Scheibe nahe ihrem Außenrande 70 mehrere Fenster 72 (Fig.4) aus einem lichtdurchlässigen Material angebracht Die im Wechsel lichtundurchlässig und lichtdurchlässig erscheinenden Bereiche an dem umlaufenden Blendenrad lassen im Wechsel einen auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahl durchtreten oder blenden ihn ab.

Der benötigte Lichtstrahl wird in einer schematisch in F i g. 5 wiedergegebenen elektrischen Schaltung 75 erzeugt Der Schaltkreis besteht aus einem Schalter 76, einer Batterie 77, einem Oszillator 78 und einer Leuchtdiode (LED) 79, die mit einem Giasfasefsiäb 80 als Lichtleiter versehen ist Zu dem Schaltkreis 75 gehört außerdem eine photoelektrische Zelle 82 mit einem Glasfaserstab 83, einem Verstärker 84 und einem Mikroprozessor oder Computer 85. Dem Computer zugeordnet sind eine Tastatur 86 und ein Zähler 87, der vorzugsweise mit Digitalanzeige 88 (vgL Fig. 1) versehen ist Ferner zeigt F i g. 1 die bevorzugte Anordnung für die verschiedenen Elemente, die zusammen den Schaltkreis 75 bilden; man sieht daß die Stäbe 80 und 83 in Querrichtung miteinander fluchten und so gehaltert sind, daß sie in die Kammer 24 hineinragen. Zwischen den inneren Enden der Stäbe verbleibt ein Zwischenraum 89 (F i g. 3), und das Blendenrad dreht sich in diesem Zwischenraum, wobei die Fenster 72 fortlaufend an den danebenliegenden Enden der Stäbe vorbeigeschwenkt werden. Alle übrigen Elemente des Schaltkreises 75, ausgenommen die Leuchtdiode und die photoelektrische Zelle, werden am besten in Behälter 92 und 93 (Fig. 1) eingeschlossen, die bequem in trockenen, d. h. ölfreien Abteilen 94 und 95 in dem Gehäuse längs der Kammer 24 untergebracht werden können. Die Digitalanzeige 88 zeigt durch eine passende öffnung in der Deckwand 15 des Gehäuses nach oben (vgl. Fig. 1).

Da die Schallwellen sich an dem Brennpunkt 56 vorbei bewegen und sich in den Gehäuseteil 28 ausbreiten, ist es unerwünscht, wenn die Wellen reflektiert werden könnten, so daß sie zurücklaufen und unter Umständen die Drehgeschwindigkeit des Blendenrades 66 beeinflussen, was zu Meßfehlern bei der Bestimmung der Ausgangsgröße des Schwingers 30 führen könnte. Das Schallmeßgerät ist daher innerhalb des Gehäuseteil 28 mit einer Einrichtung zum Ablenken und Absorbieren der Schallwellen ausgestattet. F i g. 1 und F i g. 2 zeigen, daß die Ablenk- und Absorptionseinrichtung aus einer Anordnung von Schallreflektoren 90,91 und 92 besteht Diese vertikal stehenden Reflektoren sind in dem Gehäuseteil 28 angeordnet und nehmen den Raum zwischen Boden 14 und Decke 15 des Gehäuses ein. Der Reflektor 90 steht fluchtend in geringem Abstand vor dem Durchlaß 47. In entgegengesetzten Ecken des Gehäuseteils 28 sind zwei Reflektoren 91 angeordnet Der Einzelreflektor 92 steht in dem Gehäuseteil 28 in Flucht mit dem Durchlaß 47 und dem Reflektor 90. Die strichpunktierten Linien 95 in F i g. 1 deuten die Gesamtfläche an, auf die die Schallwellen begrenzt sind, wenn sie von den Vorrichtungen 90,91 und 92 reflektiert werden, bis sie schließlich im Inneren des Reflektors 90 vollständig absorbiert werden.

Um das Ultraschallmeßgerät 10 zum Prüfen eines möglicherweise unbrauchbar gewordenen Schwingers 30 vorzubereiten, wird gewöhnlich zunächst der Computer 85 programmiert. Dazu wird die Tastatur 86 benutzt mit der der Computer für die vorgesehene Prüfung programmiert werden kann; die Programmierung erfolgt so, daß die letztlich erhaltene Ablesung mit einer Ablesung verglichen werden kann, die von einem einsatzfähigen Schwinger gleicher Art und bekannter Schallenergieausgangsleistung zu erwarten ist Der Schwinger wird in das Gerät eingesetzt und an den Halterungen 34 so festgelegt daß nach dem Einschalten des Generators die sich ergebenden Wege des von dem Kegel 52 und dem Reflektor 50 fokussierten Schalls durch die Flüssigkeit 60 führen und im Punkt 56 zusammengeführt werden. Die vorüberlaufenden Schallwellen versetzen das Blendenrad 66 in Drehung, und wenn es konstante Drehgeschwindigkeit erreicht hat, wird der Schalter 76 geschlossen und der Kreis 75 eingeschaltet Wenn das Licht aus dem Stab 79 in den Stab 83 wandert wird es von dem umlaufenden Blendenrad vorübergehend unterbrochen, und die Zelle 82 empfängt eine Folge von Lichtimpulsen, die von diesem Element des Schaltkreises 75 in elektrische Impulse umgewandelt werdea Die letztgenannten Impulse werden von dem Element 84 verstärkt und dem vorprogrammierten Computer 85 zugeführt Die Ausgabe 88 empfängt elektrische Signale von dem Computer und liefert eine mehrstellige Zahl, die dem Benutzer des Geräts kenntlich macht wie sich der verdächtige Schwinger im Vergleich zu einem normalen Schwinger verhält
Bei der in den F i g. 6, 7 und 8 gezeichneten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um ein Ultraschallmeßgerät 100 mit einem Gehäuse 101. Mindestens ein, vorzugsweise aber zwei Probenbehälter 104 können

in dieses Gehäuse eingesetzt werden, und die Behälter haben gegenseitigen Längsabstand in einer Gehäusekammer 106 und werden durch Öffnungen 107 in einer Deckenwand 108 des Gehäuses eingeführt. Ein Schwinger 110 bekannter Leistung ist an dem einen Ende der Kammer an Halterungen 111 angebracht und berührt eine Fokussierungseinrichtung 112, an der eine Membran 113 vorgesehen ist. Die beim Erregen des Schwingers erzeugten Schallwellen werden in einem Brennpunkt 116 konzentriert Der Brennpunkt liegt, wie im vorigen Beispiel, in der Nähe eines Durchlasses 18, der in einer Schallsperre 119 angebracht ist. Eine Abteilung 120 in dem Gehäuse enthält eine ähnliche Anordnung von Reflektoren 122, !23 und !24, die letztlich die erzeugten Schallwellen absorbiert In der Kammer 106 und in der Abteilung 120 befindet sich öi 127.

Diese Ausführungsform der Erfindung weist zwei Meßeinrichtungen 130 auf, deren vergleichbare Teile in der vorbeschriebenen Weise angeordnet sind. Das heißt, ein umlaufendes Blendenrad 132 ist in der Kammer 106 vor jedem Probenbehälter 104 angeordnet (vgl. F i g. 6). Zu den weiteren Teilen der Meßeinrichtung 130 gehören gemäß F i g. 8 Digitalausgaben 134 und 135, ein vorprogrammierter Computer 136 sowie vier Leistungsverstärker 137 bis 140, die mit (nicht gezeichneten) Motoren elektrisch verbunden ist die in einem chemischen Verfahren od. dgl. eingesetzt sind. Diese Elemente sind durch eine Schaltung 142 verbunden, in der eine Batterie 143 und ein Steuerschalter t44 enthalten sind.

Die vorstehende Ausführungsform der Erfindung wird zur Prozeßüberwachung eingesetzt indem die Rohre 145 und 146 (Fig. 7) an jedem der Behälter 104 derart in das System eingeschaltet werden, daß die zu überprüfenden Fluide ständig durch die Behälter fließen. Der Schwinger HO wird erregt und eine Standardlösung wird durch die Behälter 104 geleitet um eine Normalablesung für den Gehalt der Lösung zu erhalten. Die Standardlösung wird aus den Behältern entfernt und dann werden Prüflösungen aus dem System fortlaufend durch die Behälter geschickt Das Gerät 100 überwacht die Lösung, die sich von Zeit zu Zeit verändern kann. Wird die Abweichung zu groß, so gibt der Computer 136 ein Signal an die Leistungsverstärker, die die verschiedenen Motoren steuern, und die Motoren greifen ein durch Steuern von Ventilen od. dgl, durch die das System anders gesteuert und in den Normalzustand zurückgeführt wird.

Bei den beiden Meßgeräten 10 und 100 laufen die Schallwellen zunächst durch die Kammer und dann durch den Gehäuseteil, in dem die Schallwellen schließlich absorbiert werden; beide Räume sind mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt. Bei einer weiteren, in den F i g. S und 10 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schallmeßgerät 170 vorgesehen, das zweckmäßig getrennte Wasser- und ölkörper aufweist Das Gerät 170 sieht in enger Beziehung zu dem Gerät 10, und übereinstimmende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Mit anderen Worten: Das Gerät 170 besitzt eine Kammer 24, einen Gehäuseteil 28 sowie die Schallsperre 44, in die eine Öffnung 47a von verhältnismäßig großem Durchmesser geschnitten ist Eine sehr dünne, schalldurchlässige Membran 172 ist mit der Schallsperre verbunden und bedeckt die öffnung 47a. Dank der größer gehaltenen Öffnung in der Schallsperre können die von dem Schwinger 30 erzeugten und von dem Reflektor 50 fokussieren Schallwellen an einem Brennpunkt 173 konzentriert werden, der gerade innerhalb des Gehäuseteils 28 liegt Die Kammer 24 ist mit Wasser gefüllt (angedeutet durch 174), und der Gehäuseteil 28 ist mit einem leichten öl gefüllt (angedeutet durch 175).

Die Verwendung von unterschiedlichen Fluiden in dem Gerät 170 hat sich als besonders günstig für die Messung von geringen Schallstärken erwiesen. Da das Blender.rad 66 in den Wasserkörper 174 eingetaucht ist, dreht es sich leichter als wenn ein auch nur wenig zähflüssiges Fluid verwendet werden würde, und auf diese Weise lassen sich genaue Ablesungen an Schallwellen

geringer Intensität erzielen. .Das leichte öl 175 in dem Gehäuseteil und ebenso das System von Reflektoren 90, 91 und 92 in diesem Gehäuseteil wirken in der oben angegebenen Weise zusammen, um die Schallwellen wie etwa diejenigen Wellen, die an dem Brennpunkt !73 vorbeilaufen, abzulenken und zu absorbieren. Die Membran 172 läßt die Schallwellen natürlich händurchtreten und verhindert eine Vermischung von Wasser und öl.

Das Schallmeßgerät 170 arbeitet ganz vorzüglich, allerdings hat es sich gezeigt, daß durch den Durchtritt von Schallwellen durch das Wasser in dem Fluid Kavitation hervorgerufen wird. Mit anderen Worten: Es entstehen kleinste Bläschen in dem Wasser, und diese Bläschen neigen zum Anhaften an dem Blendenrad 66. Das Auftreten der Bläschen könnte möglicherweise einen gewissen Einfluß auf die Drehgeschwindigkeit des Blendenrades 66 haben, und daher ist an dem Gerät 170 eine Einrichtung vorgesehen, mit der Blasenansammlungen periodisch entfernt werden können. Wie die F i g. 9 und 10 erkennen lassen, besteht die Blasenbeseitigungseinrichtung aus einer Bürste 177 mit einer einzelnen Reihe von sehr feinen Nylonborsten, die praktisch in ein und derselben Ebene von einem Drahtstück 179 radial vorstehen. Dieser Draht erstreckt sich durch die Kammer 24 in der Nähe des Bodens 14 und etwas vor dem Blendenrad 66; gelagert ist der Draht in den Trennwänden 20. Eine Spindel 180 (vgl. F i g. 9) ist in einer der Seitenwände 16 drehbar gelagert, und das Außenende dieser Spindel ist mit einem Drehknopf 181 versehen, während das innere Ende der Spindel über eine geeignete Antriebsvorrichtung 182 mit dem Ende des Drahtes 179 verbunden ist Die Bürste 177 kann daher mit dem Blendenrad 66 in und außer Kontakt gebracht werden, indem der Knopf 181 in entsprechender Weise ein Stück weit gedreht wird. Der Benutzer des Geräts 170 kann also periodisch alle Ansammlungen von Bläschen an dem Blendenrad 66 durch einfaches Betätigen der beschriebenen Bürstvorrichtung beseitigen. Natürlich könnte man die Bürste 177 auch durch einen programmgesteuerten Antriebsmechanismus an das Blendenrad 66 und von ihm weg führen lassen. Eine ähnliche Blasenbeseitigungsbürste könnte ebenso in dem Schallmeßgerät 100 vorgesehen werden, wenn in der Kammer Wasser anstelle des zunächst genannten Öls verwendet wird. Das Ultraschallmeßgerät 100 wird zum Messen der Schallreflexionseigenschaften fließfähiger Proben eingesetzt Einige Proben, die geprüft werden könnten, zeigen starke Reflexion, und dadurch könnte die Bewegung von Schallwellen, die die Kammer 106 durchsetzen, beeinflußt werden. Wenn das eintritt, könnte die

eo Drehgeschwindigkeit des Blendenrades herabgesetzt werden, so daß sich fehlerhafte Ablesungen ergäben; daher ist vorgesehen, das Gerät 170 etwas abzuändern, damit auch stark reflektierende Proben untersucht werden können. Dazu wird der Brennpunkt 173 in die Kammer 24 nahe an die Membran 172 verlegt Ein Probenbehälter 104 ist in dem Gehäuseteil 28 ziemlich nahe an der Membran angeordnet Die reflektierende Probe wird durch diesen Behälter geleitet, und es wird keine

Schallenergie rückwärts in Richtung auf den Schwinger reflektiert, wie es der FaI! sein könnte, wenn diese Probe innerhalb der Kammer 24 untersucht werden würde. Das hat seinen Grund unter anderem darin, daß die fokussierten Schallstrahlen, die jenseits des Brennpunkts auseinanderlaufen, zurückgeworfen werden, auf die schallschluckende Sperre 44 auftreffen, und dort abgefangen werden. Ein weiterer Grund ist, daß die eher senkrecht auftreffenden Strahlen, die durch die öffnung 47a hindurchtreten könnten, von der turbulenten Flüs- to sigkeit in der Nähe des nun innerhalb der Kammer liegenden Brennpunkts zerstreut werden.

Wenn eine sehr schwach dämpfende Probe zu untersuchen ist, empfiehlt es sich, die Kammer 24 mit dieser Probenflüssigkeit zu füllen. Es werden Vorkehrungen getroffen, um die Probenflüssigkeit durch die Kammer zu leiten, und es hat sich gezeigt, daß das geschehen kann, ohne daß das umlaufende Blendenrad verunreinigt wird. Bei diesem verhältnismäßig großen Volumen von Probenflüssigkeit kann eine sehr genaue Messung an schwach dämpfenden Flüssigkeiten vorgenommen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

25

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Claims (9)

1 2 ge Behälter (104) für eine Prüfflüssigkeit angeordnet Patentansprüche: sind und daß im Strahlengang jeweils hinter den Behältern (104) ein Blendenrad (132) angeordnet ist, um

1. Ultraschallmeßgerät mit einer Kammer, an de- die Menge von in der Prüfflüssigkeit enthaltenden ren einem Ende ein Schallerzeuger anordenbar ist, 5 Bestandteilen zu ermitteln.

dessen Schallwellen mittels einer einen Fokussierke-

gel definierenden Fokussiereinrichtung auf einen

Brennpunkt in der Nähe des entgegengesetzten Endes der Kammer projiziert werden, und mit einer

elektrischen Schaltung, die einer Meß-und Anzeige- 10 Die Erfindung betrifft ein Ukraschallmeßgerät geeinrichtung für die Intensität der Schallwellen züge- maß Oberbegriff von Anspruch 1, das zur Messung der ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Amplitude von Ultraschallschwingungen bestimmt ist
die Meß- und Anzeigeeinrichtung wenigstens ein Aus US-PS 41 79 937 ist ein Ukraschallmeßgerät der drehbares, zur Erzeugung von Lichtimpulsen ausge- eingangs genannten Art bekannt, bei dem man die Höhe legtes Blendenrad (66,132) aufweist, das sich im In- 15 einer Wassersäule mißt, die dadurch erzeugt wird, daß nern der Kammer (24,127) vor dem Brennpunkt (56, der Schallerzeuger unter einer Flüssigkeitsoberfläche 116) befindet und teilweise in den Fokussierkegel erregt wird. Hierzu wird ein Behälter teilweise mit Flüsdernrt eintaucht, daß es durch die Schallwellen in sigkeit gefüllt und der Schallerzeuger wird in dem Beeine umlaufende Drehbewegung versetzbar ist, und hälter unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet Zwidaß die elektrische Schaltung (75,172) eine lichter- 20 sehen dem Schallerzeuger und der Flüssigkeit ist eine zeugende Einrichtung (79), die Lichtstrahlen auf das Fokussiereinrichtung angeordnet, die die Schallwellen Blendenrad (66,132) zur Erzeugung der Lichtimpul- auf einen Brennpunkt kurz unterhalb des Flüssigkeitsse richtet eine Lichtempfangseinrichtung (82) für die pegels fokussiert. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist Lichtimpulse und eine Zähleinrichtung (84) für die im Behälter ein Rohr angeordnet, an dem eine Skala Lichtimpulse pro Zeiteinheit, die die Schallwelienin- 25 angebracht ist die der Benutzer des Geräts ablesen tensitätsanzeige liefert, aufweist kann. Durch die vom Schallerzeuger gelieferte Schwin-

2. Ukraschallmeßgerät nach Anspruch 1, gekenn- gungsenergie wird eine Flüssigkeitssäule in das Rohr zeichnet durch eine Einrichtung (90, 91, 92), die die nach oben gespritzt und an der Skala läßt sich dann der Ultraschallwellen im Strahlengang hinter dem Meßwert ablesen. Des weiteren ist nach diesem Stand Brennpunkt (56,116) absorbiert 30 der Technik alternativ auch eine elektrische Messung

3. Ukraschallmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, der Flüssigkeitssäulenhöhe möglich.

dadurch gekennzeichnet, daß die lichterzeugendc Aus US-PS 41 81 004 ist ein Ultraschallmeßgerät beEinrichtung (79) eine Leuchtdiode und die Lichtemp- kannt das ein bewegbares Organ aufweist, das von den fangseinrichtung (82) eine fotoelektrische Zelle ist. Ultraschallwellen beaufschlagt und fotoelektrisch hin-

4. Ukraschallmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch 35 sichtlich seiner Stellung abgetastet wird,
gekennzeichnet, daß zwischen der Leuchtdiode (79) Aus Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik, 14. Auflage; und der fotoelektrischen Zelle (82) jeweils ein Licht- Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 1982, leiter (80,83) angeordnet ist und daß im Zwischen- S. 152,153 ist eine drehbar aufgehängte Rayleigh-Scheiraum zwischen den Lichtleitern (80,83) das Blenden- be bekannt, die hinsichtlich ihrer Drehstellung optisch rad (66,132) angeordnet ist. 40 abtastbar ist. Dabei können die Ultraschallwellen mit-

5. Ukraschallmeßgerät nach einem der vorange- tels eines Hohlspiegels auf die Scheibe fokussiert werhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den.

das Blendenrad (66,132) als Scheibe ausgebildet ist, Aus DE-PS 9 25 626 ist es bekannt, Drehgeschwindig-

die längs ihres Randes eine Anzahl lichtdurchlassi- keiten fotoelektrisch mit einem im Strahlengang ange-

ger und lichtundurchlässiger Bereiche (70, 72) auf- 45 ordneten rotierenden Blendenrad und mittels eines Im-

weist ' pulszählers zu erfassen.

6. Ukraschallmeßgerät nach einem der vorange- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ultrahenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallmeßgerät der gattungsgemäßen Art derart weiter-Kammer (24, 127) mit einer schalleitenden Flüssig- zuentwickeln, daß hohe und niedrige Amplituden des keit gefüllt ist. 50 Ultraschallerzeugers genau gemessen und auf einer

7. Ukraschallmeßgerät nach einem der vorange- leicht ablesbaren Anzeige angezeigt werden.

henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den

elektrische Schaltung (75,142) einen Verstärker ent- Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

hält, der der Zähleinrichtung (84) nachgeschaltet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

8. Ukraschallmeßgerät nach einem der Ansprü- 55 sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

ehe 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich- Beim erfindungsgemäßen Ukraschallmeßgerät wer-

tung zum Absorbieren der Schallwellen im Strahlen- den die fokussierten Schallwellen genutzt, um ein Blen-

gang hinter dem Brennpunkt (56, 116) mehrere Re- denrad in Drehung zu versetzen. Mittels einer elektri-

flektoren (90,91,92) aufweist. sehen Schaltung, die eine lichterzeugende Einrichtung

9. Ukraschallmeßgerät nach einem der vorange- 60 und eine Lichtempfangseinrichtung unifaßt, wird die henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ei- Drehgeschwindigkeit des Blendenrads berührungslos ne Bürstenanordnung (177) das Blendenrad (66,132) abgetastet und die vom Lichtempfänger empfangenen in einer Stellung überstreicht und die Bürstenanord- Folgen von Lichtimpulsen werden mittels einer Zähleinnung(177) aus dieser Stellung wegschwenkbar ist. richtung gezählt, die dann die Anzeige für die Schallwel10. Ukraschallmeßgerät nach einem der vorange- 65 lenintensität liefert.

henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Das Ukraschallmeßgerät kann auch zum Prüfen von

Strahlengang zwischen dem Schallerzeuger (110) Flüssigkeitsproben hinsichtlich gewisser Bestandteile |

und dem Brennpunkt (116) mehrere schalldurchlässi- genutzt werden, wobei das Ultraschallmeßgerät auf- g