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Die
Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsspiegelindikatoren,
die eine Messung von Schallwellenparametern benutzen.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
sind Konstruktionen von Ultraschall-Flüssigkeitsspiegeldetektoren
bekannt, bei denen Resonatoren und Abstimmgabeln mit Hilfe von Schallwellen
aktiviert werden. Die akustischen Parameter der Resonatoren und
der Abstimmgabeln ändern
sich bei Kontakt mit einer Flüssigkeit – einem
Medium mit höherer
Dichte als Luft -, und diese Änderungen
werden erfasst.
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Als
Beispiel kann die Konstruktion nach dem DE-Patent 4201360 dienen.
Die Vorrichtung weist zwei oder mehrere in dem zu kontrollierenden
Behälter
angeordnete Schwingstäbe
auf, die mit sendenden und empfangenden Wandlern verbunden sind. Das
gleiche Prinzip wird bei der "Vorrichtung
zum Erfassen und/oder Einstellen des Spiegels eines gefüllten Speichers" nach dem DE-Patent
4118793 oder bei der "Vorrichtung
zum Messen und/oder zum Halten eines vorgegebenen Spiegels in einem
Speicherbehälter" nach der internationalen
Anmeldung WO 92/21945 verwendet.
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Die
angegebenen Konstruktionen von Flüssigkeitsspiegeldetektoren
hängen
von den Betriebsbedingungen ab. Flüssigkeit und Schmutz, die in
den Räumen
der Abstimmgabel zurückbleiben,
können die
Messgenauigkeit der erwähnten
Vorrichtungen beeinflussen.
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Eine
Vorrichtung zur Flüssigkeitsspiegelmessung
ist aus dem DE-Patent 3011603, Priorität 26.03.80, Int. Kl. G 01 F
23/28 bekannt. Die Vorrichtung enthält koaxial angeordnete Schwingelemente. Der
Raum zwischen den Schwingelementen ist von dem Medium getrennt und
ist über
der gesamten Stablänge
vorhanden. An mit einem der Vibratoren verbundenen Membraneinlagen
sind Piezoelemente befestigt. Das Gehäuse der Vorrichtung ist an
der Membraneinlage befestigt. Die Befestigungsverbindung des Vorrichtungsgehäuses mit
dem externen Unterbau erfolgt in Form einer Gewindeverbindung. Die
Vorrichtung unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung im
Betriebsprinzip und der Konstruktion.
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Eine
weitere Vorrichtung für
die Flüssigkeitsspiegelkontrolle
ist aus der deutschen Anmeldung 2949162, Priorität 06.12.79, Int. Kl. G 01 F
23/28, bekannt. Die Vorrichtung weist einen Hohlraum über der gesamten
Länge eines
Wellenleiters auf, an dem ein Sender und ein Empfänger an
unterschiedlichen Stellen befestigt sind. Das Gehäuse ist
nicht starr an dem Wellenleiter befestigt und weist eine Gewindeverbindung
für die
Festlegung an einer externen Basis auf.
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Darüber hinaus
ist ein akustischer Flüssigkeitsspiegeldetektor
aus der FR-Anmeldung 2596515, Priorität 28.03.86, Int. Kl. G 01 F
23/28, bekannt. Der Detektor enthält einen Stab, der über der gesamten
Länge hohl
ist und in das Umgebungsmedium mündet.
Innerhalb des Stabs ist ein weiterer, über der gesamten Länge hohler
Wellenleiter installiert, an dem Wandler angeordnet sind. Die Wellenleiterbefestigungspunkte
an der externen Basis sind bei dieser Konstruktion nicht in Betracht
gezogen.
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Aus
dem SU-Urheberschein 231151 ist ein Ultraschall-Flüssigkeitsspiegelindikator
bekannt, bei welchem der Detektor aus zwei getrennten Wellenleitern
besteht. Die Wellenleiter sind in den Wänden des zu kontrollierenden
Behälters
in den Schwingungsknoten befestigt.
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Die
Konstruktion aller vorstehend erwähnten Ultraschalldetektoren
unterscheidet sich von der vorliegenden. Bei den vorstehenden Konstruktionen
ist kein Schutz gegenüber
dem Einfluss von Kondensat, Flüssigkeits-
und Schmutzresten auf die Messgenauigkeit vorgesehen.
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Das
nächstgelegene
technische Prinzip ist der "Detektor
für das
Vorhandensein einer Flüssigkeit" nach dem EP-Patent
409732, Priorität
18.07.90, Int. Kl. G 01 F 23/28. Zum Aufbau des Detektors gehören ein
Gehäuse,
ein mit einem Impulsgenerator verbundenes Messelement und eine Empfangsvorrichtung.
Das Messelement der Vorrichtung hat einen akustischen-elektrischen Wandler
und einen akustischen Verbundwellenleiter, der mit dem Wandler verbunden
ist. Der erste Teil des akustischen Verbundwellenleiters besteht
aus einem massiven Zylinder, der zweite Teil aus einem Hohlzylinder.
Der erste Teil des Wellenleiters hat einen kleineren Durchmesser als
der zweite Teil.
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Die
Leistungsgenauigkeit der angegebenen Detektorkonstruktion hängt von
Bedingungen des Umgebungsmediums ab. In dem offenen Raum können sich
Flüssigkeitsreste
und andere Verunreinigungen ansammeln. Flüssigkeit und Schmutz können sich
auch auf dem Wandler und auf dem Wellenleitergehäuse an der Verbindungsstelle
(Übergang)
zum größeren Durchmesser
ansammeln. All diese können
die Genauigkeit der Detektorleistung beeinflussen.
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Beschreibung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Detektorleistungsabhängigkeit
von dem Umgebungsmedium und den Betriebsbedingungen zu verringern
und dadurch eine hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit bereitzustellen.
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Der
Ultraschall-Flüssigkeitsspiegeldetektor nach
der Erfindung weist ein Detektorgehäuse und einen akustischen Stabwellenleiter
auf, an dessen einem Ende sich ein akustischer-elektrischer Wandler und
an dessen anderem Ende sich ein Hohlraumresonator befindet. Der
akustische-elektrische Wandler dient zur Erregung des akustischen
Stabwellenleiters, der bei einer Betriebsfrequenz schwingt, die
von dem Resonator abhängt.
Die Schwingungsdauer des erregten Resonators hängt davon ab, ob er in dem gasförmigen Medium
angeordnet ist oder mit einer Flüssigkeit
in Kontakt steht.
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Die
Neuheit besteht aus Folgendem.
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Der
Resonatorhohlraum ist von dem Außenmedium abgetrennt. Ein solcher
Aufbau ermöglicht es,
eine Ansammlung von Flüssigkeit
und Fremdstoffen und somit Messfehler zu vermeiden. Der Resonatorraum
ist gegenüber
dem akustischen-elektrischen Wandlerende des Wellenleiters angeordnet.
Der Raum ist dort, wo es erforderlich ist, so angeordnet, dass der
Flüssigkeitsspiegel
kontrolliert wird. Dies ermöglicht
eine Verringerung des Einflusses von Schmutz und Kondensat, da Fremdstoffe,
die auf dem Wellenleiterteil ablagern, das nicht hohl ist, die Messgenauigkeit
in der Praxis nicht beeinflussen.
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Das
Detektorgehäuse
ist starr und hermetisch an der Oberfläche des akustischen Stabwellenleiters
in dem Bereich minimaler Stabschwingungen des akustischen Stabwellenleiters
bei der Detektorbetriebsfrequenz festgelegt. Eine solche Gehäusebefestigung
an dem akustischen Stabwellenleiter ermöglicht es, das Vordringen von
Feuchte und Fremdstoffen zu dem akustischen-elektrischen Wandler und
auf den oberen Wellenleiterteil zu vermeiden. In diesem Fall werden
aufgrund der starren Gehäusebefestigung
an dem akustischen Stabwellenleiter wegen der Befestigung in der
Zone mit minimalen Schwingungen des Wellenleiterstabs die Betriebsgenauigkeit
und -empfindlichkeit des Detektors nicht verringert.
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Das
Detektorgehäuse
weist eine Befestigungseinrichtung zum Festlegen des Gehäuses an der
externen Basis auf. Die Position der Detektorbefestigungseinrichtung
an dem Gehäuse
dient auch zur Lösung
der gestellten Aufgabe. Da das Gehäuse, auch wenn es starr und
hermetisch an dem akustischen Wellenleiter befestigt ist, durch
seine Masse die Detektorparameter nur in äußerst geringem Ausmaß beeinflusst,
beeinflusst die Gehäusebefestigung an
der externen Basis mit Hilfe der Befestigungseinrichtung die Detektorparameter
unabhängig
vom Basistyp praktisch nicht.
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Bei
einer solchen Konstruktion gibt es keine Stelle auf dem akustischen
Stabwellenleiter, wo sich Flüssigkeit,
Kondensat und Schmutz ansammeln können. Das Gehäuse trennt
den akustischen-elektrischen Wandler und den Wellenleiterteil vollständig von
der Außenumgebung
ab. Seinerseits beeinflusst das Gehäuse, auf welcher Basis es auch
immer installiert sein mag, die Detektorparameter praktisch nicht.
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Bei
einer speziellen Ausgestaltung ist der Resonatorraum von der Außenumgebung
durch eine Platte abgetrennt, die starr und hermetisch an dem akustischen
Stabwellenleiter befestigt ist. Die Plattendicke ist kleiner als
W/12, wenn W die Schallwellenlänge
in dem akustischen Wellenleiter bei Betriebsfrequenz ist. Eine solche
Plattendicke beeinflusst die Detektorempfindlichkeit praktisch nicht.
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Außerdem sollte
die Gehäusebefestigungszone
auf der Oberfläche
des akustischen Stabwellenleiters in den Knoten der Wellenleiterlängsschwingungen
angeordnet werden.
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Eine
solche Zonenposition ergibt bei konkreten Detektorbetriebsfrequenzwerten
einen minimalen Gehäuseeinfluss
auf die Detektorparameter. Für
diesen Zweck sollte die Entfernung zwischen der Befestigungsstelle
und dem Wandler gleich einer ungeraden Zahl von Viertelwellenlängen sein,
damit unter Berücksichtigung
akzeptabler Erstreckungen dieser Entfernung (gleich W/12) dies zu
der Bedingung führt: W/4 × [(2 × k + 1)
+ 1/3] > L > W/4 × [(2 × k + 1) – 1/3],wenn
W die Schallwellenlänge
in dem akustischen Stabwellenleiter bei der Betriebsfrequenz und
k eine natürliche
Zahl ist.
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Außerdem ist
die Dicke des Detektorgehäuses
an der Stelle der Befestigung des akustischen Stabwellenleiters
kleiner als W/12, wenn W die Schallwellenlänge in dem akustischen Stabwellenleiter
bei der Betriebsfrequenz ist. Es ist nötig, für einen minimalen Gehäuseeinfluss
auf die Detektorempfindlichkeit zu sorgen.
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Zusätzlich ist
die Befestigungseinrichtung des Detektorgehäuses zum Festlegen des Gehäuses an
der externen Basis in Form einer Gewindeverbindung ausgeführt. Diese
Art der Befestigung hat einen zusätzlichen Effekt. Störschwingungen
der externen Basis werden beim Durchgang zum Detektorgehäuse in großem Ausmaß durch
die Gewindeverbindung absorbiert und dann in Form von Wärmeenergie
abgegeben. Dies führt
zu einer größeren Unabhängigkeit
der Detektorleistung von Außenbedingungen.
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Alle
Merkmale der vorliegenden Erfindung begünstigen eine geringere Abhängigkeit
der Detektorleistung von der Umgebung und den Betriebsbedingungen,
ohne seine Messgenauigkeit und Empfindlichkeit zu verringern.
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Die
Hauptmerkmale der gegebenen Konstruktion führen auch zu zusätzlichen
Effekten.
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Die
starre und hermetische Festlegung des Detektorgehäuses an
dem akustischen Stabwellenleiter ermöglicht es, eine Detektorfeuersicherheit
bereitzustellen, da es den akustischen-elektrischen Wandler von
dem Arbeitsmedium trennt, dessen Spiegel von dem Detektor gemessen
wird. Ein solches Medium kann von feuergefährlichen Flüssigkeiten gebildet werden.
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Ein
weiterer zusätzlicher
Effekt ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass die starre Festlegung des
Detektorgehäuses
an dem akustischen Stabwellenleiter die Detektorleistung nur bei
der Betriebsfrequenz nicht beeinflusst. Für akustische Schwingungen anderer
Frequenzen, welche die Detektorgenauigkeit beeinflussen könnten, wirkt
das Gehäuse
als akustischer Filter. Deshalb nimmt bei der angegebenen Konstruktion
die Detektorrauschimmunität
zu. Die Platte, die den Resonatorraum des akustischen Stabwellenleiters
trennt, spielt die gleiche Rolle, jedoch in einem geringeren Ausmaß.
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Da
der Wellenleiter an dem Gehäuse
in der Zone der Schwingungsknoten befestigt ist, d.h. in der Zone,
die sich durch eine hohe akustische Impedanz auszeichnet, führen äußere Einwirkungen
zu geringen Schwingungen in dem Wellenleiter bei der Betriebsfrequenz,
da die akustische Impedanz von der Frequenz abhängt. Eine solche Befestigung
kann als akustischer Sperrfilter angesehen werden.
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Die
Positionierung der empfindlichen Zone, also des Hohlraumresonators,
am Ende des akustischen Stabwellenleiters macht es möglich, den
Detektor beliebig an der Installationsstelle anzuordnen. Der akustische
Stabwellenleiter kann mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommen,
und die räumliche
Anordnung des Detektors beeinflusst die Detektoreigenschaften zur
Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels praktisch
nicht. Der Flüssigkeitskontakt
der Zone des akustischen Stabwellenleiters, wo sich der Hohlraumresonator
befindet, ist für
die Messung wesentlich. Deshalb kann der Detektor beliebig ausgerichtet sein.
Wesentlich ist, dass der Resonator sich auf dem Flüssigkeitsanzeigepegel
befindet.
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Wenn
Flüssigkeiten
mit hoher Temperatur und niedriger Temperatur angezeigt werden,
ermöglicht
es die Erstreckung des akustischen Stabwellenleiters, den akustischen-elektrischen
Wandler außerhalb
der Zone mit extremer Temperatur und extremem Druck anzuordnen.
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Diese
neuen Merkmale der Detektorkonstruktion erlauben die Feststellung,
dass der Detektor die Anforderungen an die Patentierbarkeit erfüllt.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Figuren veranschaulicht:
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1 zeigt
den Detektoraufbau.
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2 zeigt
die Befestigung des Detektorgehäuses
an dem akustischen Stabwellenleiter.
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3 zeigt
eine Variante der Detektorbefestigung an der Basis.
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4 zeigt
Zeitdiagramme, die die Detektorleistung erläutern.
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Ausführungsform
der Erfindung
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Der
Detektoraufbau (1) hat einen akustischen Stabwellenleiter 2,
an dessen einem Ende sich ein akustischer-elektrischer Wandler 3 und
an dessen anderem Ende sich ein Hohlraumresonator 4 befindet.
An der Oberfläche
des akustischen Stabwellenleiters 2 im Bereich 6 minimaler
Schwingungen des akustischen Stabwellenleiters 2 bei der
Detektorbetriebsfrequenz ist ein Detektorgehäuse 1 starr und hermetisch
befestigt. Der Raum 5 des Resonators 4 ist von
dem Außenmedium
durch eine Platte 8 getrennt. Das Gehäuse 1 hat eine Befestigungseinrichtung 7 für die Festlegung
des Gehäuses 1 an
einer externen Basis. In dem Detektorgehäuse 1 sind das Ende
des akustischen Stabwellenleiters 2 mit dem akustischen-elektrischen
Wandler 3 sowie eine elektrische Leiterplatte mit einer
Impulsgeneratorschaltung und einer Schaltung zur Verarbeitung zur
Detektorsignalen angeordnet. Der akustische-elektrische Wandler 3 ist
mit der Platte 9 durch Leiter 10 verbunden. Die
Detektorplatte ist mit einer äußeren elektrischen
Schaltung durch ein Kabel 11 verbunden, das in das Detektorgehäuse 1 durch
eine hermetische Stoffbüchse 12 eingeführt ist.
Ein hermetisch dichtender Deckel 13 trennt den Detektorgehäuseraum
mit der Platte 9 von dem Außenmedium ab.
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Das
Detektorgehäuse 1 (2)
hat eine Dicke Lk, wobei Lk < W/12
an der Stelle der Befestigung an dem akustischen Wellenleiter 2 beträgt. Diese
Verbindung (Befestigung) 14 kann eine Schweißverbindung
sein.
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Die
Befestigungseinrichtung 7 zum Befestigen des Gehäuses 1 an
einer externen Basis 5 ist in Form einer Gewindeverbindung
(3) ausgeführt.
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Der
Detektor arbeitet wie folgt.
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Der
akustische-elektrische Wandler 3, der sich an einem Ende
des akustischen Stabwellenleiters 2 befindet, erzeugt periodisch
Schwingungen in dem Wellenleiter, die die Form von Im pulssignalen mit
sinusförmiger
Gestalt haben. Die Impulssignale werden von einem elektronischen
Generator erzeugt, der sich auf der Platte 9 befindet.
Die Signale pflanzen sich längs
des akustischen Stabwellenleiters 2 fort und erregen, wenn
sie den Hohlraumresonator 4 erreichen, der sich auf dem
dem akustischen-elektrischen Wandler 3 gegenüberliegenden
Ende des Wellenleiters befindet, in ihm Schwingungen. Die Schwingungen
des Resonators 4 sind gedämpfte Schwingungen, wobei der
Dämpfungsfaktor
in großem
Ausmaß von
den Eigenschaften des Mediums abhängt, in dem der Resonator angeordnet
ist. Wenn das Medium einen geringen Wellenwiderstand bei der Betriebsfrequenz
hat, ist der Dämpfungsfaktor klein
und die Schwingungen klingen langsam ab. Wenn das Medium, in dem
der Resonator angeordnet ist, einen Widerstand hat, der mit dem
Resonatorausgangswiderstand als akustischer Sender vergleichbar
ist, treten in dem Medium Schallschwingungen auf, und, es ergibt
sich eine Energieemission aus dem Resonator in das Medium, was zu
einer ausreichenden Zunahme des Resonatordämpfungsfaktors äquivalent
ist. In diesem Fall klingen die Schwingungen des Resonators 4 schnell
ab.
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Die
Schwingungen des Resonators 4 pflanzen sich in dem akustischen
Stabwellenleiter 2 zu dem akustischen-elektrischen Wandler 3 hin
fort und sind, wenn sie ihn erreichen, in ein elektrisches Signal
(4) umgewandelt. Dieses Signal wiederholt sich
in Form von Schwingungen in dem Wellenleiter, die ihrerseits den
Resonatorschwingungen ähnlich sind.
Somit hat das elektrische Signal die Form von langsam abklingenden
Schwingungen, d.h. von Schwingungen mit geringem Dämpfungsfaktor,
wenn sich der Resonator in dem Medium mit geringem Widerstand, beispielsweise
in einem gasförmigen
Medium, befindet (oberes Oszillogramm in 4). Wenn sich
umgekehrt der Resonator in dem Medium mit einem Widerstand befindet,
der größer als
der Widerstand des gasförmigen
Mediums ist, beispielsweise in einer Flüssigkeit, hat das elektrische
Signal die Form von schnell abklingenden Schwingungen, d.h. Schwingungen
mit größerem Dämpfungsfaktor
(unteres Oszillogramm in 4).
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Die
Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung formt entsprechend dem Dämpfungsfaktor
das Detektorausgangssignal. Dieses Signal hat einen Relais-Charakter
und transportiert Informationen über die
Art des Mediums, in dem der Resonator 4 angeordnet ist,
nämlich
dahingehend, ob das Medium flüssig
oder gasförmig
ist. Das Signal wird zu der externen Schaltung über das Kabel 11 übertragen.
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Der
Detektorraum mit dem akustischen-elektrischen Wandler 3 und
der Platte 9 ist von dem Außenmedium mit Hilfe der Schweißverbindung
des akustischen Wellenleiters 2 und des Gehäuses 1,
der Stoffbuchse 12 des Kabels 11 und des hermetisch abdichtenden
Deckels 13 abgetrennt. Somit beeinflusst das Medium, in
welchem das Detektorgehäuse angeordnet
ist, die Funktion der elektronischen Schaltung und des Wandlers
nicht.
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Die
Schwingungen der Basis, an welcher der Detektor befestigt ist, erreichen
den akustischenelektrischen Wandler praktisch nicht und beeinflussen deshalb
den Detektorbetrieb nicht. Dies tritt aufgrund der Gewindeverbindung
der Befestigungseinrichtung 7 ein, die Gehäuseschwingungen
auf das Detektorgehäuse 1 schlecht überträgt (aufgrund
der Schwingungsenergieabsorption durch Reibungsflächen der Gewindeverbindung),
sowie aufgrund der Position der Verbindung 14 in der Zone
minimaler Schwingungen des akustischen Stabwellenleiters 2.
Diese Zone zeichnet sich durch einen großen Widerstand aus, aufgrund
dessen es im Wesentlichen kein Eindringen von Schwingungen sowohl
aus dem Wellenleiter als auch in den Wellenleiter gibt.
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Der
Flüssigkeitsspiegeldetektor
hat einen Schwingungssystem-Q-Faktor, der durch die Eigenschaften
des Mediums bestimmt wird, in welchem das empfindliche Detektorelement,
der Hohlraumresonator, angeordnet ist.
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Daneben
ist es erforderlich, dass sich das Minimum der Stabschwingungen
an der Stelle der Befestigung des Detektorgehäuses an dem Wellenleiter unabhängig von
den Eigenschaften des Mediums befindet, wo der Detektor angeordnet
ist.
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Für diesen
Zweck sollten die Abmessungen der drei Hauptteile des Detektors,
der Wellenleiter, der Resonator und die Platte, bestimmte wellenbezogene
Abmessungen haben.
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Es
ist technologisch zweckmäßig, wenn
die Hauptteile des Indikatorschwingsystems (der Wellenleiter, der
Resonator und die Platte) aus dem gleichen Material hergestellt
sind und die gleichen Außendurchmesser
haben.
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Die
Plattenbreite Lp wird so gewählt,
dass sie den Resonator-Q-Faktor wenig beeinflusst. Aus diesem Grund
sollte die Plattendicke der folgenden Bedingung genügen: Lp < W/2π × arctg(α) (1)wobei α das Verhältnis der
Wandquerschnittsquadrate des Resonators und des Wellenleiters ist.
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Die
Länge Lr
des Hohlraumresonators und die Länge
Lw des Wellenleiters werden so gewählt, dass das gesamte mechanische
Schwingungssystem eine Resonanzfrequenz hat, die gleich der Betriebsfrequenz
ist und nicht von dem Wellenwiderstand des Mediums abhängt, das
den Resonator berührt.
In diesem Fall hängt
die Stelle der minimalen Wellenleiteroszillationen nicht von dem
Wellenwiderstand des Mediums ab. Aus diesem Grund ist es erforderlich,
dass die Abmessungen Lr und Lw den folgenden Gleichungen genügen: Lw = (2 × k + 1) × W/4 + Lp (2) Lr = W/2{n + 1/π × arctg[2
* α(1 + α2)
* tg(4πLp/W)]} (3)wobei k,
n natürliche
Zahlen sind.
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Wenn
das mechanische System diesen Bedingungen genügt, befinden sich die Stellen
der minimalen Wellenleiterschwingungen in Entfernungen, die gleich
ungeraden Zahlen von W/4 von dem Wellenleiterende aus sind, an dem
der akustische-elektrische Wandler befestigt ist.
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Wenn
beispielsweise der Außendurchmesser
12 mm beträgt,
betragen der Durchmesser des Resonatorhohlraumteils 10 mm und die
Plattendicke Lp = 1 mm, was ausreicht, um einen festen Aufbau zu erhalten.
Aus (1) folgt, dass die Betriebsfrequenz-Wellenlänge in dem
Material größer als
21,2 mm sein soll. Wählt
man die Wellenlänge
zu 36 mm, entspricht dies bei legiertem Stahl der Betriebsfrequenz
von etwa 140 kHz. Die Resonatorlänge
nach (3) entspricht 26,65 mm, wenn n = 1. Die Wellenleiterlänge Lw aus
(2) ergibt 100 mm, wenn k = 5. Da die Entfernung zwischen
dem Bereich der Wellenleiterbefestigung an dem Gehäuse und
dem Wandler eine ungerade Zahl von Wellenlängenvierteln sein soll, ist
die Entfernung L in diesem Fall gleich 9 mm, 27 mm, 45 mm, usw.
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Gewerbliche
Verwertbarkeit
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Der
Ultraschall-Flüssigkeitspegeldetektor nach
der Erfindung kann zur Spiegelüberwachung unterschiedlicher
Flüssigkeiten,
einschließlich
feuergefährlicher
Flüssigkeiten,
verwendet werden. Der Detektor kann an irgendeiner Basis installiert
werden, ist in seiner Konstruktion einfach und an eine Massenfertigung
anpassbar. Er hat eine hohe Empfindlichkeit und eine geringe Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen, insbesondere einer Wellenleiterverunreinigung.
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Eine
hohe mechanische Festigkeit und eine absolute Leckdichtigkeit der
Konstruktion ermöglicht es,
den Ultraschall-Flüssigkeitsspiegeldetektor
in extremen Bedingungen zu verwenden, wozu eine Spiegelanzeige solcher
Produkte gehört,
wie verflüssigte Gase,
beispielsweise verflüssigte
Luft.
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Da
der akustische Stabwellenleiter des Detektors ziemlich lang (mehrere
zehn Zentimeter) gemacht werden kann, besteht die Gelegenheit, die empfindliche
Zone, d.h. den Resonator von dem akustischen-elektrischen Wandler
und der elektrischen Schaltung abzutrennen. Eine solche Abtrennmöglichkeit
ermöglicht
die Verwendung des Detektors zum Messen von Flüssigkeiten mit hoher Temperatur.