FI63300B - Anordning foer bestaemning av placeringen av graensytan mellantvao material i en behaollare - Google Patents

Description

ΓβΙ tii\ KUULUTUSJULKAISU /77Πη

t j (11) UTLÄCGNINGSSKRI FT 0 0 0UU

C ..-.Patentti myönnetty 10 05 1933 VgSJ •««Patoni tonVnlat ^ ^ (SI) K<rjJ/lM.CL3 G 05 D 9^00 | SUOMI—FINLAND pi) ριημμ^-νιμιμ^ι 762015 • (22) HakemtapUvi—AMSknlnpdac O9.O7.76 ' ' (23) Alkupllvi —Glttlgh«ttdi| O9.O7.76 (41) Tullut JuIMmIuI — Blivic off«it)l|

Patentti-ja rekisterihallitus .... ...._____ . 12.01.77 _ ^ ' (44) NlhtttvIluIpMon {· kuuLhilkalaun pvm. —

Patent- och registerstyreleen ' ' amMcu utU(d ocfc utLskrtfu« pubUcand 31 Q1 Q3 (32)(33)(31) Pyydetty «tuoJk*u«—Ä.jtrd priorttat ^ Q ^ 23.07.75, 0i+.08.75, 01*.08.75, 11.08.75, 11.08.75 USSR(su) 2156895, 2161009, 2162829, 2160657, 2161351, 2165621* (Tl) Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky i Konstruktorsky Institut "Tsvetmetavtomatika", Dmitrovskoe shosse 129, Moskva, USSR(SU) (72) Nikolai Ivanovich Brazhnikov, Moskva, USSR(SU) (Jb) Oy Kolster Ab (5I+) Laite kahden aineen rajapinnan sijainnin määrittämiseksi säiliössä -Anordning för bestämning av placeringen av gränsytan mellan tvä material i en behällare

Esillä oleva keksintö koskee teknologisten parametrien automaattista valvontaa eri tuotantoprosesseissa eri teollisuudenaloilla akustisten värähtelyiden avulla ja erityisesti laitetta kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi yksikerros-säiliöissä. Keksintöä voidaan käyttää automaattisissa järjestelmissä, joilla valvotaan hydrometallurgisia ja malminrikastuspro-sesseja rauta- tai ei-rautametallurgiassa, kemiallisessa, petroke-miallisessa, elintarvike- ja muissa teollisuuksissa eri aineiden rajapinnan automaattista ei-kosketusvalvontaa varten teknologisissa yksikerrossäiliöissä.

Rajapintojen valvonta perustuu tällaisten aineiden jonkin ominaisuuden eroihin. Valvottavalle tuotantoprosessille voivat olla luonteenomaisia aineen ominaisuuksien epästabiliteetin eri tekijät, 63300 jotka häiritsevät kaasu-neste ja neste-neste rajapintojen valvontaa. Näihin tekijöihin kuuluvat nesteiden vaihteleva tai alentunut tiheys, korotetut paineet ja viskositeetti, permittiviteetin muutokset, nesteen hämmentäminen kaasukuplilla, vaihtelevan konsistenssin omaava huomattava vaahtokerros nesteen pinnalla, erilaiset suspensiot nesteen sisällä ja jotkin muut tekijät.

Päävaatimuksena, joka asetetaan menetelmille ja laitteille kaasu-neste ja neste-neste rajapintojen valvomiseksi on minimoida mainittujen epästabiliteettitekijoiden vaikutus valvonnan luotettavuuteen ja tarkkuuteen. Vaaditaan myös, että valvontamenetelmän tulee olla herkkä, turvallinen käyttöhenkilökunnalle, että laitteen tulee olla rakenteeltaan yksinkertainen ja sen markkinahinnan tulee olla alhainen.

Rajapintojen valvontaan voidaan käyttää menetelmiä ja laitteita, jotka teknologisten ominaisuuksiensa mukaan voidaan luokitella kahteen, anturiryhmään ja kosketuksettomaan ryhmään. Ensinmainituissa menetelmissä ja laitteissa on tuntoelementit, jotka antavat informaation valvottavasta rajapinnasta, sijoitettu teknologiseen säiliöön, joka sisältää mainitut aineet ja ne koskettavat näitä aineita. Mitä toiseen ryhmään tulee, ovat tuntoelementit valvottavan säiliön ulkopuolella eivätkä niiden aineiden suoran vaikutuksen alaisina, joiden rajapintaa valvotaan.

Ennestään tunnettuja ovat uimurimenetelmä ja -laite rajapinnan valvontaan, jotka kuuluvat ensimmäiseen ryhmään. Tämä tunnettu menetelmä perustuu siihen, että tiivis ontto kappale tai ei-hygros-kooppinen kappale, jolla on alhainen tiheys (uimuri) ja jonka kellu-vuus on negatiivinen ylempään aineeseen nähden ja positiivinen alempaan aineeseen nähden, joiden aineiden rajapintaa valvotaan, sijoitetaan nämä aineet sisältävään säiliöön ja mainitun kappaleen pystysuora siirros rekisteröidään, sen aseman osoittaessa valvottua rajapintaa. Tunnettuun laitteeseen sisältyy uimurin lisäksi järjestelmä uimurin siirroksen rekisteröimiseksi. Tällaisessa järjestelmässä voidaan käyttää induktiokelaa ja indikaattoria, joka osoittaa sen muutoksen sähkömagneettisessa kentässä, jonka aiheuttaa uimurin siirros suhteessa kelaan.

Tällä tunnetulla menetelmällä ja laitteella on kuitenkin heikko luotettavuus ja tarkkuus valvottaessa rajapintaa viskoosien 3 63300 aineiden välillä sikäli kuin uimuri pistää yhteen aineista sekä valvottaessa kaasu-neste rajapintaa, kun nesteen pinnalla oleva paksu vaahto ympäröi uimuria jonkin matkaa pinnasta, mitä matkaa ei voida ennalta arvioida.

Samalla tavoin on tunnettu kapasitiivinen menetelmä ja laite rajapinnan valvomiseksi, myös nämä kuuluvat ensimmäiseen ryhmään.

Tämä tunnettu menetelmä perustuu siihen, että säiliön sisälle on sijoitettu tuntoelementti, jolla on kahden levyn (tai tangon) muoto, joiden välissä on rako (väli), ja mainitun elementin kapasiteetti mitataan ja tämä kapasiteetti riippuu mainitussa välissä olevan aineen permittiviteetistä ja rajapinnan sijainti määrätään täten mitatusta kapasiteetista. Tunnettu laite sisältää kapasitii-visen tuntoelementin lisäksi mainitun elementin kapasiteetin muutoksen mittalaitteen, joka muutos tapahtuu, kun valvottava rajapinta siirtyy suhteessa mainittuun rekisteröintilaitteeseen.

Tunnettu menetelmä ja laite rajapintojen valvontaan ovat epäedullisia siinä, että niiden luotettavuus on huono, koska aineiden permittiviteetti vaihtelee ja tuntoelementin väli ja tästä syystä sen kapasiteetti muuttuu aineissa olevien suspensoituneiden osasten vaikutuksesta.

Ennestään tunnettuja ovat myös impedanssimenetelmä ja -laite rajapintojen valvomiseksi, joka menetelmä sekä laite kuuluvat ensimmäiseen ryhmään. Tämä menetelmä perustuu säiliön sisällä sijaitsevan ultraääniemitterin sähköimpedanssin mittaamiseen, mikä sähköimpedans-siarvo muuttuu, kun rajapinta ohittaa tason, jolla emitteri sijaitsee. Laitteeseen kuuluu ultraääniemitteri, tähän kytketty sähkövärähtely-generaattori ja emitterin sähköimpedanssin muutoksen mittalaite.

Mainitulle tunnetulle menetelmälle ja laitteelle on tunnusomaista pieni dynaaminen alue valvottaessa kaasu-neste rajapintaa, suhteessa nesteaineiden tiheyteen ja riittämätön luotettavuus valvottaessa neste-neste rajapintaa. Viimeksimainittu epäkohta johtuu pienestä, emitterin sähköimpendanssien välisestä erosta, jonka nesteet, joiden rajapintaa valvotaan, akustisesti vaimentava t.

Epäkohta, joka on yhteinen kaikille edellä mainituille menetelmille ja laitteille, jotka kuuluvat ensimmäiseen ryhmään, on myös tarve sijoittaa tuntoelementit säiliön sisälle mikä vaatii, että teknologinen prosessi on pysäytettävä kun laitetta asennetaan, sille suoritetaan ennaltaehkäisevää valvontaa ja kun siinä suoritetaan “ 63300 korjauksia. Tämän lisäksi näiden laitteiden toimintaikä ja luotettavuus vähenee voimakkaasti, kun säiliöt täytetään kemiallisesti voimakkaasti reagoivilla nesteillä.

Toiseen ryhmään kuuluvat menetelmät ja laitteet eivät kärsi näistä epäkohdista.

Ennestään tunnettu on radioisotooppinen menetelmä ja laite rajapintojen valvomiseksi, nämä kuuluvat toiseen ryhmään.

Tämä menetelmä perustuu sen radioaktiivisen säteilyn absorption eron määräämiseen, joka kulkee teknologisen säiliön lävitse suuntaan, joka yhtyy mainitun säiliön akseliin, siis niiden aineiden aiheuttaman absorption mittaamiseen joiden rajapintaa säiliössä valvotaan. Laitteeseen, jolla mainittu menetelmä toteutetaan, kuuluu radioaktiivisen säteilyn lähde ja vastaanotin, jotka sijaitsevat eri puolilla säiliön ulkopintaa, ja vastaanottimeen kytketty mittalaite .

Tälle menetelmälle ja laitteelle rajapintojen valvomiseksi ovat luontaisia epäkohtia huono tarkkuus, rakenten monimutkaisuus, laitteen korkea markkinahinta ja mahdolliset säteilyvaarat käyttö-henkilöstölle.

Samalla tavoin on ennestään tunnettu seuraavassa kuvattu menetelmä ja laite kaasu-neste ja neste-neste rajapintojen valvomiseksi yksikerrossäiliöissä.

Tämä menetelmä perustuu siihen, että synnytetään akustisten värähtelyiden aalto ja lähetetään tämä säiliöön ääntäjohtavan aineen kautta, joka koskettaa osaa yksikerrossäiliön seinästä; akustinen aalto vastaanotetaan, kun se on kulkenut läpi säiliön ja toisen ääntäjohtavan aineen, joka koskettaa toista osaa yksikerrossäiliön seinästä, ja kaasu-neste tai neste-neste rajapinta määritetään läpi-kulkeneen akustisen aallon amplitudista. Muutokset amplitudissa aiheutuvat erosta akustisen aallon kulussa säiliön sisällä läpi aineiden, joiden rajapintaa valvotaan tällä menetelmällä.

Ennestään tunnetaan kaasu-neste tai nestemeste rajapinnan valvomiseksi yksikerrossäiliöissä laite, johon kuuluu akustisten värähtelyiden allon emitteri, joka on kytketty sähkövärähtelygene-raattoriin, akustisen aallon vastaanotin, joka sijaitsee mainitun emitteristä lähtevän aallon kulkutiellä, jolloin vastaanotin ja emitteri sijaitsevat yksikerrossäiliön seinällä, kumpikin äänijohtimen välityksellä, jolloin mainittujen äänijohtimien kosketusalueet koskettavat 5 63300 säiliön seinään ja niiden teholliset alueet ovat kosketuksessa vastaavien alueiden kanssa ääniaaltoemitterissä ja vastaanottiraessa, jolloin mainitun vastaanottimen ulostulo on kytketty piiriin, jonka muodostaa niiden sähkösignaalien vahvistin, jotka tulevat vastaanottimen ulostulosta ja mainittujen sähkösignaalien amplitudin mittalaite, jolloin mainitut vahvistin ja mittalaite (rekisteröintilaite) on kytketty sarjaan ja amplitudia käytetään määritettäessä kaaus-neste tai neste-neste rajapintaa.

Edellä mainittu menetelmä kaasu-neste ja erityisesti neste-neste rajapintojen valvomiseksi ja laite tämän menetelmän toteuttamiseksi, kun menetelmää ja laitetta käytetään lukuisissa teollisuusprosesseissa, esim. malmin rikastuksessa, hydrometallurgisissa tai kemiallisissa prosesseissa, eivät turvaa vaadittua tarkkuutta valvonnassa, mikä johtaa huomattaviin virheisiin, mutkistaa laitteen rakennetta ja lisää sen markkinahintaa.

Nämä epäsuotuisat seikat johtuvat siitä, että säiliöiden poikkileikkausten ollessa jopa 8-10 metriä, tämä aiheuttaa terävää taittumisdivergenssiä akustisessa aallossa, jolloin akustisen aallon amplitudi huomattavasti heikkenee vastaanottoalueessa. Taittumisen vaikutuksen vähentämiseksi olisi nostettava emitterin kokoa ja lähetetyn aallon taajuutta, mikä vuorostaan vaatii, että sähkö-värähtelygeneraattorin tehoa huomattavasti parannetaan, ja tämä tuo mukanaan vastaavan kasvun laitteen monimutkaisuudessa ja kustannuksissa .

Lisäksi kaasukuplien ja kiinteiden osasten läsnäolo nestemäisessä aineessa säiliön sisällä aiheuttaa näissä aineissa etenevän akustisen aallon huomattavaa sirontaa, jolloin vastaanotetun aallon amplitudi heikkenee eksponentiaalisesti säiliön koon kasvaessa. Kaikesta tästä on seurauksena huomattavia virheitä ja useissa tapauksissa mainittu menetelmä ja laite tulevat käyttökelvottomiksi tai epäkäytännöllisiksi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite kaasu-neste ja neste-neste rajapintojen valvomiseksi yksikerros-säiliöissä, mikä varmistaa valvonnan laajalla alueella aineiden fysikokemiallisia koostumuksia, tiloja ja ominaisuuksia.

Tämän keksinnön toisena kohteena on lisätä rajapintojen valvonnan tarkkuutta.

6 63300

Keksinnön vielä yhtenä kohteena on yksinkertaistaa laitteen rakennetta ja vähentää sen toimintakustannuksia ja markkinahintaa.

Edellä mainitut päämäärät toteutetaan laitteella kahden aineen, joilla on erilaiset akustiset ominaisuudet, rajapinnan sijainnin määrittämiseksi säiliössä äänilähteen, joka on liitetty säiliön seinän johonkin pisteeseen akustisen aallon johtamiseksi säiliön seinään, äänivastaanottimen, joka on liitetty säiliön seinän johonkin toiseen pisteeseen vastaanottamaan säiliön seinän kautta kulkevan aallon, ja välineiden avulla, jotka määrittävät äänivastaanottimen vastaanottaman akustisen aallon amplitudin rajapinnan sijainnin tunnusmerkkinä.

Keksinnön mukainen laite on tunnettu seuraavien piirteiden yhdistelmästä: a) äänilähde on liitetty säiliön seinään ensimmäisen ääni-johtimen kautta, joka johtaa akustisen aallon äänilähteestä terävässä kulmassa säiliön seinään, jossa mekaaniset värähtelyt leviävät akustisen aallon etenemissuunnan ja tulokulman määrittämässä suunas-sa ja etenemisnopeudella, joka on likimain yhtä suuri kuin akustisen aallon leviämisnopeus säiliön seinässä säiliön seinää sisältäpäin koskettavan aineen samanaikaisesti vaikuttaessa, b) äänivastaanotin vastaanottaa toisen äänijohtimen kautta akustisen aallon, jonka amplitudi määrittää rajapinnan korkeuden.

Edelleen keksinnön mukainen laite tunnetaan siitä, että a) kummassakin äänijohtimessa kosketuspinta säiliön seinän kanssa ja sen kulloinkin äänilähteen kanssa yhteinen pinta ovat kulmassa Θ toistensa suhteen, jonka määrittää kaava

C

Θ = arc sin _3 C

b) ja äänijohtimet on valmistettu aineesta, jossa akustisten aaltojen etenemisnopeus on vähäisempi kuin mekaanisten värähtelyjen etenemisnopeus säiliön seinässä.

Siinä tapauksessa, että säiliön seinän poikkileikkaus on vaihteleva, on suositeltavaa tehdä äänijohtimet kahdesta osasta, joiden materiaalit ovat erilaiset samoinkuin akustisten värähtelyjen aallon etenemisnopeus niissä, jolloin osilla on sylinterimäiset kosketusalueet ja näiden alueiden symmteria-akseli sijaitsee samassa tasossa emitterin tai vastaanottimen akselin aknssa kohtisuorassa näihin akseleihin nähden, kosketusalueiden säde määrätään kaa- 63300 vasta:

Ci +^2 ~ R - C2-ri c- - c~ A cot θ' 4 1 2 missä ja C2 ovat mekaanisten värähtelyiden maksimi- ja minimi-etenemisnopeudet säiliön seinäosassa, jotka tärytetään akustisten värähtelyiden aallolla; C4 3a C5 ovat akustisten värähtelyiden aallon etenemisnopeudet eri osissa äänijohtimia; A on äänijohtimien tehollisen osan pituus tasossa, joka sen viivan kautta, joka osuu yhteen niiden mekaanisten värähtelyiden etenemis-suunnan kanssa, jotka on herätetty säiliön seinään ja tämän alueen normaalin kautta; tämä piirre varmistaa akustisten värähtelyiden aallon divergenssin tai konvergenssin.

Siinä tapauksessa, että säiliön einän poikkileikkaus on vaih-televa, on tarkoituksenmukaista, että äänijohtimien tehollinen alue on sylinterinmuotoinen ja kaarevuussäde määrätään yhtälöstä: 8 - 1707¾ · Ä ctg 8 jolloin äänilähde ja äänivastaanotin on tehty siten, että niiden tehollinen alue on muodoltaan samanlainen kuin äänijohtimien teholliset alueet, mikä piirre varmistaa akustisten värähtelyiden aallon divergenssin tai konvergenssin.

Siinä tapauksessa, että säiliön seinän poikkileikkaus on vaihteleva, on myös tarkoituksenmukaista, että äänijohtimien tehollisten alueiden pituus A tasossa, joka kulkee mainitun alueen normaalin ja suoran kautta, joka osuu yhteen säiliön seinään herätettyjen mekaanisten värähtelyjen etenemissuunna kanssa määrätään kaavasta: H ^ K ' _ -/ ^ cot θ, missä k on kerroin, jonka määrää äänijohtimien teholliset alueet; on akustisten värähtelyjen aallonpituus äänijohtimissa, minimi-etäisyys H . tehollisten kosketusalueiden välillä määrätään kaa-vasta: 63300 a2 “min TTT cos S' tämä piirre varmistaa akustisten värähtelyjen aallon divergenssin tai konvergenssin

On myös tarkoituksenmukaista tehdä laitteessa äänijohtimet sulatetusta kvartsista tai posliinista taikka silikiaattilasista taikka lyijystä taikka tinasta taikka lyijy-tinaseoksista, joiden akustinen impedanssi on alueella 0,3 - 1,7 kertaa äänilähteen akustinen impedanssi lähetetylle akustiselle aallolle ja äänivas-taanottimen akustinen impedanssi vastaanotetulle akustiselle aallolle.

On myös mahdollista tehdä äänijohtimet perustuen vesiliuoksiin alkoholeista tai alkaleista tai hapoista tai epärigaanisten happojen suoloista, joissa akustisen aallon etenemisnopeudella on likimain parabolinen lämpötilariippuvuus, liuosten konsentraatio valitaan siten, että akustisen aallon etenemisnopeuden maksimiarvo on säiliön seinän keskilämpötilavyöhykkeellä.

Edellä selitetyllä laitteella kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi yksikerrossäiliöissä on joukko etuja tunnettuihin laitteisiin verrattuna.

Edellä kuvattu laite mahdollistaa huomattavan virheiden alenemisen valvottaessa rajapintoja yksikerrossäiliöissä ja täten paranemisen valvonnan tarkkuudessa ja luotettavuudessa.

Ensiksikin tässä ehdotettu laite sulkee täysin pois val-vontavirheet, jotka johtuvat akustisen aallon taittumisdivergens-sistä aineissa, joiden rajapintaa valvotaan säiliössä, koska aallon etenemistä mainituissa aineissa ei tarvitse mitata. Seinässä etenevien esillä olevan keksinnön mukaan mitattujen mekaanisten värähtelyiden taittumisefekti on varsin heikko eikä käytännössä vaikuta valvonnan tarkkuuteen.

Toiseksi tässä ehdotettu laite täysin sulkee pois virheet, joita aiheuttaa niissä nesteväliaineissa, joiden rajapintaa on valvottava, etenevän akustisen aallon huomattava sironta. Tämä saadaan aikaan sillä, että esillä olevassa laitteessa rajapinnan 9 63300 määrittämiseen käytettynä parametrina on akustisen aallon amplitudi muunnettuna mekaanisista värähtelyistä, jotka etenevät pitkin säiliön seinää, näiden värähtelyiden eteneminen on riippumaton akustisen aallon sironnasta nestemäisissä väliaineissa, jotka täyttävät valvottavan säiliön.

Lisäksi laite tässä ehdotetun menetelmän toteuttamiseksi on keksinnön mukaisesti olennaisesti yksinkertaistettu ja tekee mahdolliseksi käyttää pienempikokoista äänilähdettä ja olennaisesti alempitehoista sähkövärähtelygeneraattoria. Tämä tulee mahdolliseksi sen johdosta, että tässä ehdotetussa laitteessa ei ole tarvetta voimakkaasti lisätä akustisen aallon tehoa, kun taas ennestään tunnetuissa laitteissa tämä on välttämätöntä, jotta varmistettaisiin akustisen aallon kulku laajojen teollisuussäiliöden läpi. Tässä esitetyssä laitteessa tällainen akustisen aallon tehon voimakas lisääminen on vältetty sen seikan ansiosta, että informatiivinen akustinen aalto vastaanotetaan vastaanottimella osassa, joka on etäällä siitä osasta, jossa akustinen aalto lähetetään käytännöllisesti kätösen yhdellä suuruusluokalla ja myös johtuen säiliön pienemmästä poikkileikkauksesta.

Tässä ehdotetun laitteen kaasu-neste ja neste-neste rajapinnan valvomiseksi muita päämääriä ja etuja ilmenee täydellisemmin seuraavasta keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohtaisesta, oheisiin piirustuksiin liittyvästä selityksestä.

Kuvio 1 on yleiskuva yksikerrossäiliöstä, jonka sivuseinään on asennettu keksinnön mukainen äänilähde tai akustisen aallon emitteri ja vastaanotin.

Kuvio 2 esittää ylhäältä katsottuna samaa keksinnön mukaista järjestelyä kuin kuvio 1 (säiliö on kuvattu poikkileikkauksena) .

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista laitetta kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi yksikerrossäiliöissä varustettuna äänijohtimilla keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti (säiliö on kuvattu pituusleikkauksena).

ίο 63300

Kuvio 4 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimien avulla jotka on tehty keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 5 esittää sivusta katsottuna samaa järjestelyä kuin on esitetty kuviossa 4.

Kuvio 6 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyn aallon emitteri äänijohtimien avulla, jotka on tehty keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus ).

Kuvio 7 esittää sivusta katsottuna samaa osaa kuin on kuvattu kuviossa 6.

Kuvio 8 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimien avulla, jotka on tehty keksinnön neljännen suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 9 esittää sivusta katsottuna samaa osaa kuin on kuvattu kuviossa 8.

Kuvio 10 esittää samaa laitetta kuin on kuvattu kuviossa 3, varustettuna keksinnön mukaisesti elektronisella kanavalla referens-sisignaalin kulkua varten ehdotetun laitteen sähkövirtapiirissä.

Kuvio 11 esittää samaa laitetta kuin on kuvattu kuviossa 3, kun äänijohtimet on tehty keksinnön viidennen suoritusmuodon mukaisesti ja laite keksinnön mukaisesti on varustettu elektronisella kanavalla referenssisignaalin kulkua varten ehdotetun laitteen kanavalla referenssisignaalin kulkua varten ehdotetun laitteen sähkövirtapiirissä.

Kuvio 12 esittää samaa laitetta kuin on kuvattu kuviossa 3, kun äänijohtimet on tehty keksinnön kuudennen suoritusmuodon mukaisesti ja laite keksinnön mukaisesti on varustettu elektronisella kanavalla referenssisignaalin kulkua varten ehdotetun laitteen sähkövirtapiirissä.

Kuvio 13 esittää samaa laitetta kuin on kuvattu kuviossa 3, kun se on varustettu sähkövirtapiirillä, joka keksinnön mukaisesti aikaansaa akustisten värähtelyjen aallon pulssimuodostuksen.

Kuvio 14 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka 63300 on tehty keksinnön seitsemännen suoritusmuodon mukaisesti (osittai- -nen pituusleikkaus).

Kuvio 15 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitter! äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön kahdeksannen suoritusmuodon mukaisesti (osittain ^ nen pituusleikkaus).

Kuvio 16 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön yhdeksännen suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 17 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön kymmenennen suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 18 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön yhdennentoista suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 19 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön kahdennentoista suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Kuvio 20 esittää osaa säiliön seinästä, jolle on asennettu akustisten värähtelyjen aallon emitteri äänijohtimen avulla, joka on tehty keksinnön kolmannentoista suoritusmuodon mukaisesti (osittainen pituusleikkaus).

Ehdotettuun laitteeseen kaasu-neste ja neste-neste rajapintojen valvomiseksi yksikerrossäiliössä kuuluu akustisten värähtelyjen aallon 2 (kuvio 2) emitteri 1 (kuvio 1), joka on asennettu äänijohtimen 3 avulla kaasumaista ja nestemäistä ainetta 6 (kuvio 1) ja 7 ja näiden rajapinnan 8 sisältävän yksikerrossäiliön 5 seinälle 4. Emitteri 1 on asennettu osalle 9 sillä tavoin, että mekaanisia värähtelyjä 10 tulee herätetyksi lähetetyllä akustisten värähtelyjen aallolla 2 seinän 4 osaan 9 (kuvio 2), jotka mekaaniset värähtelyt etenevät ennaltamäärättyyn suuntaan.

Laitteeseen kuuluu myös mekaanisista värähtelyistä 10 muunnetun akustisen aallon 13 vastaanotin 12, joka on asennettu osal-13 9 äänijohtimen 11 avulla, joka on mekaanisten värähtelyjen 10 etenemistiellä. Sähkövärähtelygeneraattori 14 (kuvio 3) on kytketty emitteriin 1 ja piiri, jonka muodostavat sarjakytkentäinen sähkösig- 12 63300 naalien amplitudin mittalaite 17 (kuvio 1) on kytketty vastaanottimeen 12, mainittujen sähkösignaalien amplitudi on riippuvainen sen aineen 16 tyypistä, joka koskettaa seinän 4 osaa 9, tämä aine on rajapinnan 8 (kuvio 1) yläpuolella tai alapuolella.

Jotta akustisten värähtelyjen allon 2, joka lähetettiin säiliöön 5 pitkin seinää 4, nopeus olisi likimain yhtä suuri kuin mekaanisten värähtelyjen 10 nopeus pitkin mainittua seinää, äänijohti-mien 3, 11 tehollinen alue 18, jolle emitteri 1 ja vastaanotin 12 on asennettu ja näiden äänijohtimien 3, 11 kosketusalue 19 on kulmassa Θ toisiinsa nähden, mainitut kulmat Θ määrätään seuraavasta kaavasta : Θ = arc <^in (1) missä Cg on akustisten aaltojen 2, 13 etenemisnopeus äänijohtimissa 3, 11; C on akustisen aallon 2 herättämän mekaanisen värähtelyn 10 etenemisnopeus pitkin säiliön 5 seinää 4.

Äänijohtimet 3, 11 on tehty aineesta, jossa akustisen aallon 2, 13 etenemisnopeus on pienempi kuin mekaanisen värähtelyn 10 etenemisnopeus säiliön 5 seinässä 4.

Äänijohtimet 3, 11 voidaan tehdä joko samasta aineesta tai eri aineista. Viimeksimainitussa tapauksessa, mikä seuraa kaavasta (1), äänijohtimien 3, 11 kulmat Θ ovat myös erilaiset. Kaikissa seuraavassa esimerkkeinä esitetyissä suoritusmuodoissa äänijohtimet 3, 11 on oletettu valmistetuiksi samasta aineesta. Tässä kuvatussa suoritusmuodossa äänijohtimet 3, 11 on tehty plexilasista ja ne voivat myös olla valmistetut etyylialkoholin 16 % liuoksesta.

Äänijohtimet 3, 11 on asennettu siten, että niiden kosketuspinnat 19 ovat säiliön 5 seinällä 4 osalla 9, joka herätetään laipalla 20, joka on kiinnitetty nastoilla (ei esitetty piirustuksessa), jotka on alustavasti hitsaattu säiliöön S ja kulkevat laipassa 20 olevien asianmukaisten reikien lävitse. On myös mahdollista käyttää toista versiota, jossa laippa 20 on liimattu säiliön 5 seinään 4.

Tässä kuvattavassa suoritusmuodossa on osa äänijohtimien 3, 11 pinnasta päällystetty kerroksella 21 akustisia aaltoja absorboivaa ainetta, joka on seos epoksihartsista ja polymeroivasta aineesta, volframijauhe täytteenä.

i3 6330 0

Akustisten värähtelyjen aallon emitterinä 1 käytetään pietso-sähköistä tyyppiä olevaa emitteriä (ks. esim. US patentti n:o 2 931223) Vastaanotin 12 on samaa rakennetta kuin emitteri 1. Generaattori 14 käyttää tunnettua jatkuvaa kidestabiloitua oskillaattoripiiriä. Sähkösignaalien amplitudin mittalaite 17 on valmistettu analogisen mittalaitteen tunnetun kaavion mukaan (ks. esim. US patentti 3 345 861). Mittalaite 17 voi olla tehty relelohkona, kun tarvitaan relekosketinsignalointia siitä, että valvottava rajapinta on ennalta-määrätyllä tasolla.

Edellä kuvattu laite on yksinkertaisin sitä tapausta varten, jossa säiliön 5 seinän 4 poikkileikkaus on vakio.

Säiliön 5 seinän 4 vaihtelevan poikkileikkauksen vaikutusta aineiden 6 ja 7 välisen rajapinnan 8 (kuvio 1) valvontaan voidaan pienentää herättämällä säiliön 5 seinän 4 osa 9 akustisten värähtelyjen divergentillä tai konvergentilla aallolla ja valitsemalla tulokulma kaavasta: ι^ηβι £l_, (2) μη θ2 C2 missä ja ovat akustisten värähtelyiden allon 2 (kuvio 3) tulokulmia määrättynä mainitun aallon 2 etenemissuunnasta ja säiliön 5 seinän 4 normaalista tulovyöhykkeessä;

Ci ja C2 ovat vastaavasti mekaanisen värähtelyn 10 maksimi ja minimi etenemisnopeudet säiliön 5 seinän 4 osassa 9, joka mekaaninen värähtely herätetään akustisen värähtelyn aallolla 2.

Seinän 4 vaihtelevan poikkileikkauksen kullekin arvolle alueella di - d2 on olemassa tulokulma, joka tyydyttää ehdon, että tuodun aallon 2 nopeus on sama kuin mekaanisen värähtelyn 10 etenemisnopeus seinän 4 kysymyksessä olevalla paksuusalueella, niin että säilytetään optimi mekaanisen värähtelyn 10 herättämisessä.

Jotta tuotaisiin konvergentti tai divergentti aalto kulma-alueella &i - §2, on kumpikin äänijohtimista 3, 11 ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti (kuvio 4) tehty kahdesta osasta 22 ja 23, joiden aineet ovat erilaiset sen nopeuden suhteen, jolla akustisen värähtelyn aallot 2, 13 (kuvio 3) etenevät niissä. Osilla 22 (kuvio 4) ja 23 on sylinterimäinen kosketusalue 24, jonka symmetria akseli on samassa tasossa kuin emitterin 1 ja vastaanottimen 12 (kuvio 3) akseli 14 63300 kohtisuorassa mainittuja akseleita vastaan. Kosketusalueiden 2¼ (kuvio H) säde määrätään seuraavasta kaavasta: L, + C- - Cg R < —-— —I-— A cot Θ, (3) C4 + C5 C1 " C2 missä ja Cg ovat akustisen aallon 2, 13 etenemisnopeudet äänijoh-timien 3, 11 (kuvio 3) eri osissa 22 ja 23 (kuvio 5); · A on äänijohtimien 3, 11 tehollisen alan 18 pituus tasossa, joka kulkee suoran kautta, joka osuu yhteen seinässä 4 herätetyn mekaanisen värähtelyn 10 etenemissuunnan kanssa ja tämän alueen 18 normaalin kautta.

Akustisen aallon 2 keskisäde 25 (kuvio *4) kulkee läpi koske-tusalueen 24 taittumatta ja menee seinän 4 sisään kaltevuuskulmassa, joka äänijohtimen 3 osan 22 tehollisen alueen 18 normaalin kanssa muodostaa kulman Θ. Sivusäteet 26 ja 27 taittuvat mainitussa alueessa 24 ja tulevat seinän 4 sisään kulmissa ja θ2 jotka ovat vastaavasti suuremmat tai pienemmät kuin keskisäteen 25 tulokulma Θ. Jotta vältettäisiin äänijohtimien 3, 11 (kuvio 3) tilavuusjälkikaiunta, minkä aiheuttaa akustisten aaltojen 2, 13 moninkertaiset heijastukset, mainitut äänijohtimet 3, 11 on osittain päällystetty kerroksella 21 (kuten kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa) ainetta, joka absorboi ääniaaltoja.

Säiliön 5 seinän 4 paksuuden vaihtelun aiheuttaman vaikutuksen pieneneminen saadaan myös aikaan sillä, että emitterin 1 äänijohtimen 3 (kuvio 6) ja vastaanottimen 12 äänijohtimen 11 (kuvio 3) tehollinen ala 18 on tehty sylinterimäiseksi kaarevuussäteellä R (kuvio 6), jolloin suhde mainitun säteen R ja tämän alueen 18 pituuden A välillä tasossa, joka kulkee mainitun alueen 18 normaalin ja suoran kautta, joka osuu yhteen seinään 4 herätetyn mekaanisen värähtelyn etenemissuunnan kanssa määrätään kaavasta: A n. ~ ^9 ->2 -2— tan Θ (4) R ci + c2

Emitteri 1 ja vastaanotin 12 (kuvio 3) on tehty onton sylinterin osan muotoon, jonka sisäinen kaarevuussäde on sama kuin is 63300 äänijohtimien 3, 11 (kuvio 3) tehollisen alueen 18 säde R; konver-gentti sädekimppu tulee viedyksi seinään 4 kulmien alueella 0^ - 02 (kuvio 6), mikä varmistaa mekaanisen värähtelyn 10 optimaalisen herätyksen seinän 4 osassa kun seinän paksuus vaihtelee d-^:stä d2:een. Säiliön 5 seinän 4 paksuuden vaihteluiden vaikutus pienenee myös sen seikan johdosta, että äänijohtimien 3, 11 (kuvio 3) tehollisen alan 18 pituus A tasossa, joka kulkee tämän alan 18 normaalin ja suoran kautta, joka osuus yhteen seinässä 4 herätetyn mekaanisen värähtelyn etenemissuunnan kanssa, määrätään kaavasta:

C + C

K -Λ- λ .cot 0, (5) missä k on kerroin, jonka määrää äänijohtimien 3, 11 tehollisen alan 18 muoto ja joka on yhtä suuri kuin 0,86 pyöreälle teholliselle alalla ja 0,7 suorakulmaiselle alalla; (numeeriset arvot on saatu analyyttisistä ailmaisuista emittereiden suuntakuvioille, joiden emittereiden emittoivat pinnat ovat edellä mainittua muotoa); ^on akustisten värähtelyiden aallon 2, 13 pituus äänijohtimissa 3, 11; 0 on äänijohtimien 3, 11 tehollisen alan kaltevuuskulma.

Minimietäisyys H ^ (kuvio 9) äänijohtimien 3, 11 tehollisen alan 18 ja kosketusalueen 19" välillä määrätään kaavasta: A2 v - . cos Θ (6)

Hmin s 4 A.

Tämän seurauksena muuntuu tasorintama 28 (kuvio 8) akustisessa aallossa 2, säilyttyään matkan B, lähestyessään kosketusaluet-ta 19 osittain pallonmuotoiseksi rintamaksi divergoivin sätein, joiden tulokulma seinään 4 on alueella maksimikulmasta 0^ minimikul-maan 02. Mainitut kulmat varmistavat mekaanisen värähtelyn 10 optimaalisen herättämisen säiliön 5 seinässä 4 tämän paksuusalueella d-^dj· Äänijohtimen 2 akustisen värähtelyaallon 2 (kuvio 10) kiihdytyksen epästabiilisuus, jota käytetään herättämään mekaaninen värähtely 10 säiliön 5 seinän 4 määrätyssä osassa, eliminoidaan sisällyttämällä ehdotetun laitteen sähkövirtapiiriin lisäpiiri, jonka muodostaa sarjakytkentäinen muovaaja 29, joka on sovitettu muodostamaan sähköinen referenssisignaali generaattorin 14 sähkövä-rähtelystä, jonka muovaajan sisäänmeno on kytketty generaattorin 16 63300 ulostuloon, lohko 30 informatiivisen sähkösignaalin vertaamiseksi referenssisignaaliin ja muovaaja 31, joka on sovitettu muodostamaan informatiivinen sähkösignaali vahvistimen 15 sähkösignaaleista, jonka muovaajan sisäänmeno on kytketty vahvistimen ulostuloon. Vertai-lulohkon 30 ulostulo on kytketty mittalaitteeseen 17, jota syötetään signaalilla, joka riippuen valvonnan tarkoituksesta on suhteellinen joko erotukseen tai suhteeseen informatiivisen ja vertailusähkösig-naalin välillä.

Laitteen kuvatussa suoritusmuodossa generaattorin 14 sähkövä-rähtelyn amplitudin epästabiliteetin vaikutus kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan 8 vahvonnan tarkkuuteen yksikerrossäiliön 5 aineiden 6 ja 7 välillä (kuvio 1) on eliminoitu sen seikan ansiosta, että mainittu epästabiliteetti samalla tavoin vaikuttaa sähköisen referenssisignaalin ja informatiivisen signaalin amplitudeihin.

Olosuhteet, joissa akustinen aalto 2 (kuvio 10) viedään läpi kosketusalueen 19 seinään 4, voivat vaihdella laitteen toiminnan aikana, mikä merkitsee muutoksia mekaanisen värähtelyn 10 amplitudissa säiliön 5 seinän 4 alueessa 9 ja tämän seurauksena aiheuttaa virheitä rajapinnan 8 valvonnassa (kuvio 1).

Näiden virheiden eliminoimiseksi mekaaninen värähtely säiliön 5 seinän 4 osassa 9 herätetään toisella kustisella aalloilla, joiden viimeksimainittujen mekaanisten värähtelyjen vaimennus on erilainen kuin niiden mekaanisten värähtelyiden vaimennus, jotka herätettiin primääriallolla. Rajapinta 8 määritetään suhteesta niiden mekaanisten värähtelyiden amplitudien välillä, jotka on herätetty primäärisellä ja sekundäärisellä aallolla.

Mekaanisen värähtelyn sekundäärisen herättämisen toteuttamiseksi säiliön 5 seinässä 4 akustisella värähtelyaallolla on ehdotettu laitteen kaksi suoritusmuotoa, joita on kuvattu kuvioissa 11 ja 12.

Näistä suoritusmuodoista ensinmainitun mukaan laitteeseen kuuluu akustisen värähtelyn aallon 2 edellä mainittu emitteri, joka on kytketty sähkövärähtelygeneraattoriin 14 ja asennettu ääni-johtimelle 3 ja akustisen aallon 13 vastaanotin 12, joka on kytketty vahvistimeen 15 ja asennettu äänijohtimelle 11. Nyt kuvattavaan laitteen suoritusmuotoon kuuluu myös mittalaite (rekisteröintilaite) 17, referenssisähkösignaalin muovaaja 29, lohko 30 informatiivisen sähkösignaalin vertaamiseksi referenssisignaaliin ja muovaaja 31 informatiiviselle sähkösignaalille.

17 63300

Nyt kuvattavassa laitteen suoritusmuodossa on äänijohtimilla 3 ja 11 tehollinen lisäalue 32, joka muodostaa kulman f kosketus-alueen 19 kanssa, mikä kulma on valittu kaavasta:

Q

Ί” = arc ^in —, (7) C6 missä Cg on sen mekaanisen värähtelyn etenemisnopeus, joka sekundää-risesti herätetään säiliön 5 seinän 4 osassa 9.

Laitteessa on myös lisäemitteri 33 akustisen värähtelyn aaltoa 34 varten ja lisävastaanotin 35 akustista aaltoa 36 varten, jotka emitteri ja vastaanotin on asennettu vastaavien äänijohtimien tehollisille lisäalueille 32. Lisäemitteri 33 on yhdessä pääemitte-rin 1 kanssa kytketty sähkövärähtelygeneraattoriin 14. Laitteen sähkövirtapiiriin kuuluu myös sähkösignaalin lisävahvistin 37, joka on kytketty akustisen aallon 36 lisävastaanottimeen 35, joka aalto 36 on muunnettu niistä mekaanisista värähtelyistä 38, jotka sekun-däärisesti herätettiin seinässä 4 aallolla 34, näiden mekaanisten värähtelyiden 38 vaimennus on erilainen kuin primäärisesti herätettyjen mekaanisten värähtelyiden 10 vaimennus. Vahvistimen 37 ulostulo on kytketty sisäänmenoon muovaajassa 29, joka on sovitettu muovaamaan referenssisähkösignaali ja kytkettäväksi lohkon 30 sisäänmenoon informatiivisen sähkösignaalin vertaamista varten referenssisignaaliin. Vertailulohkon 30 toinen sisäänmeno on kytketty ulostuloon muovaajassa 31, joka on sovitettu muodostamaan informatiivinen sähkösignaali, tämän muovaajan sisäänmeno on kytketty vahvistimen 15 ulostuloon. Vertailulohkon 30 ulostulo on kytketty mittalaitteeseen 17 .

Esilläolevassa laitteen suoritusmuodossa on tarkoituksenmukaista valita etäisyys E kosketusalueen 19 tehollisen pääalueen 18 ja lisäalueen 32 keskusten projektioiden välillä kosketusalueella 19 kaavasta E = tan Θ - tan (8) missä ja H^ ovat etäisyydet äänijohtimien 3 ja 11 tehollisten pää- ja lisäalueiden 18 ja 32 keskusten ja kosketusalueen 19 välillä.

18 63300

Akustisen lisäkanavan (akustisen värähtelyn aallon 34 emitter! 33 - mekaaninen värähtely 38 seinässä 4 - aallon 36 vastaanotin 35) ja referenssisignaali-sähkövirtapiirin (vahvistin 37-muo-vaaja 29) käyttäminen tekee mahdolliseksi muovattavasti lisätä valvonnan tarkkuutta siinä tapauksessa että epästabiliteettia ilmenee vietäessä akustisen värähtelyn aaltoa seinään 4 äänijohtimen 3 kos-ketusalueen 19 kautta ja vastaanotettaessa aaltoa 13 äänijohtimessa 11 tämän kosketusalueen 19 kautta.

Kuviossa 12 esitetyssä suoritusmuodossa äänijohtimissa 3 ja 11 on heijastusalue 39 säiliön 5 seinän 4 osan 9 sekundäärisen herättämisen varmistamiseksi akustisen värähtelyn aallolla einitte-ristä 1, mainittu heijastin muodostaa kulman tehollisen alueen 18 kanssa, tämä kulmamäärätään kaavasta:

Q

A= — - (Θ - arc Iin — ) (9)

' 2 * C

Mekaanisten värähtelyiden 38 sekundäärinen herättäminen seinässä 4, jossa se etenee nopeudella Cg, toteutetaan akustisen värähtelyn aallolla 34, joka muunnetaan emitterin 1 aallosta 40 sen jälkeen kun aalto 40 on heijastunut heijastusalueesta 39. Lisäaalto 36, joka on muunnettu sekundäärisestä herätetystä mekaanisesta värähtelystä 38, heijastumisen jälkeen heijastusalueesta 39 äänijohtimessa 11 ja muuntamisen jälkeen akustiseksi aalloksi 41, vastaanotetaan samalla vastaanottimella 12, joka vastaanottaa akustisen aallon 13. Laitteen esilläolevan suoritusmuodon sähkövirtapiirin muodostaa sarjakytkentäinen ensimmäinen lohko 42 sähkösignaalien valitsemiseksi, mainitun lohkon siääänmeno on kytketty sähkösignaa-livahvistimen 15 ulosmenoon, informatiivisen sähkösignaalin muodostaja 31 ja lohko 30 informatiivisen sähkösignaalin vertaamiseksi referenssisignaaliin. Virtapiiriin kuuluu myös referenssisähkö-signaalin muodostaja 29, jonka sisäänmeno on kytketty lohkon 30 sisäänmenoon ja toinen lohko 43 sähkösignaalien valitsemiseksi, jonka lohkon sisäänmeno myös on kytketty vahvistimen 15 ulostuloon ja lohkon 43 ulostulo on kytketty muodostajan 29 sisäänmenoon. Sähkö-virtapiiri sisältää valintapulssien muodostajan 44, jonka ulostulot on kytketty valintalohkojen 42 ja 43 valvottuihin sisäänmenoihin.

19 63300

Esilläolevassa suoritusmuodossa on sähkövärähtelygeneraatto-rina 14 käytetty pulssiamplitudimoduloitujen värähtelyjen (kussakin modulaatioperiodissa on kestot) generaattoria ja valintapuls-sien muodostajan 44 sisäänmeno on kytketty mainitun generaattorin ulostuloon. Valintalohkot 42 ja 43 on ennestään tunnetun virtapiirin tapaan muodostettu vahvistimesta, jolla on valvottu lisäsi-säänmeno valintapulssia varten, joka ajallisesti osuu yhteen sen valintasignaalin vastaanoton kanssa, joka tulee sähkösignaalien vahvistimesta 15. Valintapulssien muodostaja 44 on tunnetun virtapiirin tapaan muodostettu porttipulssigeneraattorista (ks. esim.

I.N. Yermolovin teosta "Methods of Ultrasonic Flew Detection", venäjäksi, Moskova, MGI Publishers, 1966, sivut 118-119).

Valvottaessa rajapintaa 8 (kuvio 1) aineiden välillä, jotka fysikaalisilta ominaisuuksiltaan huomattavasti poikeavat toisistaan, mekaanisten värähtelyjen 10 (kuvio 2) taajuus säiliön 5 seinän 4 herätetyssä osassa 9 muuttuu mainitun rajapinnan sijainnin mukana, jolloin olosuhteet, joissa mainittu mekaaninen värähtely herätetään akustisen värähtelyn aallolla 2, muuttuvat; näiden mekaanisten värähtelyjen amplitudi ja sähkövärähtelyjen amplitudi vastaanottimen 12 ulostulossa pienenee. Kaikki tämä voi aiheuttaa huomattavia virheitä valvottaessa rajapintaa 8 (kuvio 1).

Näiden haitallisten vaikutusten eliminoimiseksi herätetään säiliön 5 seinän 4 (kuvio 2) osaa 9 jaksottaisesti akustisten värähtelyjen pulssiaallolla 2, jonka aallon spektri on valittu alueesta, joka ylittää mekaanisten värähtelyjen 10 taajuusalueen säiliön 5 seinässä 4 eri kohdissa rajapintaa 8 (kuvio 1) aineiden 6 ja 7 välillä värähtelevään osaan 9 nähden. Tämä varmistaa sen, että mekaaninen värähtely 10 (kuvio 2) tulee herätetyksi seinään 4 aallolla 2 näiden värähtelyjen taajuudella riippumattomasti rajapinnan 8 sijainnista (kuvio 1) ja siten sen aineen 16 tyypistä (kuvio 3), joka koskettaa säiliön 5 seinän 4 herätetyn osan 9 sisäpintaa. Akustisen pulssiaallon 13 täyttötaajuus määrätään myös ja mainittua taajuutta käytetään määrittämään nesteen tyyppi, kun rajapinta 8 (kuvio 1) sijaitsee säiliön 5 seinän 4 (kuvio 2) värähtelevän osan 9 yläpuolella tai alapuolella.

Seinän 4 osan 9 jaksottaisten herättämisten toteuttamiseksi akustisella värähtelypulssiaallolla esilläolevassa suoritusmuodossa 20 63300 sähkövärähtelyjen generaattoriin 14 (kuvio 13) sähkövirtapiirissä sisältyy laajaspektristen sähköpulssien muodostaja 45 ja tähän kytketty tehovahvistin 46, joka on kytketty akustisen värähtelyaallon 2 emitteriin 1. Sähkövirtapiiriin kuuluu myös informatiivisen sähkösig-naalin muodostaja 31, jonka sisäänmeno on kytketty sähkösginaalien vahvistimeen 15, lohko 30 informatiivisen signaalin vertaamiseksi referenssisignaaliin, jonka lohkon 30 siäänmeno on kytketty muovaajan 31 ulostuloon, referenssisähkösginaalin muovaaja 29, jonka sisäänmeno on kytketty tehovahvistimeen 46 ja ulostulo on kytketty vertailulohkon 30 sisäänmenoon. Sähkövirtapiiriin sisältyy myös lohko 47, joka on sovitettu mittaamaan sähkösignaalin taajuutta ja jonka sisäänmeno on kytketty sähkösignaalien vahvistimen 15 ulostuloon. Vertailulohkon 30 ulostulo on kytketty mittalaitteeseen 17.

Laitteen esilläolevassa suoritusmuodossa oleva laajaspektristen sähköpulssien muodostaja 45 on tehty kuten sähköisten video-pulssien muodostaja käyttäen tunnettua sulkuoskillaattoripiiriä. Näiden videopulssien kesto ^ valitaan kaavasta:

To = °’5 fo ~ (10) missä Fq on emitterin 1 ja sen johdosta vastaanottimen 12 keskimääräinen läpäisykaistataajuus.

Jos pietsosähköistä levyä käytetään aktiivisena elementtinä emitterissä ja vastaanottimessa, on arvo f tämän levyn resonanssi-värähtelyjen taajuus.

Laitteen esilläolevassa suoritusmuodossa on tehovahvistin 46 tehty tunnetun emitteriseuraajapiirin mukaisesti.

Primäärisesti herätettyjen mekaanisten värähtelyjen 10 ja sekundäärisesti herätettyjen mekaanisten värähtelyjen 38 (kuviot 11, 12) taajuus muuttuu säiliön herätetyn seinäosan poikkileikkauksen vaihteluiden kera. Tämä muuttaa näiden värähtelyjen herättämisolo-suhteita ja niiden sen jälkeen tapahtuvaa muuttamista akustiseksi aalloksi ja tämän johdosta pienentää mainittujen mekaanisten värähtelyjen amplitudia ja sähkösignaalien suuruutta niiden akustisten aaltojen 13, 36 vastaanottimien 12, 35 ulostuloissa, jotka on muunnettu mekaanisista värähtelyistä 10, 38; tämän seurauksena syntyy huomattavia virheitä rajapinnan 8 (kuvio 1) valvonnassa.

Näiden virheiden pienentämiseksi herätetään säiliön 5 seinän 4 21 63300 (kuvio 2) osaa 9 jaksottaisesti akustisen värähtelyn pulssiaallolla, jonka suhteellinen spektrileveys valitaan yhtä suureksi tai suuremmaksi kuin suhteellinen muutos säiliön 5 seinän 4 värähtelevän osan 9 paksuudessa: AF 2 (f, - f, ) 2(d, - d9) f - -2---i-2— UI) 3 + f2 <4 ♦ d2 missä f = on akustisen värähtelyn pulssiaallon spektrin leveyden absoluuttinen arvo; f2 ja ovat vastaavat akustisen pulssiaallon spektrin ylä- ja alarajat; f3 = 0,5 (^ + £2) on mainitun spektrin keskimääräinen taajuus; d·^ ja d2 ovat säiliön 5 seinän 4 vastaavat maksimi ja minimi paksuudet.

Esilläolevan teknillisen ratkaisun toteuttamiseksi äänijoh-timet 3, 11 on kuviossa 13 tehty sulatetusta kvartsista tai posliinista tai piilasista tai tinasta tai lyijystä tai tina-lyijy-seoksista, joiden akustinen impedanssi Z on alueella 0,3-1,7 kertaa akustisen aallon emitterin 1 ja vastaanottimen 12 akustinen impedanssi.

Keskimääräiset arvot akustiselle impedanssille Z (dimensio 6 2 ^ on 10 kg/m s) pietsosähköisten emittereiden ja vastaanottimien X-muotoisille kvartsikiteille, lyijymetaniobaatille, bariumtitanaa- tille ja lyijysirkonaattititanaatille on annettu taulukossa 1

Taulukko 1 X-muotoinen lyijymeta- bariumtitanaatti lyijysirkonaatti-kvartsikide niobaatti_titanaatti_ 15,2 16 30,2 36,5

Keskimääräiset arvot akustiselle impedanssille Z (dimensio 6 2 10 kg/m s) ja nopeudelle (m/s) äänijohtimissa 3, 11, jotka on tehty mainituista aineista, on annettu taulukossa 2.

22 63300

Taulukko 2

Materiaali Sulatettu Posliini Piilasi Tina Lyijy Tina-Lyijy-seokset, % _kvartsi__' __ Z 13 13,5 15 24,2 24,6 25+75 50+50 75+25 24,3 24,4 24,5 C3 5,570 5,600 5,500 3,320 2,160 3,030 2,740 2,450 Tämä tekee mahdolliseksi huomattavasti leventää akustisen värähtelyn aallon spektriä niiden virheiden pienentämiseksi, joita aiheuttaa säiliön 5 seinän 4 muuttuva poikkileikkaus.

Äänijohtimien 3, 11 lämpötila ja tämän johdosta akustisen värähtelyn aallon 2, 13 nopeus muuttuu säiliön 5 seinän 4 lämpötilan mukana. Tämän johdosta tulevat ehdot (1) ja (7) mekaanisen värähtelyn 10, 38 primääriselle ja sekundääriselle herättämiselle (kuviot 11, 12) säiliön 5 seinässä 4 häirityiksi ja syntyy lämpötilasta johtuvia lisävirheitä rajapinnan 8 (kuvio 1) valvonnassa.

Näitä virheitä pienennetään äänijohtimien 3, 11 erityisellä suunnittelulla, joita johtimia laitteen seuraavissa suoritusmuodoissa kuvioihin 14-20 liittyen selitetään käyttämällä äänijohdinta 3 esimerkkinä.

Kuvioissa 14-20 esitettyjen äänijohtimien 3 muoto on samanlainen kuin kuvioissa 3, 4, 6, 11 ja 12 esitettyjen.

Kuitenkin on äänijohtimet 3 kuvioissa 14-20 esitetyissä suoritusmuodoissa tehty perustuen vesiliuoksiin alkoholeista tai alkaleista tai hapoista tai epäorgaanisten happojen suoloista, joilla on likimain parabolinen akustisen värähtelyn aallon 2 etenemisnopeuden lämpötilariippuvuus, mainittujen liuosten konsentraatio on siten valittu, että aallon 2 etenemisnopeuden maksimiarvo C3ma^g on säiliön 5 seinän 4 keskilämpötilan t alueella.

Seuraavassa on annettu taulukko 3, joka esittää arvot ja t vedelle ja joukolle vesiliuoksia eri aineista: rikkihappo I^SC^, typpihappo HNOg, kloorivetyhappo HC1, alkali NaOH, etyylialkoholi CgHgOH, sinkkisulfaatti ZnSO^, formamidi HC0NH2 ja asetonitrii-li CHgCN painokonsentraatioin q, joilla on mainittu parabolinen akustisen värähtelyn aallon 2 etenemisnopeuden lämpötila-riippuvuus .

23 63300

Taulukko 3

Veteen liuotettu HjO I^SO^ HNOg HC1 NaOH

Aine_ q, % 0 33 20 27 2«+ 30 8 12 t , °C 70 30 50 30 50 30 50 30 C3max 111/3 1,555 1,565 1,520 1,525 1,530 1,510 1,760 1,860

Veteen liuotettu

Aine C^OH ZnS04 HCONI^ CHgCN

q, % 12,5 16 6,7 12 20 36,5 10 17 t , °C 40 20 60 40 50 30 50 30 C, m/s 1,580 1,605 i»630 1,665 1,565 1,575 1,550 1,545 Äänijohtimet 3, jotka on esitetty kuvioissa 14, 18 ja 20 muodostuvat ontosta kappaleesta 48, joka on täytetty vesiliuoksella aineesta, joka on valittu taulukosta 3 ja jolla on mainittu akustisen värähtelyn allon etenemisnopeuden parabolinen lämpötilariippuvuus. Kuvioissa 14, 18 ja 19 esitetyissä äänijohtimissa akustisia aaltoja absorboiva kerros 21 on sijoitettu onton kappaleen 48 sisäpinnalle. Akustisen värähtelyn aallon 2 emitteri 1 on sijoitettu kappaleeseen 48 ennaltamäärättyyn kulmaan ja asianmukaisesti tiivistetty. Jos vesiliuoksena 49 käytetään happojen tai emästen vesi-liuoksia, on emitterin 1 tehollisella alueella päällyste, joka on kemiallisesti suojaava ja akustisesti ei-absorboiva (ei esitetty kuvioissa 14-20). Tetrafluorieteenipolymeeria voidaan käyttää sellaisena päällysteenä.

Kuviossa 15 esitetyssä äänijohtimessa 3, joka on samanlainen kuin kuviossa 4 esitetty äänijohdin 3,.osa tätä äänijohdinta, johon emitteri 1 on sijoitettu, on tehty ontoksi kappaleeksi 50, joka on täytetty taulukosta 3 valitun yhdisteen vesiliuoksella 51. Kosketusosa äänijohdinta 3, joka osa koskettaa säiliön 5 seinää 4, on tehty yhdisteestä, joka on valittu taulukosta 2.

Kuviossa 16 esitetyssä äänijohtimessa 3, joka myös on samanlainen kuin kuviossa 4 esitetty äänijohdin 3, on säiliön 5 seinää 4 koskettavana äänijohtimena ontto kappale 52, joka on täytetty taulukosta 3 valitun yhdisteen vesiliuoksella 53, äänijohtimen se osa, johon emitteri 1 on sijoitettu, on tehty taulukosta 2 valitusta aineesta.

24 6 3 3 0 0

Kuviossa 17 esitetyssä äänijohtimessa 3, joka myös on samanlainen kuin kuviossa 4 esitetty äänijohdin, äänijohtimen 3 molemmissa osissa on erilliset kappaleet 50 ja 52, jotka on täytetty vesiliuoksilla 51 ja 53, joissa liuoksissa ääniaallolla on erilaiset etenemisnopeudet ja C,.. Äänijohtimen 3 molemmat osat on erotettu toisistaan akustisesti johtavalla väliseinällä 54, jonka kaa-revuussäde on R, mikä on määrätty kaavasta (3). Väliseinänä voidaan käyttää osaa ontosta sylinteristä, jonka sisäpinnan kaarevuus-säde on R ja joka on valmistettu tetrafluorieteenipolymeerista. Väliseinän 54 paksuus valitaan suuruusluokkaa pienemmäksi kuin akustisen värähtelyn aallon 2 pituus.

Kuvioissa 16 ja 17 esitettyjen äänijohtimien 3 kosketus-osissa on onttojen kappaleiden 52 sisäpinnat myös päällystetty kerroksella 21 ainetta, joka absorboi ääniaaltoja.

Kuvioissa 18, 19 ja 20 esitetyt äänijohtimet 3 ovat samanlaisia kuin niiden suoritusmuotojen äänijohtimet 3, jotka on esitetty kuvioissa 6, 11 ja 12. Äänijohtimet muodostaa ontto kappale 48, joka on täytetty taulukosta 3 valitun yhdisteen vesiliuoksella 49, kuten edellä selitetyissäkin suoritusmuodoissa.

Laitteen kaikkia edellä mainittuja suoritusmuotoja voidaan menestyksellisesti käyttää neste-neste-rajapintojen määräämiseen.

Menetelmä kaasu-neste tai neste-nesterajapinnan määräämiseksi yksikerrossäiliöissä toteutetaan laitteen edellä selitetyillä suoritusmuodoilla seuraavalla tavalla.

Synnytetään akustisen värähtelyn aalto 2 emitterin 1 avulla (kuviot 1, 2, 3) ja aalto viedään yksikerrossäiliön 5 seinää 4 koskettavalla äänijohtimella 3 mainittuun säiliöön 5, joka on täytetty kahdella aineella 6 ja 7 (kuvio 1), joiden rajapintaa on merkitty viitenumerolla 8. Aalto 2 viedään säiliön 5 osaan 9, joka sijaitsee ennaltamäärätyllä korkeudella ja rajapinnan 8 läsnäoloa tällä korkeudella valvotaan ehdotetulla laitteella.

Ennen akustisen värähtelyn aallon 2 viemistä säiliöön 5 suunnataan akustisen värähtelyn aallon 2 rinta äänijohtimessa 3 terävään tai tylppään kulmaan Θ (kuvio 3) suhteessa yksikerrossäiliön 5 seinään 4 ja mainitulla aallolla herätetään mekaaninen värähtely 10 seinän 4 osaan 9, joka mekaaninen värähtely etenee pitkin seinää 4 suuntaan, jonka määräävät akustisen värähtelyn aallon 2 etenemis- 25 63300 suunta ja sen tulokulma Θ. Laitteen kuvioissa 3-20 esitetyissä suoritusmuodoissa on kulma Θ akustisen värähtelyn aallon 2 rinnan ja herätetyn mekaanisen värähtelyn 10 etenemissuunnan välillä aina terävä. Kulma Θ voi olla tylppä täysin määrätyllä ehdolla, nimittäin kun herätetty mekaaninen värähtely 10 etenee vastakkaiseen suuntaan· kuin on kuvattu kuvioissa 3-20.

Suunnattaessa akustisen värähtelyn aaltoa 2 asetellaan sen vanan nopeus Cy pitkin säiliön 5 seinää 4 likimain yhtä suureksi kuin mekaanisen värähtelyn 10 etenemisnopeus C pitkin mainittua seinää 4: C = — ^ C’ (12) 7’ iin» missä Cg on akustisen värähtelyn aallon 2 etenemisnopeus äänijohtimes-sa 3.

Aallon 2, 13 vanan nopeuden vaadittu arvo Cy asetellaan asianmukaisesti valitsemalla tulokulman Θ arvo ja äänijhotimen 3 aine. Akustisen värähtelyn aallon 2 tulokulma säiliön 5 seinään 4 vastaa äänijohtimen 3 tehollisen alueen 18 kaltevuuskulmaa sen seinää 4 koskettavaan kosketusalueeseen 19 nähden.

Emitteri 1 herätetään sähkövärähtelyllä, joka on joko jatkuvaa tai pulssiamplitudimoduloitua ja joka tuotetaan generaattorilla 14.

Mekaaniset värähtelyt 10 kokevat kulkiessaan pitkän säiliön 5 seinää 4 amplitudivaimennuksen, jonka suurus on riippuvainen sen aineen 16 akustisesta impedanssista, joka koskettaa seinän värähtelevän osan 9 sisäpintaa. Jos tämä aine on kaasumaista, on amplitudi-vaimennus minimissä; siinä tapauksessa että aine on nestemäistä, on amplitudivaimennus maksimissa. Jos säiliössä 5 on kahta nestettä, on mekaanisen värähtelyn vaimennus suurempi nesteelle, jolla on suurempi aksutinen impedanssi.

Kun mekaaninen värähtely 10 saapuu äänijohtimen 11 sijaintialueelle, se tulee osittain muutetuksi akustiseksi aalloksi 13, joka etenee äänijohtimeen 11 kosketusalueeseen 19 nähden kulmassa jf_ _ g. tämä tarkoittaa, että värähtely etenee tehollisen alueen 18 2 normaalin suuntaan, mihin vastaanotin 12 on sijoitettu. Mainittu 26 63300 vastaanotin muuttaa aallon 13 sähkösignaaleiksi, joiden amplitudi on suhteellinen mekaanisten värähtelyiden 10 amplitudiin äänijohti-men 11 sijaintivyöhykkeessä. Sähkösignaalit vastaanottimesta 12 tulevat vahvistimen 15 sisäänmenoon. Vahvistetut sähkösignaalit, jotka kuljettavat informaatiota, joka koskee mekaanisten värähtelyiden 10 vaimennuksen määrää säiliön 5 seinän H osassa 9 ja tämän johdosta rajapintaa 8 (kuvio 1) koskevaa informaatiota, saapuvat mittalaitteeseen (rekisteröintilaitteeseen 17 (kuvio 3). Rajapinta 8 (kuvio 1) määritetään vahvistettujen sähkösignaalien amplitudista, joka on suhteellinen sen akustisen aallon 13 (kuvio 3) amplitudiin, joka muutettiin mekaanisista värähtelyistä 10, jotka etenevät pitkin säiliön 5 seinää 4.

Erityisesti, jos mitattujen sähkösignaalien amplitudi on maksimissa, on kaasu-neste-rajapinta 8 (kuvio 1) osan 9 alapuolella; jos amplitudi on minimissä, rajapinta on mainitun seinäosan yläpuolella. Kun valvottavana rajapintana 8 on neste-neste-rajapinta, edellä tarkastellut tapaukset ovat relevantteja sille nesteelle, jolla on alempi akustinen impedanssi kuin toisella.

Hyppäyksellinen muutos mitattavien sähkösignaalien amplitudissa osoittaa, että rajapinta 8 on säiliön 5 seinän *4 värähtelevän osan 9 tasolla, kun akustisen aallon emitteri 1 ja vastaanotin 12 on asennettu mainitulle osalle äänijohtimien 3 avulla. Tämä muutos amplitudissa voidaan rekisteröidä automaattisesti rekisteröintime-kanismilla tai relelohkolla mittalaitteessa 17 (kuvio 3), riippuen tämän rakenteesta.

Edellä kuvattu menetelmä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi on teknologisesti yksinkertainen ja tekee mahdolliseksi tehokkaan valvonnan, kun säiliön 5 seinän 4 poikkileikkaus on vakio. Muutos mainitussa poikkileikkauksessa muuttaa mekaanisten värähtelyjen 10 etenemisnopeutta C pitkin seinää 4 ja tämän vuoksi häiritsee yhtäläisyyttä mainitun mekaanisten värähtelyjen etenemisnopeuden C ja akustisen värähtelyn aallon 2 aiheuttaman vanan etenemisnopeuden C? välillä. Tämä vuorostaan aiheuttaa alenemisen seinässä 4 herätettyjen mekaanisten värähtelyjen 10 amplitudissa, ja tämän johdosta informatiivisen sähkösignaalin amplitudissa, mikä johtaa valvontavirheisiin.

27 63300 Tämänlaisten virheiden vähentämiseksi on käytettävä menetelmää kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan määräämiseksi kuviossa 3 esitetyn laitteen avulla yhdessä kuvioissa 4-9 esitettyjen äänijoh-timien suoritusmuotojen kanssa.

Menetelmän ensimmäisen suoritusmuodon mukaan yksikerrossäi-liön 5 seinän 4 osaa 9 herätetään akustisten värähtelyjen divergentillä tai konvergentilla aallolla 2, mainitun aallon 2 maksimi ja minimi tulokulmat ja 02 valitaan kaavasta (2). Kutakin seinän 4 (kuvio 4) paksuutta varten alueella d-^-d2 ja vastaavia mekaanisten värähtelyjen 10 nopeuksia varten alueella C^-C2 on olemassa tulokulma Θ, joka on alueella ja tyydyttää ehdon (1) mekaanisten vä rähtelyjen 10 optimaalisesta herätyksestä.

Divergentti aalto kulma-alueella - θ2 muodostetaan emit-terin 1 aallosta 2 äänijohtimen 3 kahden osan 22 ja 23 sylinteri-mäisellä kosketuspinnalla 24, jonka kaarevuussäde on R. Aallon 2 keskisäde 25 kulkee pinnan 24 lävitse taittumatta ja tulee seinään 4 kulmassa Θ, joka on sama kuin äänijohtimen 3 tehollisen alueen 18 kaltevuus suhteessa mainitun äänijohtimen kosketusalueeseen 19.

Tämän aallon 2 sivusäteet 26 ja 27 taittuvat, koska ne eivät osu pintaan 24 kohtisuorasti vaan kulmassa £ pinnan normaaliin nähden. Tämä kulma £ määrätään kaavasta:

Jlin t- — (13)

2R

missä A on äänijohtimen 3 (tai emitterin 1) tehollisen alueen 18 pituus ja vastaavasti vastaanottimen 12 puolella (kuviot 1 ja 3) tasossa, joka kulkee suoran kautta, joka osuu yhteen säiliön 5 seinässä 4 herätettyjen mekaanisten värähtelyjen etenemissuunnan kanssa ja tämän alueen 18 normaalin kautta.

Taituttuaan sylinterimäisellä pinnalla 24 (kuvio 4) säteet 26 ja 27 etenevät äänijohtimen 3 toisessa osassa 23 kulmassa ^ tämän alueen 24 normaaliin nähden: n Cg n AC^ = aro yin (j- £in i ) = aro {fin (11() missä ja ovat akustisten värähtelyjen aallon 2 etenemisnopeudet äänijohtimen osissa 22 ja 23, ja nämä säteet tulevat seinään 4 kulmissa ja jotka määrätään kaavoista: 28 63300 θ = θ - arc Jdn — + arc tin —~ 2R 2C4= (15)

ACj- _ A

8? = 8 - arc ^in - + arc yin — (16)

0 2C[+R ° 2R

Jotta aallon maksimi ja minimi kulmat 8^ ja 82 taittumisen jälkeen vastaisivat aallon vaadittu divergenssia tai konvergenssia, valitaan osien 22 ja 23 välisen sylinterimäisen kosketuspinnan 24 kaarevuussäde R molemmissa äänijohtimissa 3 ja 11 (kuvio 3) kaavasta (3) tyydyttäen ehdon (2) ja kaavat (15) ja (16). Kuvio 4 esittää esimerkkiä divergenssistä aallosta 2, kun Jos C4< C5 » on aalto 2 konvergentti. Edellä kuvatun menetelmän ensimmäisen suoritusmuodon toteuttamisessa, jossa suoritusmuodossa eliminoidaan informatiivisen sähkösignaalin pienenemiseen liittyvät virheet, laitteen annetussa suoritusmuodossa äänijohtimien 3 ja 11 tekeminen sylinterimäisellä kosketuspinnalla 24 varustetuiksi on varsin monimutkaista. Yksinkertaisempi rakenne äänijohtimille 3, 11 on annettu laitteen toisessa suoritusmuodossa, joka on esitetty kuvioissa 6 ja 7.

Tässä suoritusmuodossa äänijohtimilla 3, 11 on sylinteri-mäinen tehollinen alue 18 samalla kun akustisen aallon 2 ja 13 emitterillä 1 ja vastaanottimella 12 (kuvio 3) on samanlaiset teholliset alueet kuin äänijohtimien 3, 11 teholliset alueet, mikä aikaansaa akustisten värähtelyjen aallon 2, 13 divergenssin tai konvergenssin. Aallon 2 divergenssi tapahtuu, kun äänijohtimen 3 tehollinen alue 18 on kupera ja konvergenssi (esitetty kuviossa 6) esiintyy silloin, kun tämä alue on kovera. Aallon 2 keskisäde 25 tulee seinään 4 kulmassa Θ, joka on yhtä suuri kuin kulma tehollisen alueen 18 keskelle piirretyn tangentin ja äänijohtimen 3 kosketusalu-een 19 välillä. Aallon 2 sivusäteet 26 ja 27 tulevat seinään 2 kulmissa 0^ ja Θ2, jotka ovat vastaavasti suurempia tai pienempiä kuin kulma Θ kulma-arvon verran, joka määrätään kaavasta (13): θ, = Θ + arc iin — (17)

1 ° 2R

8 = 0- arc <£in — 2R (18) 29 63300

Jotta näistä kaavoista (17) ja (18) määrätyt kulmat 8^ ja θ2 tyydyttäisivät aallon 2 vaaditun konvergenssi- tai divergenssi-ehdon (2), on äänijohtimen 3 tehollisen alueen 18 pituus A (tai emitterin 1 ja vastaavasti vastaanottimen 12 valittava kaavan (4) mukaisesti.

Kuvioissa 6 ja 7 esitetty laite tekee mahdolliseksi pienentää edellä mainittuja virheitä valvottaessa rajapintaa 8 (kuvio 1) tekemä llä äänijohtimien 3, 11 teholliset alueet 18 sylinterimäisik-si rajoittamatta akustisten värähtelyjen aallon 2 pituutta.

Kuvioissa 8 ja 9 esitetty laitteen äänijohtimen 3 suoritusmuoto on yksinkertaisempi kuin edellä esitetyt suoritusmuodot, mutta aiheuttaa tiettyjä rajoituksia akustisten värähtelyjen aallon 2 pi-. tuudessa /\_ . Laitteen tässä suoritusmuodossa minimietäisyys äänijohtimen 3 tehollisen alueen 18 ja kosketusalueen 19 välillä valitaan kaavan (6) mukaisesti, niin että sivusäteen 27 etenemistien pituus ylittää emitterin 1 akustisen kentän Fresnel-vyöhykkeen pituuden B, jolla vyöhykkeellä aallolla 2 on ei-divergentti tasomainen rinta 28. Jättäessään tämän vyöhykkeen aallon 2 tasomainen rinta 28 muuttuu osittain pallopinnan muotoiseksi rinnaksi, jossa on divergentti kimppu akustisia säteitä 26 ja 27, jolloin sivusäteet tulevat seinään 4 kulmissa 8^ ja θ2» jolloin 8^ on pienempi ja θ2 suurempi kuin keskisäteen 25 tulokulma 8.

Riittävän suurella etäisyydellä Fresnel-vyöhykkeen rajasta määrätään aallon 2 divergenssikulma emitterin 1 suuntauskuviosta ja melkein kaikki akustisen emission energia rajoittuu tähän di-vergenssikulmaan, jonka suuruus on: h* 8, - 80 = 1.4 arc λιη - 1 1 U A, (19) missä k^ on kerroin, jonka määrää äänijohtimen 3 tehollisen alueen 18 muoto ja on esim. 1,22 pallomaiselle ja 1 suorakulmaiselle muodolle. Tällöin kulmat 8^ ja θ2 määrätään seuraavista yhtälöistä: kl λ.

Θ, =8 + 0,7 arc £in - 1 U A, (20) k “3 θ0 = θ - 0,7 arc Cin —- 1 U A (21) 30 63300

Yhtälöryhmän (2), (20) ja (21) ratkaisu antaa suhteen (5) tehollisen alueen 18 pituudelle A ja aallonpituudelle \ , mikä suhde varmistaa aallon 2 vaaditun divergenssin ja tämän seurauksena säiliön 5 seinän 4 osan 9 (kuvio 3) optimaalisen herätyksen mekaanisten värähtelyjen 10 etenemisnopeuksien alueella ·

Kuviossa 3 esitetyllä laitteella ja sen suoritusmuodoilla, jotka on varustettu kuvioissa 4-9 esitetyillä erilaisilla äänijohti-milla 3, on yksinkertainen sähköinen kanava, joka sallii valvonnan suorittamisen, kun generaattorin 14 sähkövärähtelyiden amplitudi-epästabiliteetti (ajan suhteen) on pieni, mainittuja värähtelyjä käytetään emitterin 1 herättämiseen (aktivoimiseen). Generaattorin 14 sähkövärähtelyjen amplitudin muutokset vaativat mittalaitteen 17 jaksottaista uudelleen asettelua tai vahvistimen 15 vahvistusker-toimen muuttamista, mikä vaikuttaa valvonnan tehokkuuteen ja stabiliteettiin .

Kuviossa 10 esitetyn laitteen käyttäminen voi parantaa sekä tehokkuutta että stabiliteettia kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvonnassa.

Tässä suoritusmuodossa muodostetaan referenssisähkösignaali analogisessa tai diskreetissä muodossa muovaajalla 29 generaattorin 14 sähkövärähtelyistä; informatiivinen sähkösignaali muovataan samassa muodossa muovaajalla 31 vahvistimen 15 sähkösignaaleista; mainittuja referenssi- ja informatiivisia sähkösignaaleja verrataan toisiinsa vertailulohkossa 30. Vertailulohkon 30 ulostulosignaali, joka on suhteellinen toisiinsa verrattavien signaalien erotukseen tai suhteeseen,· menee mittalaitteeseen 17. Koska generaattorin 14 sähkösignaalien amplitudiepästabiliteetti yhtä paljon vaikuttaa informatiivisen ja referenssisignaalin arvoon, on tästä seurauksena, että rajapinnan valvonta on käytännöllisesti katsoen riippumaton mainitusta epästabiliteetista.

Kuvattu laite yhdessä äänijohtimien (kuviot 4-9) kanssa on hyvin tehokas siinä tapauksessa, että generaattorin 14 sähköväräh-telyjen amplitudissa esiintyy erilaista epästabiliteettia ja kun säiliön 5 seinän 4 osaan 9 herätettyjen mekaanisten värähtelyjen etenemisnopeus C muuttuu alueella C·^ - C^· Kuitenkin muuttuu mekaanisten värähtelyjen 10 (kuvio 10) amplitudi, kun aallon 2 tulon ehdot seinään 4 äänijohtimen 3 kosketuspinnan 19 kautta muuttuvat laitteen stationäärisen toiminnan kuluessa tai rajapinnan 8 (kuvio 1) 31 63300 nopean säädön aikana. Tällaisia muutoksia tulon ehdoissa voivat aiheuttaa esimerkiksi kosketusrasvan erilainen paksuus äänijohtimien 3 ja 11 kosketusalueen 19 ja säiliön 5 seinän 4 välillä, seinän 4 karheus nopean säädön aikana sekä sen kosketuskerroksen säröileminen, irtoaminen ja osittainen tuhoutuminen, joka sitoo toisiinsa äänijohtimien 3, 11 kosketusalueen 19 ja säiliön 5 seinän 4 rajapinnan stationäärisen valvonnan kuluessa. Nämä vaihtelut vaativat informatiivisen sähkösignaalin muovaajan 31 ajoittaista uudelleenasettelua ja uudelleenasetteluhetket voivat aiheuttaa merkittäviä virheitä rajapinnan valvonnassa.

On mahdollista pienentää tällaisia virheitä käyttämällä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvontamenetelmää toteutettuna kuvioissa 11 ja 12 esitettyjä laitteita hyväksikäyttäen.

Tämän rajapinnan valvontamenetelmän mukaan herätetään lisäksi säiliön 5 seinän 4 osaan 9 sekundäärisiä mekaanisia värähtelyjä 38 akustisten värähtelyjen aallolla 34, joiden mekaanisten värähtelyjen vaimennus on erilainen kuin niiden mekaanisten värähtelyjen 10 vaimennus, jotka herätetään primäärisellä aallolla 2. Tässä tapauksessa tilan muutos aaltojen 2 ja 34 tulossa seinään 4 sekä generaattorin 14 sähkövärähtelyjen amplitudin muutos aiheuttavat samanlaiset muutokset primääristen ja sekundääristen mekaanisten värähtelyjen 10, 38 amplitudeissa. Samalla tavoin muutos äänijohti-men 11 kosketusalueen 19 parametreissä aiheuttaa samanlaisen muutoksen ääniaaltoon 13, joka muunnettiin mekaanisista värähtelyistä 10, jotka primäärisesti herätettiin seinässä 4 ja ääniaaltoon 36, joka muunnettiin mekaanisista värähtelyistä 38, jotka sekundäärisesti herätettiin seinässä 4. Edellä mainitun johdosta on mahdollista määrittää aineiden 6 ja 7 välinen rajapinta 8 (kuvio 1) mekaanisten värähtelyjen 10 (kuviot 11 ja 12) ja 38 välisestä suhteesta, jotka herätettiin akustisen värähtelyn primäärisellä ja sekundäärisellä aallolla 2 ja 34, riippumatta muutoksista ehdoista, joihin vaikuttavat aaltojen 2 ja 34 tulo äänijohtimen 3 kosketusalueen 19 lävitse ja äänijohtimen 11 kosketusalueen 19 aiheuttama muunnos.

Kuviossa 11 esitetyssä laitteessa aalto 34 viedään seinään 4 mekaanisten värähtelyjen 38 sekundääristä herättämistä varten lisä-emitterin 33 avulla. Mainittu lisäemitteri on suunnattu sillä tavoin, että sen tehollinen alue, joka osuu yhteen äänijohtimen 3 tehollisen lisäalueen 32 kanssa, muodostaa kulman ^kosketusalueen 19 kanssa, 32 63300 joka kulma ^valitaan kaavasta (7), mikä tyydyttää yhtäläisyysehdon aallon 34 vanan nopeuden ja mekaanisten värähtelyjen 38 nopeuden välillä. Aalto 34 viedään seinään 4 mainitussa kulmassa fr. Akustinen aalto 13, joka muunnetaan primäärisesti herätetyistä mekaanisista värähtelyistä 10, etenee kulmassa Θ suhteessa kosketusalueen 19 normaaliin ja tulee päävastaanottimeen 12 pitkin sen tehollisen alueen normaalia. Akustinen aalto 36, joka muunnetaan sekundäärisesti seinään 4 herätetyistä mekaanisista värähtelyistä 38, etenee ääni-johtimessa 11 kulmassa fr sen kosketusalueen normaaliin nähden ja tulee lisävastaanottimeen 35 pitkin sen tehollisen alueen normaalia.

Päävastaanottimen 12 sähkösignaaleista, jotka ovat kulkeneet päävahvistimen 15 lävitse, muovaaja 31 muodostaa (diskreetissä tai analogisessa muodossa) infromatiivisen sähkösignaalin, jonka amplitudi on suhteellinen niiden primäärisesti herätettyjen mekaanisten värähtelyjen 10 amplitudiin, jotka ovat tulleet äänijohtimen 11 sijaintivyöhykkeeseen. Toinen muovaaja 29 muodostaa referenssisäh-kösignaalin niistä sähkösignaaleista, jotka ovat tulleet lisävas-taanottimesta 35 ja kulkeneet lisävahvistimen 37 lävitse, tämän referenssisähkösignaalin amplitudi on suhteellinen niiden mekaanisten signaalien 38 amplitudiin, jotka sekundäärisesti herätettiin äänijohtimen 11 sijaintivyöhykkeessä. Muovaa-ien 29 ja 31 muodostamiin sekä referenssisähkösignaaliin että informatiiviseen sähkösig-naaliin vaikuttavat yhtäläisesti epästabiliteetit, jotka syntyvät äänijjohtimen 3 kosketusalueessa 19 vietäessä sisään akustisten värähtelyjen aaltoja 2 ja 34 ja äänijohtimen 11 kosketusalueessa 19 muunnettaessa primäärisesti ja sekundäärisesti herätettyjä mekaanisia värähtelyjä 10, 38 akustisiksi aalloiksi 13 ja 36. Tämän johdosta on vertailulohkon 30 ulostulosignaali, joka on muodostettu tähän lohkoon tulevista informatiivisesta signaalista ja referens-sisignaalista, suhteellinen näiden signaalien väliseen suhteeseen eikä ole riippuvainen edellä mainituista epästabiliteeteista.

Koska mekaanisilla värähtelyillä 10, 38, jotka on tuotettu primäärisellä ja sekundäärisellä herätyksellä, on erilainen vaimennus säiliön 5 seinässä 4, minkä aiheuttaa niiden energian osittainen vuoto seinän 4 värähtelevän osan 9 sisäpintaan koskettavaan aineeseen 16, antaa vertailulohkon 30 ulostulosignaali kiistattoman informaation rajapinnan 8 (kuvio 1) sijainnista aineiden 6 ja 7 välissä valvottavassa säiliössä 5 ja tämän informaatio rekisteröidään rekisteröintilaitteella 17.

63300

Akustisten värähtelyjen pää- ja lisäaallon 2, 34 tulovyöhyk-keiden yhdistäminen äänijohtimen 3 kosketusalueella 19 sekä primäärisestä ja sekundäärisestä mekaanisesta värähtelystä 10, 38 muunnettavien akustisen pää- ja lisäaallon 13, 36 muunnosvyöhykkeen yhdistäminen äänijohtimen 11 kosketusalueella 19 saadaan aikaan valitsemalla väli E tehollisten pää- ja lisäalueiden 18, 32 keskusten projektioiden välillä kosketusalueella 19 ja korkeudet ja Hj koske-tusalueesta 19 näihin keskipisteisiin kaavan (8) mukaisesti.

Vaikka esilläoleva laite tehokkaasti eliminoi edellä mainittujen epästabiliteettien vaikutuksen ja laitteen elektroninen kanava on suhteellisen yksinkertainen, ovat muutokset kuitenkin mahdollisia emittereiden muuttajaominaisuuksissa ja tämä voi johtaa vastaaviin virheisiin.

Tällaisia virheitä voidaan pienentää toteuttamalla kuvattu menetelmä käyttämällä kuviossa 12 esitettyä laitetta, jossa on yksi emitteri 1, yksi vastaanotin 12 ja monimutkaisempi elektroninen kanava. Tässä tapauksessa lisäaalto 34, joka tuodaan kulmassa ^seinään 4 ja jota käytetään mekaanisten värähtelyiden 38 sekundääriseen herättämiseen mainitussa seinässä 4, synnytetään heijastamalla osa emitterin 1 akustisten värähtelyiden aallosta 40 äänijohtimen 3 hei-jastusalueesta 39, joka muodostaa kulmantehollisen alueen 18 kanssa, joka kulma kaavoista (7) ja (9) määrättynä on 7Γ + ]f-9. Toinen osa emitterin 1 aaltoa 2 viedään seinään 4 kulmas- 2 sa Θ ja sitä käytetään mekaanisten värähtelyiden 10 primääriseen herättämiseen seinässä 4 osan 9 sisällä. Äänijohtimessa 11 muutetaan primäärisesti herätetyt mekaaniset värähtelyt 10 akustiseksi pääaalloksi 13, joka etenee kulmassa Θ suhteessa tämän äänijohtimen kosketusalueen 19 normaaliin. Sekundäärisestä herätetyt mekaaniset värähtelyt 38 muutetaan äänijohtimessa 11 akustiseksi aalloksi 36, jo ka etenee kulmassa kosketusalueen 19 normaaliin nähden suuntautuen kohti heijastusaluetta 39. Aalto 36 heijastuu mainitusta heijastus-alueesta ja akustisena lisäaaltona 41 se tulee vastaanottimeen 12 pitkin tämän tehollisen alueen normaalia.

Sekundäärisesti herätetyillä mekaanisilla värähtelyillä 38 on pitkin seinää 4 etenemisnopeus Cg, joka on erilainen kuin primäärisesti herätettyjen mekaanisten värähtelyjen 10 nopeus C (kuviossa 12 esitetyssä laitteen suoritusmuodossa Cg ~^· C). Sen vuoksi, kun mekaanisten värähtelyjen 10 etenemistie pitkin seinää 4 huomat- 3l+ 63300 tavasti ylittää emittoidun aallon rinnan, akustiset pää- ja lisä-aallot 13 ja 41 tulevat vastaanottimeen 12 aikasiirrolla toisiinsa nähden, mikä siirto olennaisesti ylittää generaattorista 14 emitteriin 1 tulevan pulssiamplitudimoduloidun sähkövärähtelyn ajan *-1 . Tämän johdosta vastaanottimen 12 sähköiset pää- ja lisäpulssi-signaalit, joiden amplitudit ovat suhteelliset primäärisesti ja se-kundäärisesti herätettyihin mekaanisiin värähtelyihin 10 ja 38, tulevat erotetuiksi ajassa.

Vastaanottimen 12 pulssisignaalit tulevat yhteisen vahvistimen 15 kautta valintalohkojen 42 ja 43 sisäänmenoihin, joiden lohkojen valvottuja sisäänmenoja syötetään valintapulseilla muovaajan 44 ulostulosta. Valintalohkoon 42 tulevat valintapulssit vastaavat pääpulssisignaalin aika-asemaa ja lohkoon 43 tulevat valintapulssit vastaavat referenssipulssisignaalin aika-asemaa.

Sähköiset pää- ja lisäsignaalit, jotka on erotettu lohkoissa 42 ja 43, tulevat muovaajaan 31, joka on järjestetty muovaamaan informatiivinen sähkösignaali ja muovaajaan 29, joka on järjestetty muovaamaan sähköinen referenssisignaali ja sitten ne syötetään sisäänmenoihin vertailulohkossa 30. Tämän lohkon ulostulosta signaali, joka sisältää kiistattoman informaation valvottavasta rajapinnasta, tulee rekisteröintilaitteeseen 17.

Edellä kuvattu menetelmä rajapinnan valvomiseksi yksikerros-säiliöissä antaa hyvin tarkan ja stabiilin valvonnan pitkäaikaisen toiminnan kuluessa. Samalla kertaa tämä menetelmä tekee mahdolliseksi pienentää virheitä, jotka johtuvat epästabiliteeteista, joita esiintyy, kun akustisten värähtelyjen aalto viedään säiliön seinään ja kun säiliön seinässä herätetyt mekaaniset värähtelyt muutetaan akustiseksi aalloksi sen äänijohtimen kosketusalueen vyöhykkeellä, jolle vastaanotin on asennettu. Kuitenkin voi edellä kuvatussa menetelmässä esiintyä virheitä, jotka johtuvat mekaanisten värähtelyjen taajuuden muutoksista säiliön seinän tärytetyssä osassa, jotka virheet liittyvät rajapinnan eri sijainteihin tässä säiliössä.

Näitä virheitä voidaan pienentää kun esilläolevan keksinnön mukainen menetelmä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi yksikerrossäiliöissä toteutetaan käyttämällä kuviossa 13 esitettyä laitetta.

Tässä menetelmässä säiliön 5 seinän 4 osaa 9 tärytetään jak- 35 63300 sottaisesti akustisten värähtelyjen pulssiaallolla 2, jonka aallon spektri on valittu alueelta, joka ylittää säiliön 5 seinän 4 mekaanisten värähtelyjen taajuusalueen, kun rajapinta 8 (kuvio 1) aineiden 6 ja 7 välillä löydetään eri asemissa seinän 4 värähtelevään osaan 9 nähden (kuvio 13). Laajaspektriset pulssit, jotka on tuotettu muovaajalla 45 ja jotka ovat kulkeneet läpi tehovahvistimen 46, vaikuttavat emitteriin 1. Näillä pulsseilla on suorakulmaisten video-pulssien (sakarapulssien) muoto ja kesto *LQ» joka määrätään kaavasta (10). Tämän seurauksena emitteri 1 emittoi äänijohtimeen 3 spektrin ultraäänivärähtelyjä, peittäen kaikki seinän 4 mekaanisten värähtelyjen 10 taajuudet, kun rajapinta 8 (kuvio 1) löytyy eri asemissa.

Pulssisignaalilla vastaanottimesta 12, joka signaali mainitulla vastaanottimella on muunnettu akustisesta aallosta 13 (kuvio 13), joka vuorostaan on muunnettu äänijohtimen 11 kosketus-alueelle tulevista mekaanisista värähtelyistä 10, on sähkövärähte-lyiden amplitudi, joka täyttää mainitun pulssisignaalin (näiden sähkövärähtelyiden muoto on samanlainen kuin vastaanotetun akustisen pulssiaallon 13) riippuen valvottavan rajapinnan 8 (kuvio 1) asemesta. Lisäksi täyttävien sähkövärähtelyiden taajuus f riippuu sen aineen 16 tyyppistä (kuvio 13), joka on kosketuksessa säiliön 5 seinän 4 värähtelevään osaan 9.

Mainittu taajuus f rekisteröidään lohkossa 47, joka on sovitettu mittaamaan sähkösignaalin taajuutta, signaali syötetään mainittuun lohkoon 47 vastaanottimesta 12 vahvistimen 15 kautta.

Täten mitattua taajuutta käytetään määrittämään nesteen tyyppiä (jolle on ominaista esimerkiksi sen akustisen impedanssin arvo) kun rajapinta 8 (kuvio 1) löytyy säiliön 5 seinän 4 (kuvio 13) värähtelevän osan 9 yläpuolella tai alapuolella.

Informatiivinen signaali muovataan muovaajassa 31, joka on sovitettu muovaamaan informatiivinen sähkösignaali vastaanottimen pulssisignaaleista, jotka syötetään mainittuun muovaajaan 31 vahvistimen 15 kautta. Täten muodostetun informatiivisen signaalin amplitudi on suhteellinen pulssisignaalien amplitudiin. Referenssisähkö-signaali muovataan muovaajassa 29 videopulsseista, jotka on otettu tehovahvistimen 46 ulostulosta. Mainittu referenssisignaali ja informatiivinen sähkösignaali tulevat vertailulohkoon 30. Tämän 63300 lohkon 30 ulostulosignaali antaa informaation valvottavasta rajapinnasta 8 (kuvio 1) ja tämä rekisteröidään rekisteröintilaitteel-la 17 (kuvio 13).

Edellä kuvattu menetelmän suoritusmuoto tehokkaasti pienentää mekaanisten värähtelyjen taajuuden muutosten vaikutusta, minkä aiheuttaa valvottavan rajapinnan erilaiset asemat, ja mahdollistaa lisäkontrollin nesteen tyyppistä, kun tärytettävän seinäosan poikkileikkaus on vakio. Virheitä voi kuitenkin syntyä, kun mainittu poikkileikkaus vaihtelee huomattavasti, mikä aiheuttaa mekaanisten värähtelyiden taajuuden muutoksen laajemmalla alueella kuin se tapaus, että rajapinnan asema säiliössä muuttuu.

Näitä virheitä pienennetään, kun esilläolevan keksinnön mukainen menetelmä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi toteutetaan laitteella, joka myös on esitetty kuviossa 13.

Tämän menetelmän mukaan säiliön 5 seinän 4 osaa 9 jaksottaisesti tärytetään akustisten värähtelyiden pulssiaallolla 2, jonka aallon spektrin suhteellinen leveys on valittu kaavan (11) mukaan yhtä suureksi tai suuremmaksi kuin säiliön 5 seinän 4 värähtelevän osan 9 paksuuden suhteellinen muutos. Tämä saadaan aikaan sillä, että äänijohtimet 3 ja 11 on valmistettu sulatetusta kvartsista tai posliinista tai piilasista tai lyijystä tai tinasta tai lyijy-tinaseoksista, joiden akustinen impedanssi on alueella 0,3-1,7 kertaa emitterin 1 ja vastaanottimen 12 akustinen impedanssi akustiselle aallolle. Aineet, joista äänijohtimet on tehty, on määritelty taulukossa 2.

Tällainen äänijohtimien 3 ja 11 rakenne aikaansaa emitterin 1 ja vastaanottimen 12 akustisen vaimentamisen vastaavasti leventäen akustisten värähtelyiden aaltojen 2 ja 13 emissio- ja vastaanotto-spektrien rajoja. Äänijohtimien 3 ja 11 akustisen impedanssin aleneminen, mikä riippuu äänijohtimien aineesta, suhteessa emitterin 1 ja vastaanottimen 12 akustiseen impedanssiin, pienentää spektrin leveyttä. Äänijohtimien 3 ja 11 aineen tyyppi ja vastaavasti niiden impedanssi (ks taulukko 2) valitaan sen spektrileveyden mukaan, jota kaava (11) vaatii.

Tässä esilläoleva menetelmä varmistaa rajapinnan ja nesteen tyypin valvonnan, kun rajapinta sijaitsee säiliön tärytettävän seinäosan yläpuolella tai alapuolella (kaasu-neste järjestelmän ollessa kysymyksessä rajapinta on tämän seinäosan yläpuolella). Valvonta- 37 63300 virheitä voi kuitenkin syntyä lämpötilavaihteluista johtuen. Näiden virheiden arvo määrätään yleensä akustisten värähtelyjen aallon etenemisnopeuden lämpötilariippuvuudesta äänijohtimissa.

Lämpötilavirheitä voidaan huomattavasti pienentää käyttämällä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseen kuvioissa 3-13 esitettyjä laitteita äänijohtimien ollessa kuvioiden 14-20 mukaisia.

Lämpötilavirheiden pieneneminen saadaan aikaan sillä, että äänijohtimet 3 ja 11 on tehty perustuen alkoholien tai alkalien tai happojen tai epäorgaanisten happojen suolojen vesiliuoksiin, joilla akustisen aallon 2, 13 etenemisnopeuden riippuvuus lämpötilasta t on melkein parabolinen C3 » C3 make Λ-«-»„)?>. (22) missä C3 ^ on aallon 2, 13 maksimi etenemisnopeus vesiliuoksessa kun t = t .

o

Liuoksen konsentraatio q valitaan siten, että etenemisnopeuden maksimi arvo Cg j^g on säiliön 5 seinän 4 keskimääräisen lämpötilan t alueella. Tämän johdosta akustisen aallon nopeus äänijoh-timessa 3 toimintalämpötila-alueella vaihtelee varsin vähän. Esim. kun lämpötilan vaihtelut ovat - 20°C keskiarvosta t , nopeus vaihtelee enintään 0,6 %. Tämä nostaa rajapinnan valvonnan tarkkuutta olennaisesti.

Edellä mainittu menetelmä kaasu-neste tai neste-neste rajapinnan valvomiseksi yksikerrossäiliöissä toteutettuna kuvioissa 3-20 esitetyillä laitteilla antaa hyvin tehokkaan ei-koskettavan automaattisen valvonnan rajapinnoille säiliöissä erilaisissa teknologisissa prosesseissa metallurgisessa, malminrikastus, kemiallisessa, petrokemiallisessa, ravintoaine ja muussa teollisuudessa.

Claims (10)

38 63300

1. Laite kahden aineen, joilla on erilaiset akustiset ominaisuudet, rajapinnan sijainnin määrittämiseksi säiliössä äänilähteen, joka on liitetty säiliön seinän johonkin pisteeseen akustisen aallon johtamiseksi säiliön seinään, äänivastaanottimen, joka on liitetty säiliön seinän johonkin toiseen pisteeseen vastaanottamaan säiliön seinän kautta kulkevan aallon, ja välineiden avulla, jotka määrittävät äänivastaanottimen vastaanottaman akustisen aallon amplitudin rajapinnan sijainnin tunnusmerkkinä, tunnettu seuraavien piirteiden yhdistelmästä: a) äänilähde (1) on liitetty säiliön seinään (4) ensimmäisen äänijohtimen (3) kautta, joka johtaa akustisen aallon (2) äänilähteestä terävässä kulmassa (θ^ säiliön seinään, jossa mekaaniset värähtelyt (10) leviävät akustisen aallon etenemissuunnan ja tulo-kulman määrittämässä suunnassa ja etenemisnopeudella, joka on likimain yhtä suuri kuin akustisen aallon leviämisnopeus säiliön seinässä säiliön seinää sisältäpäin koskettavan aineen (16) samanaikaisesti vaikuttaessa, b) äänivastaanotin (12) vastaanottaa toisen äänijohtimen (11) kautta akustisen aallon (13), jonka amplitudi määrittää rajapinnan (8) korkeuden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että a) kummassakin äänijohtimessa (3; 11) kosketuspinta (19) säiliön seinän (14) kanssa ja sen kulloinkin äänilähteen kanssa yhteinen pinta (18) ovat kulmassa Θ toistensa suhteen, jonka määrittää kaava Θ = arc sin b) ja äänijohtimet on valmistettu aineesta, jossa akustisten aaltojen (2 ja 13) etenemisnopeus on vähäisempi kuin mekaanisten värähtelyjen (10) etenemisnopeus säiliön seinässä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että siinä tapauksessa, että säiliön seinän (4) poikkileikkaus vaihtelee, äänijohtimet (3 ja 11) on tehty kahdesta osasta (22 ja 23), joiden materiaalit eroavat akustisten aaltojen (2, 13) etenemisnopeuden suhteen ja joilla on sylinterimäinen kosketuspinta (24), jonka symmetria-akseli on äänilähteen (1) vast, äänivastaanottimen (12) akselien tasossa ja kohtisuorassa näihin akseleihin 39 63300 nähden, jolloin kosketuspintojen säde R toteuttaa vaatimuksen R < c+C^" cT=c ' A ct? ® 1 2

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että a) siinä tapauksessa, että säiliön seinän poikkileikkaus vaihtelee äänijohtimien (3, 11) teholliset pinta-alat (18) ovat sylinterimäiset kaarevuussäteen R määräytyessä kaavasta Vc2 E < 2(crc2t · A <=tg Θ b) äänilähde (1) ja äänivastaanotin (12) on tehty siten, että niiden teholliset pinta-alat ovat samanmuotoiset kuin äänijoh-timien teholliset pinta-alat (18).

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että a) siinä tapauksessa, että säiliön seinän poikkileikkaus vaihtelee, äänijohtimien (3, 11) tehollisen pinta-alan (18) pituus A tasossa, jonka määrittää mainitun tehollisen pinnan normaali ja säiliön seinään synnytettyjen mekaanisten värähtelyjen (10) etene-missuunta, määräytyy kaavasta VC2 A < K w--r- - . λ . ctg Θ 2 b) minimietäisyys Hmin tehollisen pinta-alan (18) ja äänijohtimien kosketuspinta-alan (19) välillä säiliön seinämän yli määräytyy kaavasta a2 «min > 4Γ COS 0

6. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että äänijohtimet (3, 11) on tarvittaessa tehty sulatetusta kvartisista tai posliinista tai silikaattilasista tai tinasta tai lyijystä tai tinalyijylejeeringeistä, joiden akustinen impedanssi on alueella 0,3-1,7 kertaa äänilähteen (1) akustinen impedanssi lähetetylle akustiselle aallolle (2) ja äänivastaanotti-men (12) akustinen impedanssi vastaanotetulle akustiselle aallolle (13) . 1,0 63300

7. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että äänijohtimet (3, 11) on tehty perustuen vesi-liuoksiin alkoholeista tai alkaleista tai hapoista tai epäorgaanisten happojen suoloista.

8. Jonkin patenttivaatimuksien 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että a) äänijohtimella (3, 11) on ylimääräiset teholliset pinta-alat (32), jotka muodostavat kulman -f niiden kosketuspinnan (19) suhteen säiliön seinän (4) kanssa, b) äänijohtimien (3, 11) ylimääräisille tehollisille alueille on asennettu ylimääräinen äänilähde (33) akustisten aaltojen (34) lähettämiseksi ja ylimääräinen äänivastaanotin (35) akustisten aaltojen (36) vastaanottamiseksi, joka äänilähde (33) on kytketty samaan sähköiseen värähtelygeneraattoriin (14) kuin ensimmäinen ääni-lähde (1) .

9. Jonkin patenttivaatimuksien 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että äänijohtimi11a (3, 11) on heijastusalue (39) toistuvasti lähetettyjä akustisia aaltoja (34, 36) varten, joka alue muodostaa kulman β niiden tehollisen alueen (18) kanssa.

10. Jonkin patenttivaatimuksien 1-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähköinen takaisinkytkentäpiiri on muodostettu äänilähteen (1) ja äänivastaanottimen (12) väliin, jossa piirissä käytetään komparaattoria (30) säiliössä (5) olevan aineen rajapinnan (8) sijainnin ohjaamiseen. 41 63300