RU1798677C - Устройство дл определени параметров акустических колебаний в жидких средах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано дл  контрол  концентрации растворенных веществ . Цель изобретени  - повышение точности и надежности устройства, Это достигаетс  тем, что устройство дл  определени  акустических колебаний в жидких средах содержит рабочий и эталонный каналы , общий дл  обоих каналов протектор, Изобретение относитс  к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано дл  контрол  концентрации растворенных веществ . Цель изобретени  - повышение точности измерений и надёжности работы устройства . На чертеже показано устройство, продольный разрез. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещен электронный измеритель 2, в торце цилиндрического обратимый преобразователь, электронный измеритель, отражатель в виде диска, пло- скогофрироеанный теплопроводный силь- фон, установленный соосно эталонному каналу между протектором и отражателем, образу  герметичную полость; обратимый преобразователь и отражатель выполнены равновеликими площади протектора, на обратимом преобразователе нанесены соос- ные каналам равновеликие электроды, образующие его излучающие зоны, отражатель имеет резьбу по торцу и концентричные его оси отверсти , равно удаленные друг от друга, плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углублени . Преимущество предлагаемого устройства заключаетс  в возможности измер ть концентрацию контролируемого растворенного вещества в загр зненных водах с высокой точностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. корпуса 1 размещен электрически соединенный с электронным измерителем 2 обратимый преобразователь 3, на котором с одной стороны нанесены два электрода 4 и 5, где электрод 4 возбуждает ультразвуковые колебани  в эталонном канале, а электрод 5 рабочем. На другой стороне преобразовател  3 нанесен электрод 6 по всей его площади. Обратимый преобразователь 3 своим электродом 6 прилегает к протектору 7. На стойке 8, соединенной с цилиндрическим корпусом 1, выполнено отверстие с резьбой, в котором плоскоп ралХ| Ю 00 О VI XI

Description

лельно протектору 7 устанавливаетс  общий дл  обоих каналов отражатель 9 в виде диска с резьбой по торцу. В плоскости отражател  9 выполнены резьбовые отверсти  10 дл  пробки 11. Отражатель 9 фиксируетс  в рабочем положении стопорными винтами 12 и 13. Плоскогофрированный теплопроводный сильфон 14 устанавливаетс  соосно акустической оси эталонного канала между протектором 7 и отражателем 9 через уплот- нительные манжеты 15 и 16с кольцевыми углублени ми 17. Герметична  емкость, ограниченна  сильфоном 14, частью отражател  9 и протектора 7, заполненна  эталонной жидкостью 18, образует эталонный канал. Рабочий канал, ограниченный другой частью отражател  9 и протекторат, заполн етс  рабочей жидкостью 19.

Работа устройства осуществл етс  следующим образом.

Через заливочные отверсти  10 заполн ют эталонной жидкостью сравнени  18 герметичную емкость эталонного канала измерител  и герметизируют пробкой 11. Сам измеритель погружают в исследуемую рабочую жидкость 19. Электронный измеритель 2 возбуждает ультразвуковые колебани  части обратимого преобразовател  3, ограниченной электродом эталонного канала 4, на который подаетс  импульс запуска. Электрическа  цепь возбуждени  замыкаетс  общим электродом 6 преобразовател , Преобразователь 3 излучает акустический импульс, проход щий эталонную жидкость 18, отражаетс  частью отражател  9, расположенной напротив излучающей части преобразовател  3, проходит через часть протектора 7, размещенной над работающей зоной, ограниченной электродом 4 и принимаетс  обратимым преобразователем 3, вырабатывающим электрический импульс,  вл ющийс  управл ющим дл  электронного измерител  2, вырабатывающего новый электрический импульс запуска. Образуетс  электроакустическое синхрокольцо, в котором частота следовани  ультразвуковых импульсов зависит от скорости их распространени  в жидкости, размещенной в герметичной емкости. После пробега заданного количества ультразвуковых импульсов в эталонной жидкости 18, достаточного дл  определени  с необходимой точностью частоты их следовани , прр из водите   автоматическое переключение подачи импульса запуска с электрода эталонного канала 4 на электрод рабочего канала 5 блоком автоматического переключени  подачи импульса, уста- .новленного в электронном измерителе 2. В этом случае идентичный ультразвуковой импульс возбуждаетс  той частью обратимого

преобразовател  3, котора  ограничена площадью электрода рабочего канала 5. Теперь ультразвуковые импульсы пробегают по акустической базе в рабочей жидкости

19, и частота их следовани  зависит от параметров рабочей жидкости 19,

Скорость звука в жидкости зависит от параметров ее состо ни  - температуры, давлени , химического состава. Теплопро0 водный плоскогофрированный сильфон 14 обеспечивает уравнивание температуры и давлени  в обоих жидкост х, поэтому, при всех равных других услови х, разность скоростей звука в жидкост х 18 и 19 обусловле5 на разностью химического состава.

Равенство параметров акустических и электрических сигналов, при использовании в качестве эталонной 18 и рабочей 19 жидкостей одной из них, обеспечиваетс 

0. следующим.-Использование одного, обслуживающего оба акустических канала, электронного измерител  2, с помощью блока автоматического переключени  подачи импульса , переключающего электроды 4 и 5,

5 использование в качестве акустического преобразовател  участков одного электроакустического преобразовател  3, что позвол ет учитывать погрешности,вносимые им. Одинаковость акустических баз обеспе0 чиваетс  наличием общих дл  обоих акустических каналов отражател  9 и протектора 7. Дл  обеспечени  условий термобароком- пенсации акустических баз материалы стойки 8 и отражател  9 подобраны такими, что

5 прирост под воздействием температуры длины укрепленной на корпусе 1 стойки 8

компенсируетс  приращением толщины отражател  9, закрепленного стопорными винтами 12 и 13. При корректировке длины

0 акустической базы путем вращени  отражател  в стойке 8 необходимо, чтобы заливочное отверстие 10 совпадало с внутренним объемом сильф.она 14. Дл  этого на отражателе выполнены р д отверстий, размещен5 ных концентрически его оси. Дл  удобства монтажа и демонтажа теплопроводного плоскогофрированного сильфона 14 применены две эластичные манжеты 15 и 16, с нат гом одетые на торцы сильфона и имею0 щие кольцевую выемку 17 в месте контакта с плоскост ми протектора 7 и отражател  9, Эта часть манжеты  вл етс  вакуумной присоской и обеспечивает герметичность мест соединени  торцов сильфона 14с протекто5 ром 7 и отражателем 9.

Например, при работе одного канала точность измерени  скорости звука зависит от величины погрешностей, вносимых воздействием температуры и давлени  на величину акустической базы - ДСт.р.: задержки

в протекторе - А Сп; паразитным временем задержки в электронных цеп х - ДСэ. Использу  один и тот же отражатель 9, один, общий дл  обоих каналов, протектор 7 и преобразователь 3, а также электронный из- меритель 2, дл  двух каналов - эталонного и рабочего, получим врем  одного периода дл  каждого канала:

Тэт Ттр + Тп + ТГ + Тисх. конц ;

Т раб. frp + Гп + Тэ + Тисхжонц 1 примесь .

При вычитании из Траб Т9т, получим:

Траб. Тэт исх.конц+примесь Тисх.конц. Гпримеси

то есть, в нашем случае паразитные задержки , вносимые воздействием температуры и давлени , протектором, электронным измерителем и величиной примесей в эталонном растворителе, компенсируютс , определ  , тем самым, величину концентрации примеси, растворенной в растворителе. При материалах плеч компенсаторов - стойки 8 и отражател  9 титана марки ВТ-23 и стали нержавеющей 12Х18Н10Т, величине акустической базы 17 мм, толщине протектора 1 мм, температурном градиенте 37°С, максимальном давлении 10 атм, максимальное значение погрешности, вносимое воздействием температуры и давлени  - АСтр составл ет м/с, вносимые протектором - Д Сп 10 м/с, а вносимые электрон- ным измерителем - АСЭ м/с, в случае же определени  разности длин периодов обоих каналов, все указанные погрешности компенсируютс , а значащим

параметром  вл етс  прирост величины

периода (частоты следовани  ультразвуковых импульсов в исследуемой жидкости), обусловленный только вли нием контролируемого параметра - концентрацией растворенного вещества, с точностью, превышающей точность прототипа на величину компенсированных погрешностей, вносимых дестабилизирующими воздействи ми температуры, давлени , задержек в

протекторе и электронном измерителе.

При мен ющихс  химических параметрах вод, используемых в качестве растворител  контролируемого вещества, используетс  динамический способ формировани  среды эталонного канала - он выпол- н етс  проточным, вместо пробки 11 устанавливаетс  заборна  трубка, через которую непрерывно поступает растворитель,

5

О

15 0 5 0

5

0

5

0

а в протекторе 9 устанавливаетс  трубка сброса, по которой непрерывно удал етс  поступающий в герметичную емкость эталонного канала растворитель.

Преимущество предлагаемого устройства заключаетс  в возможности измер ть концентрацию контролируемого растворенного вещества, в загр зненных водах с высокой точностью, а также использовать одно и то же устройство дл  контрол  и управлени  технологическими процессами с рабочими жидкост ми, скорости звука в которых существенно отличаютс , путем синхронной перестройки длин акустических баз в обоих каналах.

Claims (2)

1. Устройство дл  определени  параметров акустических колебаний в жидких средах, имеющее эталонный и рабочий каналы , содержащее корпус, установленный в торце корпуса общий дл  обоих каналов протектор в виде диска, обратимый преобразователь , контактирующий с протектором и установленный соосно с протектором отражатель в виде диска, плоскогофрированный теплопроводный сильфон, образующий герметичную полость эталонного канала, и электронный измеритель, отличэющее- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  и надежности устройства, оно снабжено блоком автоматического переключени  подачи импульса, форма и размер обратимого преобразовател  и отражател  совпадают с формой и размерами протектора , на обратимый преобразователь со стороны, противоположной протектору, установлены два равновеликих электрода, .соединенных с электронным измерителем через блок автоматического переключени  подачи импульса, один из электродов предназначен дл  формировани  зоны излучени  эталонного канала, а другой - дл  формировани  зоны излучени  рабочего канала , а отражатель установлен с возможностью винтового перемещени  относительно преобразовател .

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что плоскогофрированный теплопроводный сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углублени .