RU2221234C2 - Ультразвуковой способ определения плотности жидкости - Google Patents
Ультразвуковой способ определения плотности жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221234C2 RU2221234C2 RU2002104765/28A RU2002104765A RU2221234C2 RU 2221234 C2 RU2221234 C2 RU 2221234C2 RU 2002104765/28 A RU2002104765/28 A RU 2002104765/28A RU 2002104765 A RU2002104765 A RU 2002104765A RU 2221234 C2 RU2221234 C2 RU 2221234C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- liquid
- velocity
- ultrasound
- propagation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для контроля плотности класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами. Сущность: в способе определяют скорость распространения ультразвуковых волн в жидкости и определяют по ней плотность, предварительно устанавливая зависимости скорости распространения ультразвука от температуры и скорости распространения ультразвука от плотности для класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами. С учетом определенной при фиксированной температуре скорости распространения ультразвука выбирают две близлежащие зависимости скорости распространения ультразвука от плотности, формируют теоретическую зависимость скорости от плотности для исследуемой жидкости и по ней определяют плотность. Зависимость скорости распространения ультразвука от плотности для исследуемой жидкости формируют путем сравнения полученного в результате измерения значения скорости и расчетных значений, определения двух наименьших абсолютных отклонений и построения теоретической зависимости скорости от плотности уже для исследуемой жидкости по величинам этих отклонений. Технический результат - расширение функциональных возможностей существующего способа измерения плотности для класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами и их смесей в широком температурном диапазоне. 6 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для контроля плотности класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами.
Известен способ измерения плотности жидкости, заключающийся в том, что плотность ρ контролируемой жидкости вычисляют по выражению
путем измерения скорости распространения в ней ультразвуковых колебаний V, считая постоянным коэффициент адиабатической сжимаемости βад (Кивилис С. С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980, с.222).
путем измерения скорости распространения в ней ультразвуковых колебаний V, считая постоянным коэффициент адиабатической сжимаемости βад (Кивилис С. С. Плотномеры. М.: Энергия, 1980, с.222).
Недостатком известного способа является низкая точность определения плотности жидкости, обусловленная сложностью вычисления коэффициента адиабатической сжимаемости жидкости, а также его значительная температурная зависимость.
Наиболее близким к заявляемому является способ измерения плотности жидкости, заключающийся в том, что тем или иным способом определяют время прохождения ультразвуковыми колебаниями фиксированного расстояния в контролируемой жидкости, что соответствует измерению скорости распространения ультразвуковых колебаний, и определяют ее плотность по априори установленной зависимости времени прохождения от плотности (Бражников Н.И. Ультразвуковые методы измерения плотности. - Приборы и системы управления, 1976, 10, с. 17-21).
Недостатком такого способа является невозможность автоматического контроля плотности различных видов жидкостей и их смесей, обусловленная необходимостью априорного знания вида контролируемой жидкости.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей существующего способа измерения плотности для класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами и их смесей в широком температурном диапазоне.
Эта задача достигается тем, что в ультразвуковом способе определения плотности жидкости, заключающемся в определении скорости распространения ультразвуковых волн в жидкости, предварительно устанавливают зависимости скорости распространения ультразвука от температуры и скорости распространения ультразвука от плотности для класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами, с учетом определенной при фиксированной температуре скорости распространения ультразвука выбирают две близлежащие зависимости скорости распространения ультразвука от плотности, формируют теоретическую зависимость скорости от плотности для исследуемой жидкости и по ней определяют плотность.
Зависимость скорости распространения ультразвука от плотности для исследуемой жидкости формируют путем сравнения полученного в результате измерения значения скорости и расчетных значений, определения двух наименьших абсолютных отклонений и построения теоретической зависимости скорости от плотности уже для исследуемой жидкости по величинам этих отклонений.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема устройства для реализации способа, на фиг.2 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для жидкостей из класса нефтепродуктов, на фиг.3 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от плотности для жидкостей из класса нефтепродуктов, на фиг.4 показан пример определения весовых коэффициентов при построении теоретической зависимости V(ρ), на фиг.5 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для бензинов АИ-80, АИ-92 и их смесей, на фиг. 6 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от плотности для бензинов АИ-80, АИ-92 и их смесей.
Устройство на фиг.1 включает излучающий 1 и приемный 2 преобразователи, зону контроля плотности 3 с контролируемой жидкостью, датчик температуры 4, электронную схему 5 и вычислительное устройство 6.
Для осуществления предложенного способа излучающим преобразователем 1 возбуждают, а приемным преобразователем 2 принимают продольную волну в контролируемой жидкости, находящейся в зоне контроля плотности 3. Электронной схемой 5 фиксируют время прохождения волной фиксированного расстояния b и вычисляют скорость распространения ультразвука Vизм. Одновременно датчиком температуры 4 измеряют температуру Тизм контролируемой жидкости, и результаты измерения температуры и скорости распространения ультразвука передают в вычислительное устройство 6.
На основании вычисленной скорости распространения ультразвука Vизм и температуры контролируемой жидкости Тизм выбирают две близлежащие зависимости скорости распространения ультразвука от температуры из семейства предварительно установленных калибровочных зависимостей. Выбор близлежащих зависимостей производят подстановкой измеренной температуры Тизм в каждую из предварительно установленных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от температуры V(T) для всего класса жидкостей, вычислением расчетного значения скорости распространения ультразвука Vi для каждой зависимости по выражению
Vi=ki•Тизм+qi
(ki и qi - постоянные коэффициенты для каждой жидкости из всего класса, вычисленные при помощи математической обработки экспериментально полученных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от температуры),
и определением абсолютных отклонений
ΔVi = |Vизм-Vi|.
На фиг. 2 в качестве примера приведены зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для класса нефтепродуктов, включающего моторное масло, тормозную жидкость, дизельное топливо, бензин АИ-92 и бензин АИ-80. Два наименьших отклонения ΔVi и ΔVi+1 определят близлежащие зависимости V1(T) и V2(T) из семейства предварительно установленных зависимостей. При равенстве нулю одного из отклонений, например ΔVi, (точное совпадение предварительно установленной зависимости V(T) с аналогичной зависимостью исследуемой жидкости) выполняют пересчет измеренной скорости распространения ультразвука Vизм в плотность ρ по соотношению
ρ=аi•Vизм+bi,
где аi и bi - постоянные коэффициенты пересчета для выделенной жидкости, вычисленные при помощи математической обработки экспериментально полученных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от плотности.
Vi=ki•Тизм+qi
(ki и qi - постоянные коэффициенты для каждой жидкости из всего класса, вычисленные при помощи математической обработки экспериментально полученных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от температуры),
и определением абсолютных отклонений
ΔVi = |Vизм-Vi|.
На фиг. 2 в качестве примера приведены зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для класса нефтепродуктов, включающего моторное масло, тормозную жидкость, дизельное топливо, бензин АИ-92 и бензин АИ-80. Два наименьших отклонения ΔVi и ΔVi+1 определят близлежащие зависимости V1(T) и V2(T) из семейства предварительно установленных зависимостей. При равенстве нулю одного из отклонений, например ΔVi, (точное совпадение предварительно установленной зависимости V(T) с аналогичной зависимостью исследуемой жидкости) выполняют пересчет измеренной скорости распространения ультразвука Vизм в плотность ρ по соотношению
ρ=аi•Vизм+bi,
где аi и bi - постоянные коэффициенты пересчета для выделенной жидкости, вычисленные при помощи математической обработки экспериментально полученных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от плотности.
На фиг. 3 в качестве примера приведены зависимости скорости распространения ультразвука от плотности для класса нефтепродуктов, упомянутого выше, по которым производят пересчет скорости распространения ультразвука в плотность жидкости.
В случае неравенства нулю ни одного из двух отклонений (исследуемая жидкость имеет зависимость V(T), не совпадающую с предварительно установленными), как показано на фиг.4, пересчет скорости распространения ультразвука в плотность жидкости производят по теоретически установленной зависимости:
где a1, а2 и b1, b2 - постоянные коэффициенты пересчета для двух близлежащих зависимостей V1(T) и V2(T); ΔV1 и ΔV2 - абсолютные значения отклонений скоростей, рассчитанных по предварительно установленным зависимостям V1(T) и V2(T) и измеренной скорости Vизм.
где a1, а2 и b1, b2 - постоянные коэффициенты пересчета для двух близлежащих зависимостей V1(T) и V2(T); ΔV1 и ΔV2 - абсолютные значения отклонений скоростей, рассчитанных по предварительно установленным зависимостям V1(T) и V2(T) и измеренной скорости Vизм.
В качестве примера на фиг. 5 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для бензинов АИ-80, АИ-92 и их смесей, зависимости V(T) которых находятся между аналогичными зависимостями бензинов и удаление от соответствующей кривой находится в обратной зависимости от вклада данного типа бензина в смесь бензинов.
На фиг. 6 представлены зависимости скорости распространения ультразвука от плотности для бензинов АИ-80, АИ-92 и их смесей, по которым выполняется пересчет скорости распространения ультразвука в плотность жидкости. Зависимости V(ρ) смесей бензинов находятся также между аналогичными зависимостями бензинов АИ-80 и АИ-92 и удаление от соответствующей кривой также находится в обратной зависимости от вклада данного типа бензина в смесь бензинов.
В таблице 1 приведен пример расчета плотностей некоторых смесей бензинов, произведенный по заранее установленным зависимостям и по зависимостям, теоретически установленным в результате измерений. Погрешность определения плотности при таком способе не превышает ±1 кг/м3.
Схожий характер зависимостей скорости распространения ультразвука от температуры в промышленном диапазоне, незначительно отличающихся коэффициентами наклона, позволяет производить автоматическую идентификацию контролируемой жидкости из класса жидкостей со схожими физико-химическими свойствами, формировать теоретические зависимости скорости распространения ультразвука от плотности для смесей жидкостей из этого же класса и вычислять их плотность.
Claims (1)
- Ультразвуковой способ определения плотности жидкости, заключающийся в определении скорости распространения ультразвуковых волн в жидкости и температуры жидкости, в предварительном установлении зависимости скорости распространения ультразвука от температуры для жидкостей со схожими физико-химическими свойствами, отличающийся тем, что подстановкой измеренной температуры в каждую из предварительно установленных калибровочных зависимостей скорости распространения ультразвука от температуры вычисляют расчетную скорость распространения ультразвука для каждой зависимости Vi, определяют абсолютное отклонение ΔVi, два наименьших отклонения определяют близлежащие зависимости скорости от температуры V1(Т) и V2(Т) из семейства предварительно установленных зависимостей, а пересчет скорости распространения ультразвука в плотность жидкости производят по теоретически установленной зависимости
где а1, а2, b1, b2 – постоянные коэффициенты пересчета для двух близлежащих зависимостей V1(Т) и V2(Т);ΔV1 и ΔV2 – абсолютные значения отклонений скоростей, рассчитанных по предварительно установленным зависимостям V1(T) и V2(Т) и измеренной скорости Vизм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104765/28A RU2221234C2 (ru) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Ультразвуковой способ определения плотности жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104765/28A RU2221234C2 (ru) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Ультразвуковой способ определения плотности жидкости |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002104765A RU2002104765A (ru) | 2003-10-27 |
| RU2221234C2 true RU2221234C2 (ru) | 2004-01-10 |
Family
ID=32090747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002104765/28A RU2221234C2 (ru) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Ультразвуковой способ определения плотности жидкости |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221234C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473076C2 (ru) * | 2011-07-12 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" | Способ контроля свойств жидких сред |
-
2002
- 2002-02-22 RU RU2002104765/28A patent/RU2221234C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473076C2 (ru) * | 2011-07-12 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" | Способ контроля свойств жидких сред |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Ultrasonic guided wave NDT for hidden corrosion detection | |
| AU2011295673B2 (en) | Multiphase fluid characterization system | |
| RU2608343C1 (ru) | Способ контроля уровня жидкости в резервуарах по характеристикам волн лэмба и устройство для его осуществления | |
| JP6438957B2 (ja) | 欠陥を監視するためのシステム及び方法 | |
| US6082181A (en) | Ultrasonic fluid densitometer having liquid/wedge and gas/wedge interfaces | |
| US6082180A (en) | Ultrasonic fluid densitometer for process control | |
| EP0807261A2 (en) | Improvements relating to pulse echo distance measurement | |
| KR870009229A (ko) | 초음파를 이용한 보일러관의 비파괴 검사방법 | |
| JP2005521051A (ja) | 多孔性媒体特性の超音波探知 | |
| US20030079545A1 (en) | UT detection and sizing method for thin wall tubes | |
| CN106383173B (zh) | 一种水泥声阻抗计算方法和装置 | |
| USH608H (en) | Detecting multiple phase flow in a conduit | |
| RU2221234C2 (ru) | Ультразвуковой способ определения плотности жидкости | |
| RU2057330C1 (ru) | Акустический способ определения внутренних механических напряжений в твердых материалах | |
| RU2216722C2 (ru) | Ультразвуковой способ определения плотности жидкости | |
| RU2661455C1 (ru) | Способ определения вязкоупругих свойств жидких и твёрдых сред и устройство для его реализации | |
| US6308570B1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic characterization through the thickness direction of a moving web | |
| JPH07248315A (ja) | 密度計測装置 | |
| JP4701396B2 (ja) | 超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置 | |
| RU2437066C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах и устройство для ультразвукового контроля уровня жидкости в резервуарах | |
| RU2301420C2 (ru) | Способ определения коэффициента затухания продольных ультразвуковых колебаний в материале | |
| JPH09280848A (ja) | 複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置 | |
| CN104747178A (zh) | 一种获取声阻抗的方法和装置 | |
| Rose et al. | An ultrasonic global inspection technique for an offshore K-Joint | |
| Abbate et al. | Ultrasonic signal processing algorithms for the characterization of thin multilayers. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040223 |