SU1231453A1 - Ультразвуковой измеритель концентрации растворов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике контрол  концентрации жидкостей и может быть использовано в обогатительной, гидрометаллургической и других отрасл х промышленности . Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет учета изменени  толщины стенки резервуара. Импульс генератора, трансформированный излучающим преобразователем, ввод т через звукопровод в стенку резерijyapa с контролируемым раствором, принимают через звукопровод приемным преобразователем,усиливают,преобразуют в пиковом детекторе и блоке логарифмировани . Из блока логарифмировани  сигнал поступает на первый вход матора. Одновременно с этим перпендикул рно стенке резервуара ввод т другой сигнал,принимают сигнал,пропорциональный временному интервалу, обусловленному текущим значением толщины стенки по сравнению с начальной толпщной. Этот сигнал вырабатывает эхоимпульс- ный ультразвуковой толщиномер. Сигнал с выхода толщинометра подают на второй вход сумматора. С выхода сумматора сигнал, пропорциональный измер емой концентрации раствора с учетом изменени  толщины стенки, поступает на регистрирующий блок. Шкала регистрирующего блока проградуи- рована в единицах концентра - ции контролируемого . раствора. 1 ил. (О (Л ю со

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике, контрол  концентрации и состава жидкостей, например водных ра.створов солей, кислот, щелочей , и может быть использовано в гидрометаллургической, обогатительной и других отрасл х промышленности

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений растворов за счет учета изменени  толщины стенки резервуара.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Ультразвуковой измеритель концентрации растворов содержит генератор 1 импульсов, излучатель 2 с преломл ющим звукопроводом 3, который установлен на внешней стенке 4 резервуара. В резервуаре находитс  контролируемы раствор 5. На рассто нии от излучател  2 на внешней поверхности стенки резервуара расположен приемник 6 с преломл ющим звукопроводом 7. Измеритель содержит также усилитель 8, пиковый детектор 9, блок 10 логарифмировани , соединенньш с входом сумматора 11, выход которого соединен с входом регистрирующего блока 12, эхо импульсный ультразвуковой толщиномер 13, имеющий преобразователь, установленный на внешней поверхности стенки резервуара и подсоединенный своим выходом к второму входу сумматора 11 „

Ультразвуковой измеритель концентрации растворов работает следующим образом.

Электрический импульс гененарато- ра 1 воздействует на излучатель 2. Импульсна  ультразвукова  волна этого излучател  вводитс  через зву- копровод 3 наклонно к поверхности стен ки 4 резерву ара, где находитс  контролируемый химический раствор 5, и возбуждает в стенке волну Лэмба. Эта волна5 проход  внутри стенки вдоль ее поверхности, испытьшает зэ тухание завис щеее от концентрации q раствора 5.

После прохождени  по стенке волна достигнув второго преломл ющего зву- копровода 7, трансформируетс  в нем в продольную импульсную волну5 поступающую в приемник 6,

Дл  электрического сигнала приемника волны, установленного на наклонном звукопроБОде 7, имеет место сле

3145:- 2

дующа  зависимость от измег ени  концентрации uq при посто нной толщине dp стенки 4 резервуара;

(О

11 - II Г l- -- Ьд i ,

лч q q,,

где и, - амплитуда сигнала при текущем значении концентрации q;

Ид - амплитуда сигнала при начальном значении концентрации qQ и начальной толщине стенки dp; - коэффициент пропорциональности , завис щий от вида химраствора и параметров акустического, тракта.

1ри изменении толщины d стенки в процессе эксплуатации относительно начальной толщины d, прин тый сигнал имеет следующую зависимость от 4 d и uq;

и и„(1 .кА), .

°°

-Id d

(2)

-„ d,

где d - текущее значение толщины

стенки резервуара; К - безразмерный коэффициент пропорциональности.

Электрический сигнал приемника 6 через усилитель 8 поступает в пиковый детектор 9, вырабатывающий ана- S логовый сигнал, амплитуда Е которого пропорциональна амплитуде сигнала приемника

Е b- U, (3)

0 где b - посто нный коэффициент.

Этот аналоговый сигнал поступает в блок 10 логарифмировани , где он сравниваетс  с опорным аналоговым - сигналом. Амплитуда Е опорного сигнала (после ранее проведенного измерени  амплитуда U, сигнала приемника при начальных значени х толщины do

50

стенки и концентрации q раствора) имеет значение

f Ъ.и 0 0

(4)

В результате сравнени  блок IО вырабатьшает выходной сигнал с амплитудой , пропорциональной логарифму сравниваемых величин

Е, -К.Н К,1и-2, (5)

3

где К - коэффициент пропорциональности , имеющий размерность аналогового сигнала. Как следует из выражений (2) и (5), выходной сигнал блока 10 зави- сит и от измер емой величины &q и от уменьшени  толщины fid стенки резервуара.

Исключение зависимости контрол 

концентрации q от уменьшени  толщины

стенки производитс  в сумматоре 11, на один из входов которого поступае сигнал блока логарифмировани .

Это достигаетс  следующим образом .

Ультразвуковой преобразователь эхоимпульсного ультразвукового толщиномера 13 имеет резонансную частоту , на пор док большую частоты излучател  2 и приемника 6 в тракте распространени  волны Лэмба. Преобразователь возбуждаетс  коротким импульсом, вырабатьшаемым в блоке измерени  отклонени  толщины d стенки от начального ее значени  d, и через звукопровод (не показан) излу- I чает дополнительную высокочастотную ультразвуковую импульсную волну по Нормали к поверхности стенки 4 резервуара .

Эта импульсна  волна частично отражаетс  от стенки 4 и частично проникает в нее.

Отраженна  от внешней поверхности стенки ультразвукова  импульсна  вол на достигает преобразовател  толщиномера 13, который вырабатьшает из нее первый электрический эхосигнал.

Частично вошедша  по нормали в стенку 4 импульсна  волна достигает внутренней поверхности стенки и,- отразившись от этой поверхности, распростран етс  через стенку обратно к преобразователю толщиномера 13, который формирует второй электрический эхосигнал.

Интервал времени с между этими эхосигналами составл ет величину

. 2d

-. --,

где с - скорость ультразвуковой продольной волны в материале стенки резервуара. Б толщиномере 13 измер етс  интервал бГ между прин тыми эхоимпульсами и его абсолютное изменение uf относительно первоначального значени 

4534

Гд , которое предварительно определ ют при начальном значении d толщины стенки. Сформированный аналоговый электрический сигнал по амплиту- де пропорционален уменьшению 4 временного интервала Г относительно его начального (при толщине d ) значени 

дТ

Е, К, - - (7)

где К - коэффициент пропорциональности , имеющий размерность аналогового сигнала,.поделен ного на размерность времени .

Величину этого коэффициента пропорциональности устанавливают такой, чтобы обеспечивалось исключение вли ни  зависи 1ости (2) сигнала от изменени  ud на изменение uq.

Тогда аналоговый сигнал, по.ступа- ющий на второй вход слтиматора 11 , будет иметь амплитуду

л

Е, КК,-.г.

(8)

20 25 30

35

40 5

0

5

Блок 11 вырабатьшает выходной сигнал, равньш сумме поступающих на его входы аналоговых сигналов.

Выходной сигнал сумматора 11, который пропорционален измер емой величине uq и не зависит от уменьшени  толщины стенки d.

Е K.fiq,(9)

поступает на регистрирующий блок 12, шкала которого градуирована в единицах концентрации q контролируемого раствора.

Применение устройства позвол ет повысить точность измерени  за счет обеспечени  корректировки показаний на величину вли ни  изменени  толщины стенки резервуара, имеющего место при ведении технологического процесса .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой измеритель концентрации растворов, содержащий генератор импульсов, последовательно электроакустически соединенные излучатель и приемник волны Лэмба в стенке резервуара с контролируемым раствот ром, усилитель, пиковый детектор и регистрирующий блок, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он снабжен последовательно соединенными эхоимпульсным ультразвуковым толщиномером и сумматором , подключенным выходом к регистрирующему блоку, блоком логарифмировани , входом подключенным к пиковому детектору, а выходом - к второму входу сумматора.

   -LU