SU599203A1 - Устройство дл контрол физических параметров жидких сред в закрытых емкост х - Google Patents

Description

пульсный синхронизатор 9; блока 10 задержки; подключенный к выходу имнульсного синхронизатора , формирователь 11 строб-имнульсов и селекторный каскад 12, включенный между выходом усилител  5 и входом детектора 6 огибающей. В корнус 13 каждого из преобразователей выполненного полым, с герметично закрываемым отверстием 14 дл  заполнени  контактной жидкостью 15 полости 16, котора  футерована материалом с пониженной теплопроводностью , установлен демпфированный пьезоэлемент 17 на герметично закрепленной мембране 18, выполненный из материала с акустическим импедансом, близким к импедансу контактной жидкости, например фторопласта Установочный фланец 19 преобразовател  имеет замкнутую выточку, в которой полуутоплено кольцо 20 герметизации.

Мембрана 18 герметично установлена в корпусе 13 посредством резьбового кольца 21, имеющего прорезь, и уплотнительного кольца 22, утапливаемого мембраной в выточку в буртике кор.пуса. Демпфер 23, установленный на нерабочей поверхности пьезоэлемента 17 с обеспечением акустического контакта, изготовлен из электропровод щего материала, например на основе токопровод щего кле  с порошковым наполнителем. Втулка 24 с.:ужит дл  изол ции демпфера от кольца 21 и соответственно от корпуса 13 преобразовател .

Электрическое соединение нулевой обкладки пьезоэлемента 17 с корпусом осуществл етс  с помощью пружин щего контакта 25 утапливаемого пьезоэлементом в лунку, выфрезерованную в мембране 18. Соединение экранной оплетки 26 соединительного коаксиального каоел  27 с корпусом 13 (следовательно, и с нулевой обкладной пьезоэлемента осуществл етс  через металлическую резьбовую крьппку 28, к торцовой выточке которой оплетка 26 прижата резьбовой изол ционной втулкой 29.

Электрическое соединение потенциальной обкладки пьезоэлемента 17 с токоведущей жилой кабел  27 осуществл етс  через электропровод щий демпфер 23, спиральную пружину 30 и контактную втулку 31, в которой распа на жила кабел .

Вывод кабел  из крьплки 28 герметизирован кольцом 32 полимеризовавщегос  эпоксидного кле . Герметизаци  соединени  крышки 28 с корпусом 13 преобразовател  обеспечиваетс  уплотнительным кольцом 33.

Возбудитель 8 выполнен по схеме формировател  щирокоспектральных импульсов. Запускаемый периодическими сигналами синхронизатора 9 он вырабатывает щирокоспектральные импульсы электрического напр жени , которые поступают через усилитель мощности 4 по кабелю 27 в преобразователь 1 на его пьезоэлемент 17. Последний излучает через жидкость 15 в стенку емкости 3 импульсы с расп1иренным спектром упругих колебаний, имеющими относительную ширину спектра, превышающую относительную величину диапазона толщин стенок закрытых емкостей (с учетом их абразивного или коррозионного износа).

В жидкостном звукопроводе излученные упругие колебани  падают на стенку емкости 3,

заполненной контролируемой жидкостью 34 по углом Q, обеспечивающим соотнощеним скорости следа Cs/Sin© падающей волны импульсных упругих колебаний и скорости распространени  Cf,, возбуждаемой в стенке моды нормальной волны близким к единице (С - скорость распространени  колебаний в клине 24 нреобразовател ). Скорость следа устанавливаетс  так, чтобы в диапазонах частот колебаний и толщин стенки в последней возбуждалась только одна мода нормальной волны. Далее принимают другим клиновым преобразователем 2 возбужденную моду нормальной волны после прохождени  фиксированного пути в стенке емкости 3 и преобразуют в электрический импульсный сигнал, имеющий период следовани  и частоту несущей импульсов упругих колебаний .

Поскольку при обычно используемой посто нной частоте излучени  изменение толщины

стенки емкости 3 влечет за собой изменение скорости распространени  Си возбужденной моды колебаний, это измен ет интенсивность данной моды в стенке из-за несоблюдени  равенства C,- Cx/Sin0 и соответственно вызывает значительную погрещность измерений.

В предлагаемом устройстве, благодар  наличию спектра частот излученных колебаний, всегда имеетс  частотна  составл юща , дл  которой выполн етс  соотношение См Ск/51пО, вследствие чего амплитуда огибающей прин того сигнала А на демпфированном приемном преобразователе 2 будет иметь весьма слабую

зависимость от частоты.

Амплитуда огибающей прин того импульсного сигнала А имеет следующую зависимость от плотности р контролируемой жидкости и пути 1 распространени  волны в стенке емкости:

А (1)

где АО - амплитуда огибающей прин того сигнала при отсутствии жидкости в емкости; а - абсолютный коэффициент затухани , имеющий размерность, обратную произведению размерностей плотности / и пути 1, завис щий

от типа контролируемой среды и частоты упругих колебаний.

Поскольку многократно отраженные сигналы в полости 16 жидкостного преобразовател  могут вызывать побочные моды колебаний по стенке емкости 3, поступающие в приемник 2,

дл  исключени  их поступлени  в детектор 6 огибающей используетс  селекторный каскад 12, отдел ющий ин|формативный сигнал от помех . Кроме того, применение каскада 12 обеспечивает функционирование устройства в емкост х с близко расположенной противоположной (относительно места установки устройства ), стенкой, селектиру  сигнал от отраженной внутри емкости.

Этот каскад запускаетс  формирователем 1 1 строб-импульсов с задержкой относительно

возбуждени  преобразовател  1, создаваемой блоком 10. Эта задержка установлена равной времени распространени  колебаний между пьезоэле .ментами преобразователей 1 и 2. Длительность строб-импульса равна длительности информативного импульсного сигнала на преобразователе 2.

Увеличение отношени  уровн  сигнала к уровню отражений и соответственно помехоустойчивость и точность контрол , улучшаютс  также выполнением мембраны из материала (фторопласта), близкого по импедансу к жидкости 15. В качестве последней используетс  раствор, имеющий вершину параболической зависимости скорости распространени  упругих колебаний при средней рабочей температуре в емкости. В частном случае, если средн   рабоча  температура составл ет 70-80°С, в качестве такой жидкости используетс  вода.

После усилени  в усилителе 5 детектором 6 выдел ют сгибаюш,ую сигнала.

Детекторный сигнал на входе измерительно-регистрируюш ,его блока 7 имеет амплитуду, экспоненциально ослабл юш.уюс  с увеличением плотности жидкости. Регистраци  в блоке 7 этого ослаблени  дает информацию с плотности контролируемой среды и тем самым о типе среды, наход щейс  в резервуаре на заданном уровне (например, жидкость или воздух).

При сигнализации уровн  жидкости измерительно-регистрирующий блок выполн етс  в виде релейного блока с визуальной индикацией и с выходом в систему автоматики.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  физических параметров жидких сред в закрытых емкост х.

   содержащее два устанавливаемых на фиксированном рассто нии друг от друга на внешней поверхности емкости идентичных клиновых пре образовател , соединенных последовательно один с усилителем мощности и возбудителем, а другой - с усилителем, селективным каскадом , детектором и измерительным каскадом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  жидкостей с параболической температурной зависимостью скорости распространени  упругих колебаний, в нем клиновые преобразователи выполнены демпфированными и введены последовательно соединенные синхронизатор, блок задержки, формирователь строб-импульса, подключенные-синхронизатоп к входу возбудител , а формирователь cTpo5-HMi-.v, к селекторному каскаду, включенному ;ежду усилителем и детектором.
2. 2. Устройство по 1. 1, отличающеес  тем, что. внутренн   полость преобразовател  футировапа материалом с пониженной теплопроводностью , а демпфированный пьезоэлемент герметично закреплен мембраной, выполненный из материала с акустическим импедансом, близким к импедансу контактной жидкости и снабженной кольцом уплотнени .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

   № 250481,

   1,Авторское свидетельство кл. G 01 F 2.3/28, 1968. № 343155,

   2.Авторское свидетельство кл. G 01 Е 23/28, 1971.

   Л

   фиг. 1

   2

   21

   Ю

   13

   21

   ф(.2