SU748240A1 - Ultrasonic liquid density meter - Google Patents

Ultrasonic liquid density meter Download PDF

Info

Publication number
SU748240A1
SU748240A1 SU782614045A SU2614045A SU748240A1 SU 748240 A1 SU748240 A1 SU 748240A1 SU 782614045 A SU782614045 A SU 782614045A SU 2614045 A SU2614045 A SU 2614045A SU 748240 A1 SU748240 A1 SU 748240A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
output
trigger
input
generator
Prior art date
Application number
SU782614045A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Видас Антанович Сукацкас
Original Assignee
Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса filed Critical Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority to SU782614045A priority Critical patent/SU748240A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU748240A1 publication Critical patent/SU748240A1/en

Links

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКО ВОП ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ Изобретение относитс  к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  плотности жидкости при научных иссле довани х и в различных отрасл х промышленности . Известны ультразвуковые плотномеры Di 2j / измер ющие плотность по затуханию прошедшего через контролируемую среду ультразвука и содер ёади пьезоэлектрический преобразователь, рабочую и компенсационную ультразвуковые камеры, расположенные на противоположных сторонах пьезоэлектрического преобразовател , с отражающими экранами, установленными на разных рассто ни х от пьеэоэлектрического преобразовател . Плотномер pi содержит также след щую систему и вторичный прибор, а плотномер 2j приводимый во вращение синхронным двигателем моделирующий диск-обтюратор , расположенный в компенсационно камере между пьезоэлектрическим преобразователем и отражакмцим экраном. О плотности контролируемой среды суд т на основе сравнени  амплитуд ультраэвука,прошедшего череэ соответ ственно контролируемую и эталонную . (54) ULTRASOUND VOP LIQUID DENSITY The invention relates to an ultrasonic measuring technique and can be used to measure the density of a liquid in scientific research and in various industries. Ultrasonic density meters Di 2j / measuring density by the attenuation of ultrasound transmitted through a controlled medium and containing a piezoelectric transducer, operating and compensating ultrasonic chambers located on opposite sides of the piezoelectric transducer, with reflective screens installed at different distances from the piezoelectric transducer are known. The density meter pi also contains a tracking system and a secondary device, and a density meter 2j, driven by a synchronous motor, simulates a obturator located in the compensation chamber between the piezoelectric transducer and the reflector screen. The density of the controlled medium is judged on the basis of a comparison of the amplitudes of the ultra-eukka that has passed through the respectively controlled and reference.

Claims (3)

лм f.f /:,.,i:s:-as iBibii-«sSi-r---s«e« ii7i :-ViatefeaK,среды . Так как амплитуда ультразвука зависит также от других акустических параметров, например коэффициента поглощени , дл  Ьднозначного определени  плотности необходимо знать зависимость амплитуды ультразвука от плотности дл  каждого контролируемого вещества. Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  ультразвуковой плотномер жидкости . Sj, содержащий последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, излучающий и приемный преобразователи, расположенные на противоположных сторонах измерительной кюветы, подключенные к приемному преобразователю два полосовых усилител -детектора , центральна  частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей , а центральна  частота второго - резонансной частоте преобразователей, цепь из последовательно соединенных формировател  и триггера. Указанное устройство дает возможность определить удельное акустическое сопротивление среды (произведение плотности на скорость ультразвука ), и дл  получени  значени  плотности необходимо разделить конечный результат измерени  на значение скорости ультразвука. Дл  этого необходима дополнительна  работа оператора. Целью изобретени   вл етс  автома тизаци  процесса измерени . Поставленна  цель достигнута тем что в измеритель введены второй формирователь , второй триггер, генератор импульсов, двухпозиционный переключатель , частотомер и схема запуска . При этой выход генератора импульсов через двухпозиционный переключатель подключен к высокочастот нбйу и нйзкочастотному входам часто томера:, вход запуска которого соеди нён с выходом схемы запуска. Выход , первого полосового усилител -детекто ра через второй формирователь подклю чен к входу блока настройки, к уста; новочным входам двух- триггеров и к входу схейы запуска. Выход второго полосового усилител -детектора под йлКэчёнчерезцепь из последовательно соединенных формировател  и триггера к счетному -входу второго триггера , выход которого соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател . На фиг. 1 изображена структурна  схема ультразвукового плотномера . жидкости; на фиг.-2 - эпюры сигналов Ультразвуковой плотномер жидкости содержит диапазонный генератор 1, соединенный с измер ющим преобразователем 2, вмонтированным в измерительную кювету 2, на противополож ной стороне которой расположен приемный преобразователь 4, два полосо вых усилител -детектора 5 и 6, цент ральна  частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей 2 и 4, а центральна  частота второго - резонансной частоте преобразователей 2 и 4. Выход полосового усилител -детектора через второй формирователь 7 подклю чен к входу блока настройки 8,выход которого соединен с входом диапазон ного детектора 1. Выход полосового усилител -детектора 6 через цепь из последовательно соединенных формиро вател  9 и триггера 10 подключен к счётному входу второго триггера 11. Выход генератора импульсов 12 через двухпозидионный переключатель 13 подключён к высокочастотному и низк iac OTHOMy входам частотомера 14, вход запуска которого соединен с вы ходом схемы запуска 15. Вход схемы запуска соединен с выходом формировател  7 и с установочными входам триггеров 10 и 11, выход триггера l соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател  13. 5 стройство работает следующим об разом. Частота диапазонного генератора 1 измен етс  по пр молинейному закону в области частоты 0,5f( (фиг. 2, а, б), где f, - резонансна  частота преобразователей 2 и 4. Напр жением генератора 1 возбуждаетс  преобразователь 2, излучающий ультразвуковые волны в исследуемую жидкость, которой заполнена кювета 3. На определенных частотах резонирует столбик жидкости, наход щейс  между преобразовател ми 2 и 4, что сопровождаетс  резким увеличением модул  напр жени  на обкладках приемного преобразовател  4 и выходного напр жени  усилител -детектора 5 (фиг.2,а). Одновременно столбик резонирует на частоте в два раза выше, т.е. частоте ff, ; каждый из резонансов сопровождаетс  увеличением выходного напр жени  усилител -детектора 6 (фиг. 2, б). Возбуждающим сигналом в этом случае служит напр жение второй гармоники генератора 1, а резонансы повтор ютс  чаще, потому что скорость изменени  частоты дл  второй гармоники в два раза больше. Формирова тели 7 и 9 формируют острые импульсы в моменты акустических резонансов (фиг. 2, в, г). Сигналами формировател  7, воздействующего на блок настройки 8, и::мен етс  направление перестройки частоты диапазонного генератора 1, а триггеры 10 и 11 устанавливаютс  в нулевое положение. Таким образом, частота диапазонного генератора 1 измен етс  в интервале между двум  акустическими резонансами Д f-1 , измеренном в области частоты 0,5fo. Удельное акустическое сопротивление исследуемой среды Z..,, вы-, -ражаВТс  так . 4p4 {if;4)№r. где Z - удельное акустическое сопротивление вещества преобразовател ; Afp - интервал частоты между двум  акустическими резонансами в-области f . В случае Д fo А f ч формула (1) может быть упрощена путем приближенного вЫражени  корн  следующим образом: 2Z uiiutc , а учитыва , что cpfcp -fcp i где с - скоростьультразвука в среде, - плОтнэсть среды, получаем: о --.(3) р „г &if&i . noriiefflWbcTb, дЬпускаема  при получении формулы (2),практически дл  всех жидкостей не превышает,3,5% и может быть учтена введением поправки. Частота генератора 1 измен етс  на величину Д f за врем , соответствующее по влению на выходе формировател  9 каждого третьего импульса (ввиду в два раза большей скорости перестройки частоты дл  сигнала второй гармоники). Поэтому к выходу формировател  9 подключены триггеры 10 и 11. В результате делени  каждым триггером на два (фиг. 2, д, е) вйходной импульс триггера 11 соответствует перестройке частоты генератора 1 на Д fo а интервал между им пульсами - перестройке на Af - Af Генератор импульсов 12 подключаетс  переключателем 13 к высокочастотному входу частотомера 14 в течение импульса триггера 11 и к низкочастотному входу его - в интервале между импульсами. Частотомер 14 изме р ет отношение частот, поэтому его показани  по окончаниицикла измерени  равны количеству импульсов,посту пивших на высокочастотный вход, ёа врем , -соответствующее поступлению заданного количества импульсов на низкочастотный вход. Если общее врем измерени  много больше одного дикла перестройки частоты, то показани  частотомера пропорциональны агй; Частотомер 14 запускаетс  схемой запуска 15 в момент, соответствующи началу заданного цикла перестройки частоты. Правильное чередование сос  ний триггеров 10 и 11 обеспечивает с  тем, что выход формировател  7 соединен с. установочными входами обоих триггеров. Таким образом, плотность жидкости измер етс  автоматически. Формула изобретени  Ультразвуковой плотномер жидкост содержащий последовательно соединен ные блок настройки, диапазонный генератор , излучающий и приемный преобразователи , расположенные на прЬтивоположных сторонах измерительной кюветы, подключенные к приемному преобразователю два полосовых усилител -детектора , центральна  частота первого из которых равна половине резонансной частоты преобразователей, а центральна  частота второго - резонансной частотепреобразователей,цепь из последовательно соединенных формировател  и триггера, отличающийс  тем, что, с целью автоматизации процесса измерени , в него введены второй формирователь, второй триггер, генератор импульсов, двухпозиционный переключатель, частотомер и схема запуска, при этом вьлход генератора импульсов через двухпозиционный переключатель подключен к высокочастотному и-низкочастотному входам частотомера, вход запуска которого соединен с выходом схемы запуска, выход первого полосового усилител -детектора через второй формирователь подключен к входу блока настройки, к установочным входам двух триггеров и к входу схемы запуска, выход второго полосового усилител -:детектора подключен через цепь из последовательно соединенных формировател  и триггера к счетному входу второго триггера, выход которого соединен с управл ющим входом двухпозиционного переключател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 207459,кл. G 01 N-9/00, 1969.  lm f.f /:,.,i:s:-as iBibii- “sSi-r --- s“ e “ii7i: -ViatefeaK, environments. Since the amplitude of ultrasound also depends on other acoustic parameters, such as the absorption coefficient, for the B-value density determination it is necessary to know the density dependence of the ultrasound amplitude for each controlled substance. The closest in technical essence to the proposed is an ultrasonic fluid density meter. Sj, containing serially connected tuning unit, range generator, emitting and receiving transducers, located on opposite sides of the measuring cell, connected to the receiving transducer, two bandpass amplifier-detectors, the center frequency of the first of which is half the resonant frequency of the transducers, and the center frequency of the second resonant frequency converters, a chain of series-connected shaper and trigger. This device makes it possible to determine the specific acoustic impedance of the medium (product of density and ultrasound velocity), and to obtain the density value, it is necessary to divide the final measurement result by the value of the ultrasound velocity. This requires additional operator work. The aim of the invention is to automate the measurement process. The goal is achieved by the fact that a second driver, a second trigger, a pulse generator, a two-position switch, a frequency meter, and a start circuit are entered into the meter. In this case, the output of the pulse generator through a two-position switch is connected to the high-frequency nbyu and low-frequency inputs often of a tomer: the trigger input of which is connected to the output of the trigger circuit. The output of the first bandpass amplifier through the second driver is connected to the input of the tuner, to the mouth; new inputs of two-flip-flops and to the input of the launch scheme. The output of the second bandpass amplifier under the YCK chain through the serially connected generator and the trigger to the counting input of the second trigger, the output of which is connected to the control input of the dip switch. FIG. 1 shows a structural diagram of an ultrasonic density meter. liquids; Fig. 2 shows the signal plots. The ultrasonic density meter of a liquid contains a band generator 1 connected to measuring transducer 2 mounted in measuring cell 2, on the opposite side of which is receiving transducer 4, two stripe amplifiers of detector 5 and 6, cent. the central frequency of the first of which is equal to half the resonant frequency of the converters 2 and 4, and the central frequency of the second - the resonant frequency of the converters 2 and 4. The output of the band-pass detector via the second shaper 7 is connected It is connected to the input of the tuning unit 8, the output of which is connected to the input of the range detector 1. The output of the bandpass amplifier-detector 6 through a chain of series-connected generator 9 and trigger 10 is connected to the counting input of the second trigger 11. Output of the pulse generator 12 through a two-position switch 13 connected to the high-frequency and low iac OTHOMy inputs of the frequency meter 14, the start input of which is connected to the output of the start circuit 15. The input of the start circuit is connected to the output of the driver 7 and to the installation inputs of the trigger 10 and 11, the output trigger The serie l is connected to the control input of the two-position switch 13. 5 The device operates as follows. The frequency of the band generator 1 varies according to a linear law in the frequency range 0.5f ((Fig. 2, a, b), where f, is the resonant frequency of the transducers 2 and 4. The voltage of the generator 1 excites the transducer 2, which emits ultrasonic waves the test fluid, which is filled with the cuvette 3. At certain frequencies, a column of fluid between the transducers 2 and 4 resonates, which is accompanied by a sharp increase in the voltage module on the plates of the receiving transducer 4 and the output voltage of the amplifier-detector 5 (Fig. a). At the same time, the column resonates at a frequency twice as high, i.e. the frequency ff,; each of the resonances is accompanied by an increase in the output voltage of the amplifier detector 6 (Fig. 2, b). In this case, the excitation signal the second harmonic of the generator 1, and the resonances are repeated more often, because the rate of change of frequency for the second harmonic is twice as large. Shapes 7 and 9 form sharp pulses at the moments of acoustic resonances (Fig. 2, c, d). The signals of the driver 7 acting on the tuning unit 8 and :: change the direction of the frequency tuning of the band generator 1, and the triggers 10 and 11 are set to the zero position. Thus, the frequency of the band oscillator 1 varies in the interval between two acoustic resonances D f-1, measured in the frequency range of 0.5fo. The specific acoustic impedance of the medium under study Z .. ,, you-, -ragaVTS so. 4p4 {if; 4) №r. where Z is the specific acoustic impedance of the substance of the converter; Afp is the frequency interval between two acoustic resonances in the f region. In the case of D fo А f h, formula (1) can be simplified by approximating the expression of the root as follows: 2Z uiiutc, and taking into account that cpfcp is fcp i where c is the speed of the ultrasound in the medium, is the medium's depth, we get: o -. 3) p „r & i & i. noriiefflWbcTb, which is allowed upon receipt of formula (2), does not exceed 3.5% for almost all liquids and can be taken into account by introducing an amendment. The frequency of oscillator 1 changes by the value of D f in time corresponding to the appearance at the output of the imaging unit 9 of every third pulse (due to twice the frequency tuning frequency for the second harmonic signal). Therefore, triggers 10 and 11 are connected to the output of the imaging unit 9. As a result, each trigger is divided into two (Fig. 2, d, e) the incoming pulse of the trigger 11 corresponds to the frequency tuning of the generator 1 by D fo and the interval between pulses - to the tuning on Af - Af The pulse generator 12 is connected by a switch 13 to the high-frequency input of the frequency meter 14 during the pulse of the trigger 11 and to its low-frequency input in the interval between the pulses. Frequency meter 14 measures the ratio of frequencies, therefore, at the end of the measurement cycle, its readings are equal to the number of pulses delivered to the high-frequency input, and the time corresponding to the arrival of a specified number of pulses to the low-frequency input. If the total measurement time is much more than one frequency tuning loop, then the frequency meter readings are proportional to ay; The frequency meter 14 is started by the start-up circuit 15 at the time corresponding to the start of the predetermined frequency tuning cycle. The correct alternation of the trigger slots 10 and 11 ensures that the output of the imager 7 is connected to. the installation inputs of both triggers. Thus, the density of the fluid is measured automatically. Ultrasonic fluid meter containing a series-connected tuner, a band generator, an emitting and receiving transducer, located on opposite sides of the measuring cell, connected to a receiving transducer, two bandpass amplifiers-detector, the center frequency of the first of which is half the resonant frequency of the transducers, and the center frequency the frequency of the second - resonant frequency converters, a chain of series-connected shaper and a trigger The processor is characterized in that, in order to automate the measurement process, a second driver, a second trigger, a pulse generator, a two-position switch, a frequency meter and a starting circuit are entered into it, while the pulse generator is connected to the high-frequency and low-frequency inputs of the frequency generator, the start input of which is connected to the output of the start circuit, the output of the first band-pass amplifier through the second driver is connected to the input of the tuner, to the installation inputs of two tons riggers and to the input of the starting circuit, the output of the second bandpass amplifier -: the detector is connected through a circuit from a series-connected driver and a trigger to the counting input of the second trigger, the output of which is connected to the control input of the two-position switch. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 207459, cl. G 01 N-9/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР №.236843, кл. G 01 N 9/00, 1971. 2. USSR Author's Certificate No. 236843, cl. G 01 N 9/00, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2410562/18-10, кл. G 01 N 29/00, 1976 (прототип)..3. USSR author's certificate for application No. 2410562 / 18-10, cl. G 01 N 29/00, 1976 (prototype) ..
SU782614045A 1978-05-04 1978-05-04 Ultrasonic liquid density meter SU748240A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782614045A SU748240A1 (en) 1978-05-04 1978-05-04 Ultrasonic liquid density meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782614045A SU748240A1 (en) 1978-05-04 1978-05-04 Ultrasonic liquid density meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU748240A1 true SU748240A1 (en) 1980-07-15

Family

ID=20763928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782614045A SU748240A1 (en) 1978-05-04 1978-05-04 Ultrasonic liquid density meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU748240A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU748240A1 (en) Ultrasonic liquid density meter
US2700894A (en) Apparatus for ultrasonic investigation
KR930020478A (en) Method and apparatus for detecting broken fuel rods using acoustic energy frequency attenuation
SU1364973A1 (en) Device for determining density of liquids
SU753271A1 (en) Device for measuring speed of ultrasound
SU1307243A1 (en) Device for measuring velocity of normal waves
SU1173193A1 (en) Apparatus for measuring article resonance frequencies
SU1408355A1 (en) Ultrasonic concentration meter
SU1603286A1 (en) Method of measuring parameters of normal waves in acoustic waveguides
SU1404924A1 (en) Apparatus for measuring the propagation velocity and absorption coefficient of ultrasound
SU1224714A1 (en) Multichannel apparatus for determining coordinates of developing defects
SU1499130A1 (en) Method of velocity measuring ultrasound in materials
SU723431A1 (en) Method of monitoring liquid physical parameters
SU657331A1 (en) Ultrasonic interferometer
SU436985A1 (en) The method for determining the effective radius of the ultrasonic radiator
SU1142785A1 (en) Interferometer for measuring speed and absorption factor of ultrasound in liquids and gases
SU794532A1 (en) Ultrasonic liquid rate meter
SU757975A1 (en) Ultrasonic measuring device
SU807059A1 (en) Ultrasonic device for measuring article thickness
SU1294828A1 (en) Device for measuring density of condensed solutions in sugar production
SU1603288A1 (en) Device for determining concentration of free gas in fluid-like media
SU1384961A1 (en) Device for measuring velocity of ultrasound waves
SU1392387A1 (en) Device for measuring frequency dependence of attenuation factor of ultrasonic waves
SU907398A2 (en) Ultrasonic level meter
SU792077A1 (en) Medium velocity ultrasonic meter