UA146394U - Спосіб контролю параметрів твердої фази суспензій - Google Patents

Abstract

Спосіб контролю параметрів твердої фази суспензій в ємності полягає в тому, що в суспензію випромінюють подовжню ультразвукову хвилю, приймають ультразвукову хвилю, що пройшла через суспензію, і вимірюють логарифм її амплітуди. Випромінюють акустичну хвилю Лемба по стінці ємності з досліджуваною суспензією, приймають хвилю Лемба і вимірюють логарифм її амплітуди, за якими визначають контрольований параметр. За допомогою змінного магнітного поля з амплітудою, що зменшується в часі, розмагнічують суспензію, потім намагнічують суспензію за допомогою перемінного магнітного поля, амплітуду якого збільшують від нуля до заданого значення, визначають частку від ділення логарифмів амплітуд поздовжньої хвилі і хвилі Лемба залежно від амплітуди магнітного поля, визначають амплітуду магнітного поля, при якому швидкість зміни величини вичисленої частки стає рівною нулю і визначають відповідне йому відношення поточного значення вичисленої частки до знайденої величини амплітуди магнітного поля, за яким судять про контрольований параметр.

Description

Корисна модель належить до вимірювальної техніки, а саме до способу виміру параметрів твердої фази суспензій, і може бути використана наприклад в гірничо-переробній промисловості.

Найбільш близьким аналогом являється спосіб визначення концентрації твердої фази в суспензії, який включає вимірювання електропровідності суспензії і еталону порівняння при однакових температурах. Як еталон порівняння використовують двофазну систему змінного складу, причому однією з фаз є дисперсійне середовище, а іншою - рідина-імітатор з електричними властивостями, аналогічними дисперсній фазі, вимірюють об'ємну долю рідини- імітатора. Електропровідність еталону підтримують рівною електропровідності суспензії шляхом зміни в двофазній системі об'ємної долі рідини-імітатора, а визначення концентрації твердої фази в суспензії здійснюють по виміряному значенню об'ємної долі рідини-імітатора в двофазній системі (А.С. СРСР Мо 1125528).

Недоліком відомого способу є те. що його реалізація застосовна тільки для фізико-хімічного досліджень і визначення концентрації твердої фази в суспензіях в мікробіологічній, харчовій, медичній і фармацевтичній галузях промисловості. При дослідженні суспензії частки твердої фази, представленої мінеральними, наприклад рудними частками, будуть отримані результати зі значною погрішністю.

Задачею корисної моделі є вдосконалення способу контролю параметрів твердої фази суспензій за рахунок виключення впливу на результат виміру флокуляції часток твердої фази досліджуваного середовища.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб контролю параметрів твердої фази суспензій в ємності полягає в тому, що в суспензію випромінюють подовжню ультразвукову хвилю, приймають ультразвукову хвилю, що пройшла через суспензію, і вимірюють логарифм її амплітуди, випромінюють акустичну хвилю Лемба по стінці ємності з досліджуваною суспензією, приймають хвилю Лемба і вимірюють логарифм її амплітуди, за якими визначають контрольований параметр.

За допомогою змінного магнітного поля з амплітудою, що зменшується в часі, розмагнічують суспензію, потім намагнічують суспензію за допомогою змінного магнітного поля, амплітуду якого збільшують від нуля до заданого значення, визначають частку від ділення логарифмів амплітуд поздовжньої хвилі і хвилі Лемба залежно від амплітуди магнітного поля, визначають амплітуду магнітного поля, при якому швидкість зміни величини вичисленої частки стає рівною нулю і визначають відповідне йому відношення поточного значення вичисленої частки до знайденої величини амплітуди магнітного поля, по якому судять про контрольований параметр.

Технічний результат від реалізації корисної моделі полягає в підвищенні точності контролю твердої фази суспензії.

Спосіб контролю параметрів твердої фази суспензій полягає в наступному.

Мультивібратор за допомогою першого запускаючого одновібратора запускає перший генератор імпульсів. Протягом імпульсу, сформованого першим запускаючим одновібратором, перший генератор імпульсів виробляє серію високочастотних електричних коливань фіксованої частоти.

Перший випромінюючий перетворювач, наприклад п'єзоелектричного типу перетворить електричний сигнал в пружні коливання середовища, з яким він контактує.

При поширенні ультразвукових коливань в суспензії відбувається поглинання і розсіяння їх енергії. При цьому розсіяння ультразвукових коливань значно переважає над поглинанням у тому випадку, якщо розмір часток порівняємо з довжиною їх хвилі.

В цілому ж величина загасання ультразвукових коливань фіксованої частоти в досліджуваній суспензії визначається концентрацією і розміром часток твердої фази. При цьому співвідношення між компонентами поглинання і розсіяння ультразвукових коливань залежить від кількості часток твердої фази, розмір яких порівняємо з довжиною хвилі використовуваних коливань.

Збурюючим чинником при вимірі величини загасання ультразвукових коливань в досліджуваній суспензії є газові бульбашки. Процес загасання ультразвукових коливань на газових бульбашках носить яскраво виражений резонансний характер.

Із зростанням частоти ультразвукових коливань кількість бульбашок резонансних розмірів в досліджуваному середовищі різко зменшується і на частотах більше 5 мГЦ їх кількість практично дорівнює нулю. Це пояснюється тим, що резонансна частота газових бульбашок зменшується із зменшенням їх розмірів, а із зменшенням розміру газової бульбашки до визначуваної межі відбувається його розчинення у воді.

Таким чином, величина загасання ультразвукових коливань високої частоти при проходженні їх через досліджуване середовище визначається практично тільки розміром часток твердої фази і їх концентрацій.

Перший приймальний перетворювач здійснює перетворення ультразвукових коливань в електричний сигнал, який посилюється першим підсилювачем. У першому інтеграторі виробляється усереднювання амплітуд прийнятих імпульсів.

Одночасно імпульси з мультивібратора за допомогою другого запускаючого одновібратора запускають другий генератор, який також виробляє серії високочастотних електричних коливань фіксованої частоти.

Другий випромінюючий перетворювач, наприклад п'єзоелектричного типу, перетворить електричний сигнал в пружні коливання середовища. Ці коливання перетворяться першою формуючою призмою в хвилі Лемба, що розповсюджується в стінці вимірювальної посудини з досліджуваним середовищем. Хвилі Лемба, пройшовши фіксовану відстань по «стінці вимірювальної посудини, надходять на другу формуючу призму, що перетворює їх в поздовжні ультразвукові коливання, що надходять потім на другий приймальний перетворювач.

При цьому величина загасання хвиль Лемба в стінці вимірювальної посудини визначається тільки пройденою ними відстанню і концентрацією твердої фази досліджуваного середовища.

Ця величина не залежить від розміру часток твердої фази і концентрації газових бульбашок (зважаючи на їх малу масу).

Прийнятий другим приймальним перетворювачем сигнал збільшується в логарифмічному масштабі другим посилювачем і усереднюється другим інтегратором.

У першому блоці ділення вираховується величина:

З- 95152 де: 5. логарифм амплітуди сигналу, що пройшов через досліджуване середовище;

За - логарифм амплітуди сигналу, що пройшов фіксовану відстань по стінці посудини з досліджуваним середовищем.

Величина 5 є концентрацію контрольного класу крупності часток твердої фази досліджуваного середовища.

Імпульс з мультивібратора запускає перший формуючий одновібратор, імпульс з якого

Зо формує в коливальному контурі, утвореному першою котушкою і конденсатором, затухаючі електромагнітні коливання, амплітуда, що огинає, яких змінюється по експоненціальному закону, магнітне поле, що виникає при цьому, розмагнічує досліджуване середовище.

Третій генератор формує електричні коливання, які посилюються третім підсилювачем з перебудованим коефіцієнтом посилення.

Дільник частоти здійснює ділення частоти імпульсів з мультивібратор. Другий формуючий одновібратор, що включається імпульсом з дільника частоти, запускає генератор сигналу з лінійно змінюючуючою амплітудою. Цей сигнал і змінює коефіцієнт посилення третього підсилювача від нуля до вибраного значення, відповідно до вказаного закону. При цьому на виході третього підсилювача, а отже, і в другій котушці формуються електромагнітні коливання, амплітуда яких змінюється аналогічним чином.

В другій котушці магнітне поле, що виникає, намагнічує досліджуване середовище, що призводить до флокуляції часток твердої фази. При цьому міра флокуляції часток твердої фази відомого розміру (відомої концентрації контрольного класу великих часток твердої фази) при фіксованому значенні напруженості магнітного поля залежить тільки від концентрації феромагнітного компонента в частках твердої фази. При лінійному ж збільшенні напруженості магнітного поля, що впливає на досліджуване середовище, за рахунок флокуляції проходить зміна концентрації контрольного класу великих часток досліджуваного середовища, тобто величини 5. Проте, при деякому пороговому, значенні напруженості магнітного поля настає насичення, і величина 5 перестає змінюватися.

Це порогове значення напруженості магнітного поля для визначеної (відомої) величини 5 залежить тільки від концентрації феромагнітного компонента в частках твердої фази досліджуваної суспензії.

Диференціатор обчислює першу похідну величини 5, тобто, швидкість її зміни, Блок селекції відпирається імпульсом з другого формуючого одновібратора на період дії магнітного поля другої котушки на досліджуване середовище. Нуль-орган фіксує рівність нулю першої похідної величини після початку дії магнітним полем другої котушки і виробляє при цьому сигнальний імпульс.

На третій (інформаційний) вхід першого амплітудного детектора неперервно подається величина 5, а на третій (інформаційний) вхід другого амплітудного детектора - сигнал з виходу генератора. Сигнальний імпульс з нуль-органа фіксує поточні значення величин, що надходять на них.

У другому блоці ділення обчислюється частка від ділення поточного значення величини 5 на величину, пропорційну пороговому значенню напруженості магнітного поля. Величина цієї частки є концентрацією феромагнітного компонента в частках твердої фази досліджуваного середовища, вираженою у відносних одиницях. Сигнальний імпульс з виходу нуль-органа, затриманий лінією затримки на час, необхідний для прочитування отриманого результату, скидає зафіксовані в першому і другому амплітудних детекторах значення і готує їх до наступного циклу виміру.

Так усувається вплив на результат вимірювань флокуляції часток твердої фази досліджуваного середовища, підвищується точність контролю параметрів твердої фази.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб контролю параметрів твердої фази суспензій в ємності, що полягає в тому, що в суспензію випромінюють подовжню ультразвукову хвилю, приймають ультразвукову хвилю, що пройшла через суспензію, і вимірюють логарифм її амплітуди, випромінюють акустичну хвилю Лемба по стінці ємності з досліджуваною суспензією, приймають хвилю Лемба і вимірюють логарифм її амплітуди, за якими визначають контрольований параметр, який відрізняється тим, що за допомогою змінного магнітного поля з амплітудою, що зменшується в часі, розмагнічують суспензію, потім намагнічують суспензію за допомогою перемінного магнітного поля, амплітуду якого збільшують від нуля до заданого значення, визначають частку від ділення логарифмів амплітуд поздовжньої хвилі і хвилі Лемба залежно від амплітуди магнітного поля, визначають амплітуду магнітного поля, при якому швидкість зміни величини вичисленої частки стає рівною нулю і визначають відповідне йому відношення поточного значення вичисленої частки до знайденої величини амплітуди магнітного поля, за яким судять про контрольований параметр.