Ультразвуковое устройство для контроля состава жидких сред

)1) 1727 А 51)5 6 01 Й 29/О НИЕ О И П агогиче- нститут Д.Фур(54)УЛЬТРАЗВУ КОНТРОЛЯ СОС (57) Изобретение методам исслед изобретения явл вследствие испо мости яркости с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский государственный педский институт им, А.М.Горького и Иполупроводников АН УССР(56) Патент Великобритании М 2167кл. 0 01 й 29/02, 1986.Патент США )ч. 4403508,кл, 6 01 й 29/02, 1983. КОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАВА ЖИДКИХ СРЕД относится к акустическим ования жидкостей. Целью яется повышение точности ьзования эффекта зависивечения тонкопленочного Изобретение относится к акустическим методам исследования жидкостей и может быть использовано при контроле составажидких сред.Целью изобретения является повышение точности вследствие использования эффекта зависимости яркости свечения тонкопленочного электролюминесцентного элемента от интенсивности падающих на него ультразвуковых (УЗ) колебаний.На фиг, 1 схематично представлено устройство для контроля состава жидких сред; на фиг, 2 - график зависимости яркости В свечения электролюминесцентного элемента на основе сульфида цинка, легированного марганцем, от величины ОВ подаваемого на его электроды знакопеременного напряэлектролюминесцентного элемента от интенсивности падающих на него ультразвуковых (УЗ) колебаний. Излучатель 2 под действием генератора 1 излучает УЗ колебания в пластину 8, которые, отразившись от границы раздела с жидкостью падают на тонкопленочный электролюминесцентный элемент 4 оптрона 3. На элемент 4 подается опорное знакопеременное напряжение от источника 6, УЗ колебания вызывают добавочное электролюминесцентное свечение элемента 4, яркость которого зависит от интенсивности УЗ колебаний. Световой сигнал преобразуется фотоэлектрическим преобразователем 5 оптрона 3 в электрический сигнал, который измеряется с помощью блока 7. Резкая зависимость яркости свечения элемента 4 от интенсивности УЗ колебаний позволяет различать жидкости, отличающиеся менее чем на 10 ь по акустическому сопротивлению, 2 и жения при различных значениях интенсивностипадающих на элемент УЗ колебаний: ,а - 1=0; д -=0,3 Вт/см,УЗ Устройство для контроля состава жидких сред содержит последовательно со. единенные генератор 1 и излучатель 2 УЗ колебаний, УЗ Устройство также содержит приемник УЗ колебаний, выполненный в виде оптрона 3 с тонкопленочным электролю,минесцентным элементом 4 и фотоэлектрическим преобразователем 5.Кроме того, УЗ устройство содержит источник 6 знакопеременного напряжения, соединенный с тонкопленочным электролюминесцентным элементом 4 оптрона 3, и блок 7 измерений, соединенный с фотоэлектрическим преобразователем 5 оптрона 3. И. ещеУЗ устройство содержит пластину 8, противоположные плоскости 9 и 10 которой предназначены для контактирования в ходе работы с контролируемой, жидкостью 11 с: излучателем 2 и приемником, а именно с тонкопленочным электролюминесцентным элементом 4 оптрона 3. В УЗ устройство так же входит датчик 12 температуры, установленный на пластине 8 рядом с элементом 4 оптрона 3.УЗ Устройство для контроля состава жидких сред работает следующим образом,На плоскости 10 пластины 8, в качестве которой может быть использован участок стенки трубопровода, устанавливают излучатель 2, элемент 4 оптрона 3 и датчик 12 температуры. На излучатель 2, представляющий собой, например, пьезоэлектрический преобразователь на основе ниобата лития, поступает электрический сигнал с выхода генератора 1, От излучателя 2 УЗ колебания, распространяясь по пластине 8, достигают границы раздела на плоскости 9 Материал пластины 8 - исследуемая жидкость 11, На границе раздела часть энергии УЗ волны переходит в жидкость 11, а часть отражается и падает на элемент 4 оптрона 3, На элемент 4 оптрона 3 подается знакопеременное напряжение Ов от источника 6, Под действием УЗ колебаний в тонкопленочном электролюминесцентном элементе 4, например на основе сульфида цинка, легированного марганцем, происходит дополнительная эмиссия первичных электронов с квазинеравновесных поверхностных электронных состояний, активируемых УЗ вол ной, энергия активации которых меньше, , чем при свечении электролюминесцентногоэлемента 4 в отсутствие УЗ колебаний, Это вызывает добавочное электролюминесцентное свечение, яркость В которого зависит от интенсивностиУЗ колебаний (фиг, 2).Фотоэлектрический преобразователь 5, например фотодиодом ФД, преобразует световой сигнал в электрический, параметры которого определяются с помощью блока 7 измерений, например цифрового амперметра Ф-ЗО, Поскольку коэффициент размножения первичных электронов в рабочем режиме электролюминесцентного элемента 4 может достигать 10, то оптрон 3 одновременно выполняет и функцию усиления поступившего на него УЗ сигнала, Энергия УЗ колебаний, поступающих на элемент 4, пропорциональна акустическому сопротивлению жидкости 11, Вследствие резкой зависимости яркости В свечения тонкопленочного электролюминесцентного элемента 4 от интенсивностиУЗ колебаний чувствительность данного УЗ устройства кизменению акустического сопротивления жидкости 11 высока, Так при измерениях надистиллированной воде с акустическим со 5 противлением 1,481 10 акустич.Ом яркостьсоставила 30 кд/м, а при добавке в дистил 2лированную воду 1;-ного метилового спирта, что уменьшило акустическоесопротивление до 1,472 10 акустич.Ом яр 10 кость изменилась на 7 кд(м, Шум оптрона3 определяется нестабильностью яркостисвечения электролюминесцентного элемента 4. При работе электролюминесцентногоэлемента 4 в режиме яркостей менее 6015 кд/м нестабильность яркости не более 0,2кд/м, а приращение яркости при изменении акустического сопротивления жидкости11 на величину менее 1 составляет более200/. Отношение сигнал/шум составляет20 при этом 35. Применение УЗ устройства дляконтроля состава жидких сред исключаетпогрешности, связанные с нестабильностью рабочей частоты, поскольку электролюминесцентный элемент 4 на25 нестабильность частоты не реагирует, таккак частотная зависимость яркости его свечения незначительна. Регулировка величины знакопеременного напряжения Ов,подаваемого на электролюминесцентный30 элемент 4 для возбуждения его свечения, всоответствии с показаниями термодатчика12 и тарировочными кривыми зависимостиакустического сопротивления контролируемой жидкости от температуры, позволяет35 исключить погрешности, связанные с изменением температуры контролируемой жидкости 11, что приводит к повышениюдостоверности получаемых результатов.Формула изобретенияУльтразвуковое устройство для контро 40 ля состава жидких сред, содержащее излучатель и приемник ультразвуковыхколебаний, соединенный с излучателем генератор, соединенный с приемником блокизмерений и пластину, противоположные45 плоскости которой предназначены для контактирования в ходе работы с контролируемой жидкостью и с излучателем иприемником, отл и чаю щеес ятем,что,с целью повышения точности, оно снабжено50 источником знакопеременного напряжения, приемник выполнен в виде оптрона стонкопленочным электролюминесцентнымэлементом, предназначенным для акустического контактирования с пластиной и соеди 55 ненным с источником знакопеременногонапряжения, а блок измерений соединен сфотоэлектрическим преобразователем оптрона,1691727 Редактор Ю,Серед изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 каз 3923 ВНИИПИ Го Составитель В.ГондаревскийТехред М.Моргентал Корректор И.Муск Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5