Ультразвуковой измеритель концентрации растворов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) И 1 И 29/02 ИЯ; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬ ОРСНО.С.Шавыкин й ловленстенлщиной, ом у интервалу, обузначением толщинию с начальной тырабатывает эхоимковой толщиномертолщинометра подаю ному текущим ки по сравне от сигнал ль Сигтна развхода ыи н второи матора меряем вход сумматора.сигнал, пропорций концентрации ренения толщины срегистрирующийирующего блокав единицахонтролируемого . выхода сумнальный изствора с учеенки, постулок. Шкалапроградуионцентра - аствора,1 ил,з е регистрованации ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР Ь". 397814, кл. С 01 И 29/02, 1973, (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕИТРАЦИИ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к ультразвуковой технике контроля концентрации жидкостей и может быть использовано в обогатительной, гидрометаллургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета зменения толщины стенки резервуара, Импульс генератора, трансформированый излучающим преобразователем, ввоят через звукопровод в стенку резернуара с контролируемым раствором,принимают через звукопровод приемнымпреобразователем, усиливают,преобразуют в пиковом детекторе и блоке логарифмирования. Из блока ло гарифмирования сигнал поступает на первый вход сумматора. Одновременно с этим перпендикулярно стенке резервуара вводят другойсигнал, принимают сигнал, пропорциональ 1231453Изобретение относится к ультразвуковой технике контроля концентрации и состава жидкостей напримерводных растворов солей, кислот, щелочей, и может быть использовано вгидрометаллургической, обогатительной и других отраслях промышленности,Целью изобретения является повыпение точности измерений растворовза счет учета изменения толщиныстенки резервуара.На чертеже приведена блок-схемаустройства.Ультразвуковой измеритель концентрации растворов содержит генератор 1импульсов, излучатель 2 с преломляющим звукопроводом 3, который установлен на внешней стенке 4 резервуара,В резервуаре находится контролируемыйраствор 5. На расстоянии от излучателя 2 на внешней поверхности стенкирезервуара расположен приемник б спреломляющим звукопроводом 7. Измеритель содержит также усилитель 8,пиковый детектор 9, блок 10 логарифмирования, соединенный с входом сумматора 11, выход которого соединен свходом регистрирующего блока 12, эхоимпульсный ультразвуковой толщиномер13, имеющий преобразователь, установленный на внешней поверхностистенки резервуара и подсоединенныйсвоим выходом к второму входу сумматора 11,Ультразвуковой измеритель концентрации растворов работает следующимобразом.Электрический импульс гененаратора 1 воздействует на излучатель 2,Импульсная ультразвуковая волнаэтого излучателя вводится через звукопровод Знаклонно к поверхности стенки 4 резервуара, где находится контролируемый химический раствор 5, и возбуждает в стенке волну Пэмба. Этаволна, проходя внутри стенки вдольее поверхности, испытывает затуханиезависящеее от концентрации с 1 раствора 5. После прохождения по стенке волна, достигнув второго преломляющего эвукопровода 7, трансформируется в нем в продольную импульсную волну, поступающую в приемник 6.Для электрического сигнала приемника волны, установленного на наклон. ном звукопроводе 7, имеет место сле дующая зависимость от измен ния конпентрации 4 с 1 при постоянной толщине с 1, .тенки 4 резервуара:ц, == и ";,с 1 == с 1 - с 1 где Б амплитуда сигнала при текущем значении концентрации с 1;амплитуда сигнала при начальном значении концентрации с, и начальной толщинестенки с 1,;коэффициент пропорциональности, зависящий от видахимраствора и параметровакустического тракта. 1 о 10 1 ьс 1 -д 1 11 = 11 (1 + К) 1 о с 1-де с 1 - текущее значение толщины стенки резервуара; 30 К - безразмерный коэффициент пропорциональности.Электрический сигнал приемника бчерез усилитель 8 поступает в пиковый детектор 9, вырабатывающий ана логовый сигнал, амплитуда Е которогопропорциональна амплитуде сигнала приемника Е = ЬБ,(3) 4 О где Ь - постоянный коэффициент. Этот аналоговый сигнал поступаетв б,пок 10 логарифмирования, где он сравнивается с опорным аналоговым сигналом. Амплитуда Ео опорного сигнала (после ранее проведенного измерения амплитуды 0 сигнала приемника при начальных значениях толщины 1 стенки и концентрации с 1 раствора)оимеет значение50(4) Е =Ь 0 В результате сравнения блок 10вырабатывает выходной сигнал с амп 55литудой, пропорциональной логарифмусравниваемых величин Е:=К 1 М; - = К 1Ео 11 о(5) При изменении толщины с 1 стенки в2 Опроцессе эксплуатации относительноначальной толщины с 1, принятый сигналимеет следующую зависимость от 1 с 1и 1 ггде К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерностьаналогового сигнала.Как следует из выражений (2) и(5), выходной сигнал блока 10 зависит и от измеряемой величины дои от уменьшения толщины д й стенкирезервуара,Исключение зависимости контроляконцентрации о от уменьшения толщиныстенки производится в сумматоре 1,на один из входов которого поступаетсигнал блока логарифмирования.Это достигается следующим образом5Ультразвуковой преобразовательэхоимпульсного ультразвукового толщиномера 13 имеет резонансную частоту, на порядок большую частоты излучателя 2 и приемника б в тракте 20распространения волны Лэмба. Преобразователь возбуждается короткимимпульсом, вырабатываемым в блокеизмерения отклонения толщины д стенки от начального ее значения Й , и 25через звукопровод (не показан) излучает дополнительную высокочастотнуюультразвуковуюимпульсную волну понормали к поверхности стенки 4 резервуара. 30Эта импульсная волна частично отражается от стенки 4 и частично проникает в нее.Отраженная от внешней поверхностистенки ультразвуковая импульсная вол- З 5на достигает преобразователя толщиномера 13, который вырабатывает изнее первый электрический эхосигнал.Частично вошедшая по нормали встенку 4 импульсная волна достигает 40внутренней поверхности стенки и, отразившись от этой поверхности, распространяется через стенку обратно кпреобразователю толщиномера 13, который формирует второй электрический 45эхосигнал.Интервал времени с между этимиэхосигналами составляет величину2 с= - )с 50где с - скорость ультразвуковой продольной волны в материале стенки резервуара.В толщиномере 13 измеряется интерВал с между принятыми эхоимпульсами и его абсолютное изменение д ь относительно первоначального значенияс, , которое предварительно определяют при начальном значении с толщины стенки. Сформированный аналоговый электрический сигнал по амплиту- де пропорционален уменьшению дс временного интервала с относительно его начального ,при толщине с 1, ) значения ЬЕ = КК, - ,; (8)соБлок 11 вырабатывает выходной сигнал, равный сумме поступающих на его входы аналоговых сигналов.Выходной сигнал сумматора 1, который пропорционален измеряемой величине дс и не зависит от уменьшения толщины стенки лс(9) Е 5= К,Й(1,поступает на регистрирующий блок 12, шкала которого градуирована в единицах концентрации с 1 контролируемого раствора.Применение устройства позволяет повысить точность измерения за счет обеспечения корректировки показаний на величину влияния изменения толщины стенки резервуара, имеющего место при ведении технологического процесса. Формула изобретения Ультразвуковой измеритель концентрации растворов, содержащий генератор импульсов, последовательно электроакустически соединенные излучатель и приемник волны Лэмба в стенке резервуара с контролируемым раство-, ром, усилитель, пиковый детектор и регистрирующий блок, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повы лс -с, дЕ = К-- = К (7)г г го согде Кг - коэффициент пропорциональности, имеющий размерностьаналогового сигнала, поделенного на размерность времени.Величину этого коэффициента пропорциональности устанавливают такой,чтобы обеспечивалось исключениевлияния зависимости (2) сигнала отизменения дй на изменение Ьс 1,Тогда аналоговый сигнал, поступаюший на второй вход сумматора 11,будет иметь амплитудуректор Г. Решетник аказ 2560/50 Тираж 778 ИИИПИ Государственно по делам изобретени 35, Москва, Ж, Ра твенно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектна оиз щения точности, он снабжен последовательно соединенными эхоимпульснымультразвуковым толщиномером и сумматором, подключенным выходом к регисПодписное о комитета ССС и открытий шская наб., д.