Устройство для определения параметров акустических колебаний в жидких средах

(56) Авторское свидЬЬ 1239586, кл, 6 0Авторское свидМ 1702188, кл. О 0 венныи университельство СССР й 29/02, 1986, тельство СССР й 29/00, 1990. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕСКИХ КОЛЕБАние от ейспо ожет б центр осится к области ана ощью акустических ко ть использовано для ии растворенных ве точно- стройческого ектрон- ческого ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ(57) Изобретение относится к области анализа жидкостей с помощью акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации растворенных веществ. Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства, Это достигается тем, что устройство для определения акустических колебаний в жидких средах содержит рабочий и эталонный каналы, общий для обоих каналов протектор,Изобрете лиза жидкост лебаний и м контроля ко ществ. Цель из сти измерен ства,На черте дольный разр Устройст корпуса 1, в ный измеритобретения - повышен ий и надежности работ же показано устройство, проез.во состоит из цилиндрикотором размещен элль 2, в торце цилиндри 1798677 А обратимый преобразователь, электронный измеритель, отражатель в виде диска, плоскогофрированный теплопроводный сильфон, установленный соосно эталонному каналу между протектором и отражателем, образуя герметичную полость; обратимый преобразователь и отражатель выполнены равновеликими площади протектора, на обратимом преобразователе нанесены соосные каналам равновеликие электроды, образующие его излучающие зоны, отражатель имеет резьбу по торцу и концентричные его оси отверстия, равно удаленные друг от друга, плоскогофрированный теплопроводн.ый сильфон соединен с отражателем и протектором уплотнительными манжетами, на которых со стороны торцов, прилегающих к отражателю и протектору, выполнены кольцевые углубления. Преимущество предлагаемого устройства заключается в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества в загрязненных водахвысокой точностью. 1 з,п, ф-лы, 1 ил,корпуса 1 размещен электрически соединенный с электронным измерителем 2 обратимый преобразователь 3, на котором с одной стороны нанесены два электрода 4 и 5, где электрод 4 возбуждает ультразвуковые колебания в эталонном канале, а электрод 5 - в рабочем. На другой стороне . преобразователя 3 нанесен электрод 6 по всей его площади, Обратимый преобразователь 3 своим электродом 6 прилегает к протектору 7, На стойке 8, соединенной с цилиндрическим корпусом 1, выполнено отверстие с резьбой, в котором плоскопарал 1798677лельно протектору 7 устанавливается общий для обоих каналов отражатель 9 в виде диска с резьбой по торцу. В плоскости отра. жателя 9 выполнены резьбовые отверстия 10 для пробки 11, Отражатель 9 фиксируется в рабочем положении стопорными винтами 12 и 13. Плоскогофрированный теплопроводный сильфон 14 устанавливается соосно акустической оси эталонного канала между протектором 7 и отражателем 9 через уплотнительные манжеты 15 и 16 с кольцевыми углублениями 17. Герметичная емкость, ограниченная сильфоном 14, частью отражателя 9 и протектора 7, заполненная эталонной жидкостью 18, образует эталонный канал, Рабочий канал, ограниченный другой частью отражателя 9 и протектора 7, заполняется рабочей жидкостью 19.Работа устройства осуществляется следующим образом,Через заливочные отверстия 10 заполняют эталонной жидкостью сравнения 18 герметичную емкость эталонного канала измерителя и герметизируют пробкой 11. Сам измеритель погружают в исследуемую рабочую жидкость 19. Электронный измеритель 2 возбуждает ультразвуковые колебания части обратимого преобразователя 3, ограниченной электродом эталонного канала 4, на который подается импульс запуска. Электрическая цепь возбуждения замыкается общим электродом б преобразователя, Преобразователь 3 излучает акустический импульс, проходящий эталонную жидкость 18, отражается частью отражателя 9, расположенной напротив излучающей части преобразователя 3, проходит через часть протектора 7, размещенной над работающей зоной, ограниченной электродом 4 и принимается обратимым преобразователем 3, вырабатывающим электрический импульс, являющийся управляющим для электронного измерителя 2, вырабатывающего новый электрический импульс запуска, Образуется электроакустическое синхрокольцо, в котором частота следования ультразвуковых импульсов зависит от скорости их распространения в жидкости, размещенной в герметичной емкости, После пробега заданного количества ультразвуковых импульсов в эталонной жидкости 18, достаточного для определения с необходимой точностью частоты их следования, прризводится автоматическое переключение подачи импульса запуска с электрода эталонного канала 4 на электрод рабочего канала 5 блоком автоматического переключения подачи импульса, уста,новленного в электронном измерителе 2. В этом случае идентичный ультразвуковой импульс возбуждается той частью обратимого30 пенсации акустических баз материалы стой ки 8 и отражателя 9 подобраны такими, что 35 прирост под воздействием температуры40 теле выполнены ряд отверстий, размещен ных концентрически его оси, Для удобствамонтажа и демонтажа теплопроводного плоскогофрированного сильфона 14 применены две эластичные манжеты 15 и 16, с натягом одетые на торцы сильфона и имею щие кольцевую выемку 17 в месте контактас плоскостями протектора 7 и отражателя 9, Эта часть манжеты является вакуумной присоской и обеспечивает герметичность мест соединения торцов сильфона 14 с протекто ром 7 и отражателем 9.Например, при работе одного каналаточность измерения скорости звука зависит от величины погрешностей, вносимых воздействием температуры и давления на величину акустической базы - Л Ст, задержки 5 10 15 20. преобразователя 3, которая ограничена площадью электрода рабочего канала 5. Теперь ультразвуковые импульсы пробегают по акустической базе в рабочей жидкости 19, и частота их следования зависит от параметров рабочей жидкости 19,Скорость звука в жидкости зависит от параметров ее состояния - температуры, давления, химического состава. Теплопроводный плоскогофрированный сильфон 14 обеспечивает уравнивание температуры и давления в обоих жидкостях, поэтому, при всех равных других условиях, разность скоростей звука в жидкостях 18 и 19 обусловлена разностью химического состава,Равенство параметров акустических и электрических сигналов, при использовании в качестве эталонной 18 и рабочей 19 жидкостей одной из них, обеспечивается следующим, Использование одного, обслуживающего оба акустических канала, электронного измерителя 2, с помощью блока автоматического переключения подачи импульса, переключающего электроды 4 и 5, использование в качестве акустического преобразователя участков одного электро- акустического. преобразователя 3, что поэволяет учитывать погрешности, вносимые им. Одинаковость акустических баз обеспечивается наличием общих для обоих акустических каналов отражателя 9 и протектора 7. Для обеспечения условий термобарокомдлины укрепленной на корпусе 1 стойки 8 компенсируется приращением толщины отражателя 9, закрепленного стопорными винтами 12 и 13. При корректировке длины акустической базы путем вращения отражателя в стойке 8 необходимо, чтобы заливочное отверстие 10 совпадало с внутренним объемом сильфона 14, Для этого на отражав протекторе - Ь Сп; пэрэзитным временем задержки в электронных цепях - ЛСэ. Используя один и тот же отражатель 9, один, общий для обоих каналов, протектор 7 и преобразователь 3, э также электронный измеритель 2, для двух кэнэлов - эталонного и рабочего, получим время одного периода для каждого канала:Тэт = Хтр+ Хп+ Х + Хисх. концТреб. = Хтр + Хп + Хэ + Хисх.конц+ Хпримесь, ПРИ вычитэнии из Траб Тэт, получим; Траб, - Тэт = Хисх.конц+примесь - Хисх.конц. =Хпримесито есть, в нашем случае пэрэзитные зэдержки, вносимые воздействием температуры и давления, протектором, электронным измерителем и величиной примесей в эталонном растворителе, компенсируются, определяя, тем сэмым, величину концентрации примеси, растворенной в рэстворителе, При материалах плеч компенсэторов - стойки 8 и отражателя 9 титана марки ВТи стали нержавеющей 12 Х 18 Н 10 Т, величине экустической базы 17 мм, толщине протектора 1 мм, темперэтурном градиенте 37 С, мэксимэльном давлении 10 этм, мэксимэльное значение погревности, вносимое воздействием температуры и давления - Л Стр состэвляет 3 10 м/с, вносимые протектором - Ь Сп = 10 мыс, э вносимые электрон ным измерителем - ЬСэ = 3 10 м/с, в случае же определения разности длин периодов обоих каналов, все указанные погрешности компенсируются, э значащим параметром является прирост величины периодэ (частоты следования ультрээвуковых импульсов в исследуемой жидкости), обусловленный только влиянием контролируемого пэраметрэ - кон центрэциейрастворен ного вещества, с точностью. превышэющей точность прототипа нэ величину компенсированных погрешностей, вносимых дестабилизирующими воздействиями температуры, дэвления, задержек в протекторе и электронном измерителе.При меняющихся химических пэрэметрах вод, используемых в качестве растворителя контролируемого вещества, используется динамический способ формировэния среды эталонного канала - он выполняетсю проточным, вместо пробки 11 устанавливается заборная трубка, через которую непрерывно поступает рэстворитель, э в протекторе 9 устанавливается трубка сброса, по которой непрерывно удэляется поступающий в герметичную емкость этэлонного канала рэстворитель,Преимущество предлагаемого устройствэ ээключэется в возможности измерять концентрацию контролируемого растворенного вещества, в загрязненных водах с высокой точностью, э также испол ьзовэть одно и то же устройство для контроля и упрэвле 10 ния технологическими процессами с рэбочими жидкостями, скорости звука в которых существенно отличаются, путем синхронной перестройки длин акустических бээ в обоих каналах,15 торце корпуса общий для обоих каналов протектор в виде диска, обратимый преобрээовэтель, контактирующий с протектором и установленный соосно с протектором отрэжэтель в виде диска, плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон, образующий герметичную полость эталонного канала, и электронный измеритель, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности 30 измерения и надежности устройства, оно снабжено блоком эвтомэтического переключения подачи импульса, форма и рээмер обратимого преобразователя и отрэжэтеля совпадают с формой и размерами протекторэ, нэ обратимый преобразователь со стороны, противоположной и ротектору, установлены двэ рэвнбвеликих электрода, соединенных с электронным измерителем через блок эвтомэтицеского переключения 40 подачи импульсэодин из электродов преднэзнэчен для формирования зоны излучения этэлонного канала, э другой - для формирования зоны излучения рабочего кэнала, э отражатель установлен с возможностью винтового перемещения относительно преобразователя.2. Устройство по п. 1, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что плоскогофрировэнный теплопроводный сильфон соединен с отрэжэтелем и протектором уплотнительными 50 манжетами, нэ которых со стороны торцов,прилегающих к отражателю и протектору,выполнены кольцевые углубления,Формула изобретения 1, Устройство для определения пэрэметров акустических колебаний в жидких средах, имеющее эталонный и рабочий кэ нэлы, содержащее корпус, установленный в1798677 Составитель С. КлопенкоедакторТехред М,Моргентал Корректор О. Кравц нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 оизвод Заказ 767 ВНИИПИ Госу Тиражтвенного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Раув Подписноениям и открытиям при ГКая наб., 4/5