Акустический измерительный преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Зая 51) М. Кл, В 06 В 1/06 75855/1 с присоединением заявки сударственныи кометеавета Министров СССРо делам иэооретенийи открытий 3) Прио тет 6 Бюллетень3 писания 23.12.7. Подосиновскии апорожскии филиал Всес и конструкторского ин) Заявитель 54) АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 2 Це диапазоДля снабже головки винтами,мембраньне от цен метичных оах голов из упруготериала. Изобретение относится к ультразвуковои технике и может быть использовано в приборах для контроля физико-химических свойств жидких сред, например концентрации твердых частиц в суспензиях, 5Известные акустические преобразователи содержат трубу с фланцем и корпус в виде двух соосно установленных стаканов, к днищу которых прижаты пьезопластины 1 1 .Ближайший к изобретению по техническо О му решению преобразователь содержит корпус с двумя разнесенными акустическими гО- ловками, внутри которых к мембранам прижаты пьезоэлементы. 121. Для уменьшения сигнала помехи, распространяющегося по ме таллу, в корпусе выполнены резонансные ребра Известный преобразователь нельзя использовать в широком .диапазоне частот, так как толщина и глубина ребер на корпусе пред.2 назначенных для ослабления сигнала, проходящего по корпусу выполняется для одной определенной частоты. При работе датчика на высоких частотах выполнить указанную гребенку невозможно, так как, например, на зного научно-исследовательскогоитута "Цветметавтоматикаф частоте 10 мгГц толщина ребра должнабыть0,214- 0,356 мм, глубина 0,571 мм, апри более высоких частотах эти величинысоответственно уменьшаются. Практическойпроверкой установлено, что на частотах более 5 мгГц с помощью указанных гребеноксигнал по корпусу (сигнал помехи) ослабляется не более чем на 50% по сравнениюс основным сигналом. При работе датчикав приборе с глубокой частотной модуляциейуже на частоте 2 мгГц сигнал помехи увеличивается до недопустимой величины. зобретения - расширить частотныи и повысить точность измерения. ого предлагаемый преобразователь ольцами, ввинченными в корпусы с расположенными по окружности прижатыми к мембранам, причем выполнены переменными по толщитра к краям в виде сменных герэлементовзакрепленных в корпуок с помощью фигурных прокладок го акустически изолирующего ма532403 меняется коэффициент прохождения (в первом случае Я во втором - Б ), Следовательно, при неизменном напряжении на вхцде излучающего пьезоэлементаинтенсивность излучения в среду будет меняться, вследствие чего снижается точность измерения,Если толщиной одной мембраны будет О+ К , а другсй и ф - К , то суммарный коэффициент прохождения ультразвука будет постоянным, исключая тем самым температурную погрешность. Толщина одной из них и(фиг 5), другой О 2й Ь - Ь (фиг.4). При изменении температуры измеряемой среды, например увеличении, скорость ультразвука в мембране уменьшается, а следовательно, уменьшается длина волны. В результате этого коэффициент прохождения в первой мембране увеличивается, а в другой уменьшается, так как рабочая точка на кривой зависимости коэффициентапрохожения ультразвука от толщины мембраны у опной из них расположена на восходящем участке характеристики, а у другой на нис ходяшем, Суммарный коэффициент прохожде ния обеих мембран остается постоянным, что и компенсирует температурную погрешность.При выполнении мембраны переменной по толщине от центра к краям компенсации темпепатурной погрешности постигается тем,1что при изменении температуры перемешается резонансный участок мембраны, а суммарный коэффициент прохождения ультразвука остается неизменным. Акустические головки выполнены в виде отдельных элементов с фланцами, с помощью которых они крепятся к корпусу,Кроме того, резонансные мембраны акустических головок преобразователя могутбьггь выполнены разной толщины, причемД толщина донышка в одном щупе равна иМ а во втором ив - К , гдеЛгде П - число целых полуволн;Л - длина волны в материале до - ф нышка; К - (зависит от материала мембраны),что позволяет компенсировать температурные погрешности 36На фиг. 1 изображен описываемый преоразователь, общий вид; на фиг. 2 - акустическая головка в разрезе; на Фиг. 3 - кривая зависимости коэффициента ультразвукаг,- Юв мембране из стали; на фиг. 4 и фиг. 5 -го же, в мембране из стекла,Корпус 1 выполнен в виде трубки с прорезями для поступления контролируемой среды.Шупы 2 представляют собой акустическиеголовки с мембранами 3, закрепленными вкорпусе головок с помощью фигурной прокладки 4 из упругого акустически изолирующего материала, К мембранам прижаты пьезоэлементы 5. Кольца 6 с расположеннымипо окружности винтами 7 ввинчены в корпусы акустических головок. Последние крепятся к корпусу с помощью фланца 8 болтами. Электрический контакт с пье;зоэлементами осуществляется с помощью гибкогопровода, соединенного со стойками 9,Высокочастотные электрические колебания подают на пьезоизлучатель, который превращает их в механические колебания. Пьезоизлучатель, имея хороший акустический кон такт с мембраной 3, передает ей механические (ультразвуковые) колебания, которые мембрана передает измеряемой среде, Распространению ультразвуковых колебаний по корпусу акустической головки и корпусу преобразователя препятствует Фигурная прокладка 4.Погрешность, возникающая при изменении температуры контролируемой среды,ком- пенсируется следующим образом. При изменении температуры измеряемой средь (фиг,3)мембрана нагревается или охлаждается и частота максимального прохождения ультразвуковых колебаний в мембранах сдвигается относительно частоты генератора (фиг. З,пунктирная кривая). Сдвиг этот происходит из-за изменения скорости ультра звука в материале мембраны при изменении температуры. В результа. е этого изПредлагаемый преобразователь целесообразно применять в ультразвуковых устройствах с частотной модуляцией, работающих на принципе из лэненля коэффициента поглс;дания ультразвука в жидких средах, например для измерения концентрации твердых частицпульпах и суспензиях. Фор лула изобретнияе М1. Акустический измерительный преобразователь, содержащий корпус с двумя раЭ- несеяными акустическими головками, внутри которых к мембранам прокаты пьезоэле,- 39 менты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтс Акустический измерительнь;Й преобразон иватель значительно упрощает процесс изготовления датчиков, так как датчики на любые частоты изготавливаются идентичными,.Для получения требуемой частоть. достаточно в стандартный датчик установить мембран, изготовленную на соответствующую час с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерений, преобра зователь снабжен кольцами, укрепленными в корпусах акустических головок,и прижатыми по окружности винтами к мембранам выполненным переменными по толщине от центра к краям в виде сменных герметичных элементов, закрепленных в корпусах акустических головок фигурными прокладками из упругого акустически изолирующего материала.2. Преобразователь по п,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что мембраны выполнены в виде плоскопараллельных пластин разной толшины, причем толщина одной из 532403них равна о - +К, а другой о-К,л лгде О - число целых полуволн;Д. - длина волны в материале мембраны;бК - коэффициент, зависящий от материала мембраны.3, Преобразователь по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что акустические головки выполнены сменными.)ОИсточники, информации принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельствоо % 254906,М.Кл, В 06 В 1/06, Приоритет 10.07.66,2. Авторское свидетельство % 407 5 91аМ.Кл, В 06 В 1/06. Приоритет 04.06.70.1 б