Ультразвуковой концентратомер растворов

ПИСАНИЕ ИЗОЬРКТКНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Подписная гр17 З И Бир Н. И. Б иков НЦЕНТРАТОМЕР РАСТВОРО ЛЬТРАЗВЪКОВО 1 аивлеио 27 иоибри 1959 г. за Ло 645571/23 в Комитет по .елим изоби и пи и открь.тий при Гоиетс Миииетпав СГ(,Рпмбликовапо и Бн летее изобретений Л а Чб г Известны ультразвуковые концентратомеры растворов, включающие излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, генеоатор высокой частоты, приемный усилитель-ограничитель, усилитель-ограничитель сигнала генератора и подключенный к двум последним фазовый детектор с присоединенным к нему регистрирующим прибором.В предлагаемом ультразвуковом концентратомере растворов по сравнению с известными обеспечивается автоматическая компенсация погрешностей, обусловленных изменениями скорости ультразвука в контролируемой среде при колебаниях ее температуры. Это достигается тем, что промежуточная мембрана, через которую в концентратомере происходит передача ультразвуковых колебании, изготовлена пз материала, у которого температурный коэффициент скорости ультразвука имеет противоположный знак по отношению к температурному коэффициенту скорости ультразвука в контролируемой среде, или в виде твер- ДОЙ обо.Очки с наполпссм ждкост 1,о, пмеОщей требуемый зна 1; температурного коэффициента скорости ультразвука,На фиг. 1 изображена электрическая схема ультразвукового концентратомера; на фиг. 2 - схема датчика концентратомера с мембраной из твердого тела для измерения концентрации или плотности растворов в открытых магистралях и сборниках, в разрезе; на фиг. 3 - схема части головки датчика с жидкостной мембраной, в разрезе.С задающего генератора высокой частоты, собранного по осцилляторпои схеме на пентоде 6 ЖЗП - лампа Д, электрические колебания высокой частоты поступают на усилитель мощности, собранный нз пентоде 6 П 14 П - лампа 7, по схеме катодного повторителя, Катодный нагрузкой усилителя мощности служит настроенный колебательный контур, состоящий из индуктивности 1.первичной обмотки трансформатора, индуктивности 1., ступенчатого реостатно-емкостного фазовращателя, емкости излучающего пьезоэлемента ОП датчика и емкосг соединительного коаксиального кабеля.ЗлектрическКолебания прсобразу 5 отся излучающим пьезоэгементом в ультразвуковые колеоания той же частоты, которые, пройдя чео ппрез контролируемый раствор, поступа(1 т на приемныи пьезоэл.мент П 1с некоторым сдвигом фазь относительно колебаний на излучающемпьезоэлементе ИП.Для компенсации температурных погрешностей, между пьезоэлементами и контролируемой средой в датчике устанавливаются мембраны с температурным коэффициентом т скорости ультразвука, имеюнИм знак, противоположный знаку температурного коэффициентаскорости звука в контролируемой среде. Толщина этих мембран рассчитывается, согласно соответствующим математическим формулам.Все известные твердые тела, которые могут быть использованы В кач -стве материала мембран, имеют отрицательный знак температурногокоэффциента ,: В связи с этим Они могут быть, применены только дляжидкостей, имеющих положительный знак температурного коэффициента ( скорости ультразвука. К этому классу жидкостей относятся, в частности, все водные растворы в значительном интервале концентрацийи температур.Датчик с мембранами из твердого тела может быть выполнен Вследу 5 ощем виде (фиг. 2). Излучатель и приемник ультразвуковых колебаний смонтированы в одинаковых головках, корпуса 1 которых установлены на резьбе до упора в стойки 2, жестко фиксированные междусобой трубчатый фиксаторами д. Винтовые сопр 5 жеН 5 зСэк,( сооойкорпчса, переходной Втчлки 4 и нзконечники а тс 5 К 5 ке Выход козксчального кабеля 6 герметизированы с помошью резиновых прокладок ки К Стойки, фиксаторы и внешние детали головок изготовлены из оргстекла. Днища корпусов являются мембранами пьезоэлементов 9. Зле;(трическое соединение обкладки йьезоэлемента, прижатой к мембране,с металлическои оплеткой каоеля Ос 1 ществлястся через язычОк 10 кольца из латунной фольги, вжимаемыи пьезоэлементом в углубление Вх 4 ю 5 бранс, спиральную пруж 55 н 5 11 и метал и СскуО Втулк 4, котораяприжимает конец оплетки кабеля к Внутреннему торцу втулки 2.:-)лектрическое соединение верхней обкладки с токоведущей жилой кабеляОсушествляется через демпфер 12, спиральнуо пружин 13 и металлический контакт 14, в котором Закреплена жила кабеля,3 ля жидкостей, имеющих отрицательный знак температурного коэффициента скорос 5 ультразвука, температурная компенсация обеспечивается посредством жидкостной мембраны с твердой оболочкой. В качестве жидкости используется вода или водный раствор, обладающийположительным температурным коэффициентом скорости уды развукагребуемой величины. Толщина жидкостного слоя (наполнения) мембраны рассчитывается также согласно соответствующим математическимформулам, Выполнение жидкостной мембраны поясняется схемой нафиг. 3, где обозначены: пьезоэгемент 15, корпус 16 головки датчик ,тв(рдая оболочка 17 мембраны, жидкостной слой 18 (исполнение)мембраны; остальные эле 5(нты к(иструкции датчика аналогичны конструкции на фиг. 2.ь,.к Оы,О уже сказаО, у, Тразвуковые ко.чебан 5 Осъ;(НО наприемный пьезоэлемент ПП с некоторым сдвигом фаз; этот сдвиг фазпропорционален измеряемой концентрации. У.55 ьтразвуковые колебани.приемным пьезоэлементом преобразуются В электрические, которые поступают на приемный усилитель-ограничитель, состоящий из четырехкаскадов, собранны.; по резонансной схеме на пентодах 6 ЖЗП - лампы,/7 з, 74, Д, и 1 Последний каскад (лампа.7,), анодной нагрузкойкоторого является внутренний настроенный коле(птельный контур 1, -С -- С фсзОВОО детеко 1 ламин 7) 3)або г;ет 13 рс)ких 1(;Милитудиого ограничителя. Колсоательныс к(игуры анодных нагрузок лами,7,Л 1, о 7;, 7 о дчя з Бсличеция стаоЛьнОсти фазовои характсри(тики ириОюи ие 5 и(го усилителя-ОгЗани)итсля вм)1 т 1 рс Бац. Сопротив,сипяи соот)стственно Р, Р, Р и Р . 1-а Внутреини) Козсоатсл)иый коГур ф;новогодетектора, кроме приех 1 нОГО с 3 На,а, иостспают такж( элсктг)ич(ск 3 еколео)ния стаоилизОВанной амплитмды с излчающеГО пьезоэлехсн ГаОП через систему: контур в цепи като.а .и.;Пы,.72 - вторичная пон,жаюшая, индуктивность 7 трансформ;т(1 ра, индуктивность 3стуцснЧатОГО Р(1 ОСТТНО-ЕМКОСТНОГО фаЗОВРашатЕЛЯ, ЕМКОСтц КОНДЕНС)ТОЗОВ С;С, и переключаемые переключателемСопротивления Р 5- Ррезонансный усилите.ь-ограничитель, соораццый 1 а иеитод( 6 Ж.)лампа Л, анод)ОЙ цаГрузкой котороГО яВЛ 5 стс 51 Пас) ро(111 ь 1 Й Ви(1 НННЙкобательиый котур 7 - С; - С; фазового детектора.Фазовый детектор ца катодиой нагрузке Вьдсляст апряжс цие посто 53 ННОГО тока, иЗОПОЗциоцальнос 1)азиости фаз, ИОстми 3)оип 1 х на Вцмт.рен:Й контур колебаний и, сл(дсиз 1)тсл 1:130, оцрсдсс 5 ио 11 С( копи(итрагцюкоцтролиру(.мого раствора. Ча(ть этог;) аиряжсгп я с сопротивл(ци: Р,поступает на регисрируоший прибор - стандартный элек)ронный потсчцис)метр лОс)ого типа, например ЗПП, вкала которо)о радуируется иединицах концснтэаЦИИ для записи измсрясмоЙ кон 3( цтра 1(ии. В ЦОГи каТОДНОЙ ИдГРУЗКИ фазоВОГО ДСТЕКТОР 11 УСТЯНОБЛСИ СТР(сЛОЧНЫЙ:Ц "(ИК(3 ТОР- -микроампсрметэ .ИА типа-.Ч 24), и 11(ала 1 отороГО такж. Гэ;1 д) 13)ОВац)1Б единицах измеряемого параметра раствора: рс АЗ)рсцзка )або 1 еготока фазовоГО детектора Осуцест)С 51(.тси .Отсициомстром Р;Отрицательное иапряжсиие постояццого тока, поступающее с делителя Р 7 - Р 2(3 - Р 29 источника стдоилцзованнОГО питани 51 чсрсз Олок 3 руоцссе сопротивление Рао ца стрелочный индикатор и нагрузочное сопротивлсцис Р 2, регистрирукицего прибора, служит для устацовки егоца нуль,Комисцсаци 51 иачальиОГО сдвиг 1 азь цри(мцо 1 О сц 1 цала Соот 3(пствуошсго начальной концентрации контролируемого раствора Можетбыть осуществлена в излучаюнем капал( р 1 БЫм 3 ступенями ио 6 Бдиапазонах 0+160 в одном юложеции переключателя О и в диапазонах 80+840 в другом сго положении и плавно ь приемном кацалс Бдиапазоне 0+40 с помощью потенциометра Р, ца Входе лампы,.7-., Этообеспечивает возможность применения одного и того жс электронногоизмерительного блока для датчиков с различнымц расстояниями междуизлучаощим и приемным пьезоэлементами.Контроль изменений амплитуды входного сичал, Необходимый Вцс.которых технологических процессах для качествеццого анализа ихтечения может осуществляться одновременно с измерениями коццентрации с помощью однополупериодного детектора, собранного на точеч 1 Ом полУпРоводниковом диоде Дь на входе лампы Л, ПРисмного Усилителя-ограничителя. Часть выпрямленного напряжс ния сопротивлснияРз: поступает на регистрируюшиц прибор.Переключатель П служит для периодической проверки нормальной работы приемного канала (в положении а) и излучающего канал)(в положении б), В указанных положениях иереклочатсля П; фазовыидетектор регистрирует только выходиыс амплитуды сигналов приемногои излучающего сигналов. Положение в переключателя 77 соответствуетизмерению концентрации контролируемого раствора.Питание элементов схемы электронного измерительного блока постоянным и переменным стабилизованным напряжением осуЦсствл 5 ется по схеме, включающей в ссс)я: силовой трансформатор Тр; выпрямитель положительного напряжения, собранного на полупроводниковыхдиодах типа ДГ-Ц 27 по мостовои схеме; выирямитсль отрицатс ьного134904напряжения на таких же полупроводниковых диодах; два газовых стабилизатора напряжения, собранных на лампах Л и Лтипа ГГП.Предмет изобретен ияУльтразвуковой концентратомер растворов, включающий излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, генератор высокой частоты, приемный усилитель-ограничитель, усилитель-ограничитель сигнала генератора и подключенный к двум последним фазовый детектор с присоединенным к нему регистрирующим прибором, о т л и ч а ю и и й с я тем, что, с целью обеспечения автоматической компенсации погрешностей, обусловленных изменениями скорости ультразвука в контролируемой среде при колебаниях се температуры, промежуточная мембрана, через которую в концснтратомерс происходит передача ультразвуковых колеоании, изготовлена из материала, у которого температурный коэффициент скорости ультразвука имеет противоположный знак по огношению к температурному коэффициенту скорости ультразвука в контролируемой среде, или в виде твердой оболочки с наполнением жидкостью, именщей требуемый знак температурного коэффициента скорос "и ультразвука.