Ультразвуковое устройство дляопределения границы раздела фазмногофазной среды

 

Союз Советскик

Социалистических республик .

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 802800. (Sт ) Дополнительное к авт. свмд-ву (22)Замвлено 09.11.78 (21) 2683679/18 10 с присоединением заявки Э&в (23) Приоритет

Опубликовано 07.02 81- Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 09.02.81 (51)М. Кл.

Q 01 F 23/28 Ъврзрстввнвй квинтет

СССР вв аелви нзю6ретеиий и еткрытнй (53) УДК 534,22 (088.8) А. И. Трофимов, В. H. Тарасов, В. В. Попов и 1G. Т. Федоров (72) Авторы изобретения с .

Отделение № 1 Томского ордена Октябрьской, Револкциии ордена Трудового Красного Знамени политического "--.: — ) института им. С. М. Кирова (7 t ) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАНИЦЫ РАЗДЕЛА ФАЗ МНОГОФАЗНОЙ СРЕДЫ лями 2 .

Изобретение относится к технике из-! менения положения поверхностей раздела фаэ многофаэной среды и может найти широкое применение в химической и других отраслях промышленности.

Известны акустические приборы для измерения уровня одной поверхности, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, возбуждзющий генератор, измерп» тельную схему и блок сигнализации (1 .

Наиболее близким по технической суштО ности к предлагаемому устройству является ультразвуковое устройство для определения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей, содержащее блок

И пьезоэлектрических преобразователей установленных на одной оси перпендикулярно границе раздела, коммутирующий блок, возбуждающий блок к пьезоэлектрическим преобразователям и измерительную схему

26 с блоком сигнализации, а также отражатель, установленный рядом с пьезоэлектрическими преобразователями. В этом устройстве генератор вырабатывает тактовые импульсы, которые излучают пьезоэлек"рические преобразователи и принимают их после отражения от отражателя. Измерительный прибор фиксирует скорость распространения импульсов в жидкости, при этом граница раздела фаз проходит между пьезоэлементами и измеряется разность времени прохождения импульсов верхнего и нижнего пьезоэлектрических преобразователей. Если граница раздела вверх или вниз смещается, то разность между временем прохождения импульсов верхнего и нижнего преобразователей становится равной нулю. При этом в блоке сигнализации вырабатывается сигнал управляющему устройству по перемещению каретки с пьезоэлектрическими преобразоватеНедостатком известного устройства является малая точность определения нечетко выраженной границы раздела жидкости, содержащей твердые взвеси, эмульсии и пузырьки возд„ха, TBK как все при802800 меси существенно влияют на скорость звука (импульса).

Целью изобретения является повышение точности определения в многофазных средах с нечетко выраженной границей раздела.

Это достигается тем, что устройство снабжено первым и вторым блоками памяти и первой и второй схемами сравнения, а блок пьезоэлектрических np<=-.oáðàçoâàтелей выполнен в виде четырех преобразователей, заключенных в герметичную оболочку, заполненную диэлектрической жидкостью, «ри этом два средних преобразователя установлены с возможностью перемещения вдоль оси оболочки, крайние преобразователи установлены за пределами перемещения границы раздела фаэ, причем преобразователи верхней и нижней пар подключены через коммути20 рующий блок и соответствующие блоки памяти и схемы сравнения к измерительной схеме, На чертеже приведена конструктивная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит герметичную оболочку l, залитую диэлектрической жидкостью, в которой расположены пьезоэлектрические преобразователи 2,3,4,5, положение которых фиксируется с помоЗо щью ребер 6. Элекгроды пьезоэлектрических преобразователей: через коммутирующий блок 7 соединены с возбуждающим генератором 8 и через соответствующие блоки памяти 9 и 9, а также схемы

I сравнения 10 и 10 — с измерительной схемой 11 и блоком сигнализации 12.

Расстояние между средними преобразователями 3 и 4 устанавливаются равным величине размытой границы раздела фаэ и может быть изменено. Преобразователи

2 и 5 расположены в зоне выше и ниже границы, поэтому их выгодные сигналы соответствуют характеристикам окружающих их несмешанных фаз, Устройство работает следующим обо"".зом.

Or генератора 8 пьезоэлектрические преобразователи поочередно возбуждаются на резонансной частоте, и сигнал с них подается через блоки памяти 9, 9 и 50 схемы сравнения 10, 19 на измерительную схему 11 и блок сигнализации 12 „

Если граница раздела фаз находится ме>кду преобразователями 3 и 4, их выходные сигналы равны выходным сигналам преобразователей 2 и 5 соответственно, так как в этом случае преобразователи 2 и .3, 4 и 5 попарно находятся в одинаковых условиях. При смешении границы раздела фаэ вверх и вниз относительно преобразователей 3 и 4 выходные сигналы их будут отличаться от выходных сигналов преобразователей 2 и 5. В этом случае измерительная схема 11 покажет величину смещения, а блок сигнализации 12 вы даст сигнал в сигнализацию и в систему автоматического управления производственным процессом.

В предлагаемом устройстве пьезоэлектрические преобразователи работают на принципе демпфирования, поэтому на их метрологические характеристики не оказывают влияние пузырьки воздуха, твердые взвеси и другие включения в контролируемых средах, что позволяет значительно повысить точность измерений в этих средах. Оболочка может быть выполнена из нержавеющей стали, при этом устройство можно применять практически в любых агрессивных средах, Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для определения границы раздела фаз многофазной среды, содержащее блок пьезоэлектрических преобразователей, установленных на одной оси перпендикулярно границе раздела, коммутирующий блок, возбуждающий генератор, подключенный через коммутирующий блок к пьезоэлектрическим преобразовп.елям, и измерительную схему с блоке.,: сигнализации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности ...пределения в многофазных средах с нечет :о выраженной границей раздела, оно снабжено первым и вторым блоками памяти и первой и второй схемами сравнения, а блок пьезоэлектрических преобразователей выполнен в виде четырех преобразователей, заключенных в гер-: метичную оболочку, заполненную диэлектрической жидкостью, при этом два средних преобразователя установлены с возможностью перемещения вдоль оси оболочки, крайние преобразователи установлены эа пределами перемещения гран ицы раздела фаз, причем пре-:. образователи верхней и нижней пар подключены чареэ коммутирующий блок и соответствующие блоки памяти и схемы сравнения к измерительной схеме.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 210501, кл. Cj 01 Р 23/28, 1965.

802800

2. Авторское свидетельство СССР

¹5320106,,кл. Cj 01 Р 23/28, 1974 (прототип) .

Составитель Е. Литвинов

Редактор Т. Загребельная Техред Л.Пекарь Корректор Е. Рошко

Заказ 10602/54 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4