Способ контроля свойств жидкой средыв резервуаре и устройство для его осу-ществления

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< «842416 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (51)М. Кл.з (22) Заявлено 230775 (21)2161009/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

G 01 F 23/28

G N 9/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300681 Бюллетень М 24

Дата опубликования описания Зрр681 (53) ЮК 681.128. .82.66.084:534. . 6 (088. 8) джойзНАЯ (72) Автор изобретения

Н.И.Бражников

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский. институт "Цветметавтоматика" (71 ) 3 а яв итель (54)СПОСОБ КОНТРОЖ СВОЙСТВ ЯИДКОЙ CPEgllf)) В РЕЗЕРВУАРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 2

Изобретение относится к технике контроля свойств жидких сред и может быть использовано, например, для контроля уровня или плотности жидкостей в технологических резервуарах в гидрометаллургических, химических и других промышленных производствах.

Известен способ, согласно которому посредством погружных излучателя и приемника в локальной зоне внутри резервуара создают поле объемной продольной ультразвуковой волны и, по ее амплитуде судят о свойствах .среды, находящейся в зоне возбуждения в резервуаре (11 .

Недостатком такого способа является контактность контроля, и как следствие, значитальная погрешность контроля сред с высоким акустическим поглощением.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля свойств жидкой среды в резервуаре, заключающийся в возбуждении в стенке резервуара нормальной ультразвуковой волны клиновым преобразователем и измерении ее затухания, по 30 которому судят о контролируемом параметре E2).

Недостаток этого способа состоит в возникновении погрешности контроля при непостоянстве толщины стенки, вызывающем изменение условий возбуждения нормальной волны в стенке резервуара.

Способ контроля свойств жидкой среды в резервуаре, например ее уровня, осуществляют с помощью. Устройства, содержащего излучающий и приемный преобразователи нормальной волны в стенке резервуара, информативный электронный блок и генератор E3).

Цель изобретения — повышение точности контроля при непостоянстве толщины стенки резервуара.

Укаэанная цель достигается тем, что возбуждают нормальную волну с относительной шириной спектр ультразвуковых колебаний, превышающей относительное изменение толщины стенки, а среднюю частоту спектра выбирают иэ условия воэбуждения в стенке нормальной волны, скорость которой равна скорости следа падающей волны.

Такой способ контроля свойств жидкой среды в резервуаре может быть осуществлен с помощью устрой842416 ства, содержащего излучающий и приемный клиновые преобразователи нормальной волны в стенке резервуара, информативный электронный блок и генератоР и снабженного и-канальным формирователем спектра импульсных колебаний с генераторами импульсов отличающихся частот на входе и амплитудно-атте-: аторными разделительными блоками на выходе, который посредством усилителя мощности подключен к излучающему преобразователю, а вход формирователя спектра соединен с выходом генератора.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Устройство содержит излучающий 1 и приемный 2 клиновые преобразователи нормальной волны 3 в стенке 4 резервуара, в котором находится контролируемая жидкость 5, информативный электронный блок 6, соединенный с приемным преобразователем, и генератор 7.Устройство также снабжено и-канальным формирователем 8 спектра импульсных колебаний с генераторами

9„ ...9„ импульсов отличающихся частот йа входе и аплитудно-аттенюаторными разделительными блоками 10„. .

10„ на выходе, который посредством усилителя мощности 11 подключен к излучающему преобразователю 1, а вход формирователя 8 спектра соединен с выходом генератора 7.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы генератора 7 синхронизируют одновременную работу генераторов 9 ...9 импульсов с отличающимися частотами „ ... Х„ колебаний. Эти импульсы поступают на вход усилителя мощности 11 через амплитудно-аттенюаторные разделительные блоки 10, .;10„.

Суммарный импульс на выходе усилителя мощности 11 имеет спектр частот в диапазоне от К„ до Е„ относительная ширина которого равна 2 -=Е - и превышает относитель-% )

- -Ь Ъ-d ное изменение толщины стенки 2 д + 2 (где д„ вЂ” минимальное и д - максимальное значения толщины стенки

4 резервуара).

Под действием импульса с указанным спектром частот клиновый преобразователь 1 излучает со скоростью

С в преломляющем клине преобразователя под углом Q (относительно нормали к стенке 4) ультразвуковую импульсную объемную волну с этим спектром в стенку, возбуждая в ней нормальную импульсную волну 3, Для выше отмеченного спектра частот среднюю частоту, равную 0,5х к(Е.,+Е„) выбирают из известного условия возбуждения в стенке 4 нормальной волны 3, скорость С „ которой равна скорости следа падающей волны, которая составляет С/sine.

Формула изобретения

1. Способ контроля жидкой среды в резервуаре, заключающийся в возбуж дении в стенке резервуара нормальной ультразвуковой волны клиновым преобразователем и измерении ее затухания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при непостоянстве толщины стенки резервуара, возбуждают нормальную

gp волну с относительной шириной спектра ультразвуковых колебаний, превыщающей относительное изменение тол, щины стенки, а среднюю частоту спектра выбирают из условия возбуж 5 дения в стенке нормальной волны, 5

t0

При распространении по стенке 4 волна испытывает затухание, экспонен-циально зависящее от плотности среды, соприкасающейся внутри резервуара с ее стенкой в зоне распространения волны. В случае отсутствия жидкости в этой зоне затухание волны минимально, и ее амплитуда максимальна. При наличии жидкости затухание резко возрастает, и аплитуда волны уменьшается с увеличением плотности жидкости.

После прохождения заданного участка стенки нормальная волна достигает приемного преобразователя 2, трансформируясь в объемную импульсную волну в преломляющем клине преобразователя, которая распространяется в нем со скоростью С под углом 8 относительно нормали к стенке. При этом приемный преобразователь 2 формирует иэ этой объемной волны электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна амплитуде нормальной волны 3 при достижении ею клина приемного преобразователя. Этот импульс, несущий информацию о свойствах среды, находящейся в резервуаре на уровне распространения нормальной волны, поступает в информативный электронный блок 6.

В случае дискретного контроля уровня жидкой среды в резервуаре этот блок может быть, выполнен, например, в виде релейного каскада, релейные контакты которого дают информацию (типа: да, нет) о наличии жидкости на заданном уровне в резервуаре.

Благодаря возбуждению нормальной волны ультразвуковым импульсом с относительной шириной спектра, превышающей относительное изменение толщин стенки резервуара, обеспечиваются условия стабильного возбуждения в стенке нормальной волны, и соответственно, повышается точность контроля свойств жидкой среды в резервуаре.

842416 свидетельство СССР

01 F23/28, 1972. свидетельство СССР

01 F 23/28, 1972.

2. Авторское

Р 333410, кл. 8

3. Авторское

Р 343155, кл. G !

Составитель A Ìàêàðoâ

Техред Н.Бабурка Корректор Н.Швыдкая

Редактор Е.Кинив

Заказ 5049/40 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 скорость которой равна скорости следа падающей волны.

2. Устройство для осуществления

Способа по п. 1, содержащее излучающий и приемный клиновые преобразователи нормальной волны в стенке резервуара, информативный электронный блок э и генератор, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что оно снабжено и-канальным формирователем спектра импульсных колебаний с генераторами импульсов отличающихся частот на входе 10 и амплитудно-аттенюаторными разделительными блоками на выходе, который посредством усилителя мощности подключен к излучающему преобразователю, а вход формирователя спектра соединен с выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетЕльство СССР

Р 250481, кл. 6 01 F 23/28, 1968.