Developing of an acoustic measuring system for analyzing the composition of substances
Authors: Бочкарев А.В. , Любимова М.А. , Попов К.С. 
Published: August 2024

Актуальность исследования обусловлена проблемой несвоевременности анализа состава жидких смесей при их изготовлении предприятиями пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Традиционный метод такого анализа проводится после формирования партии продукции, из-за чего предприятия терпят издержки, связанные с утилизацией брака партии продукции. Данная статья посвящена разработке акустической измерительной системы анализа состава жидких веществ, способной использоваться для анализа различной жидкой продукции в промышленности в непрерывном режиме при транспортировке этой продукции по внутренней системе промышленного трубопровода, что позволяет выявить брак до формирования партии продукции, тем самым сократить издержки на утилизацию. Система, встраиваемая в трубопровод, содержит два измерительных канала, включающих два пьезоэлектрических приемника и один, общий для двух каналов, пьезоэлектрический излучатель. В рамках данной работы производится отбор оборудования на основе анализа повторяемости результатов исследований, в частности, рассматривается возможность применения того или иного генератора, формирующего возбуждающие сигналы для пьезоэлектрического излучателя. Исследуется возможность использования возбуждающих сигналов различной формы и/или длительности, производится оценка повторяемости на основании линейного коэффициента корреляции между несколькими повторениями экспериментов с одним типом возбуждающего сигнала. Анализируется необходимость наличия двух измерительных каналов. Материалы представляют практическую ценность для предприятий, выпускающих жидкую продукцию, а также для производителей аналитического оборудования.

The relevance of the study is due to the problem of untimely analysis of the composition of liquid mixtures during their production by enterprises of the food, chemical and oil refining industries. The traditional method of such analysis is carried out after the formation of a batch of products, which is why enterprises incur costs associated with the disposal of defective batches of products. This article is devoted to the development of an acoustic measuring system for analyzing the composition of liquid substances, capable of being used to analyze various liquid products in industry in a continuous mode when transporting these products through the internal industrial pipeline system, which makes it possible to identify defects before the formation of a batch of products, thereby reducing disposal costs. The sounded system, built into the pipeline, contains two measuring channels, including two piezoelectric receivers and one piezoelectric emitter, common to the two channels. As part of this work, equipment is selected based on an analysis of the repeatability of research results, in particular, the possibility of using one or another generator that generates exciting signals for a piezoelectric emitter is considered. The possibility of using excitation signals of various shapes and/or durations is investigated, and repeatability is assessed based on the linear correlation coefficient between several repetitions of experiments with the same type of excitation signal. The need for two measuring channels is analyzed. The materials are of practical value for enterprises producing liquid products, as well as for manufacturers of analytical equipment.