Устройство для контроля концентрации растворов

Устройство для контроля концентрации растворов
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для бесконтактного измерения концентрации растворов в различных отраслях промышленности.
Известен измеритель концентрации по авт. св. 1430872, МКИ G 01 N 29/02, 1988г, содержащий пьезоэлемент, контактирующий с трубопроводом, выполненный в виде пластины, и пресс, состоящий из двух колодок, охватывающий трубопровод и соединенных между собой ходовыми винтами и установленный в плоскости сечения трубы.
Недостатком измерителя является низкая точность измерения.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является, выбранное в качестве прототипа, устройство бесконтактного измерения концентрации растворов по авт. св. 2150697, МКИ G 01 N 29/02, 2000 г, содержащее фильтр-отстойник, газоотделитель, измерительный узел, включающий пьезоэлектрический преобразователь и приспособление для его крепления и дефектоскоп. Недостатком данного устройства является сложность конструкции и низкая точность измерения.
Способ контроля концентрации растворов, реализованный в известном устройстве, основан на прямых измерениях времени приема отраженного эхо-сигнала. Имеющиеся в растворе взвещенные частицы и газовые пузырьки приводят к тому, что амплит да эхосигнала начинает хаотично изменяться (уменьшаться), кроме того, на выходе дефектоскопа появляется паразитный сигнал в виде шума. Поэтому для стабилизации параметров принятого эхо-сигнала в состав устройства входят фильтр-отстойник, в функции которого входит очистка раствора от взвешенных частиц, и газоотделитель. При этом фильтр-отстойник нуждается в периодической чистке, на время проведения которой необходимо останавливать
подачу раствора и прерывать процесс контроля. Кроме того, для реализации способа ввода ультразвуковых колебаний в контролируемый раствор через крышку, толщина которой в месте крепления пьезоэлектрического преобразователя (в дальнейшем ПЭП) должна быть равна длине полуволны этих колебаний необходимо, чтобы длина волны была постоянной, что практически невозможно при обеспечить при в случае необходимости замены ПЭП изза разброса их рабочих частот. В случае неравенства толщины крышки в месте крепления пьезоэлектрического преобразователя длине полуволны, нарушается условие полного прохождения ультразвукового сигнала. Отраженный эхо-сигнал будет иметь несколько максимумов, что приведет к возникновению дополнительной погрешности и снижению точности контроля. Следует отметить, что для повышения точности измерения времени приема отраженного эхо-сигнала, длительность зондирующего импульса должна быть как можно меньше, т. е. рабочая частота ультразвукового сигнала должна быть достаточно высокой, но в этом случае, при работе, например на частоте 5 МГц, толщина стальной крышки в месте крепления пьезоэлектрического преобразователя, равная длине полуволны должна быть всего 0,6 мм, что допустимо не во всяких условиях эксплуатации.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения и упрощение конструкции устройства.
Задача решается тем, что устройство контроля концентрации растворов, содержащее измерительный узел, ультразвуковой дефектоскоп и систему сбора и обработки информации, согласно формуле полезной модели, измерительный узел выполнен в виде патрубка, к боковой стенке которого прикреплен пьезоэлектрический преобразователь таким образом, что его из-чучающая поверхность находится непосредственно в контролируемом растворе, а противоположная от пьезоэлектрического преобразователя стенка патрубка служит отражателем, причем расстояние от излз ающей поверхности пьезоэлектрического преобразовате2ля до отражателя известно, система сбора и обработки информации, выполненная на базе
персонального компьютера, соединена с дефектоскопом и осуществляет сбор данных о параметрах отраженного сигнала, анализирует их, рассчитывает концентрацию раствора и выдает информацию на дисплей.
Указанная совокупность признаков является новой, неизвестна из уровня техники и позволяет решить поставленную задачу, так, как излучение ультразвукового сигнала непосредственно в контролируемый раствор позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния крышки на форму эхо-сигнала; наличие в составе установки системы сбора и обработки информации на базе персонального компьютера позволяет путем проведения отбора импульсов ультразвукового сигнала, имеющих максимальную амплитуду, отстроиться от влияния взвещенных частиц и газовых пузырьков, т.е. вести контроль загрязненных и загазованных растворов без применения фильтров и дегазаторов.
На фиг. 1 представлено устройство контроля концентрации растворов.
На фиг. 2 представлен измерительный узел устройства.
Устройство состоит из измерительной камеры 1, пьезоэлектрического преобразователя 2, ультразвукового дефектоскопа 3 и системы сбора и обработки информации 4, выполненной на базе персонального компьютера.
Устройство работает следующим образом.
Контролируемый раствор под давлением проходит через измерительную камеру 1. С выхода генератора ультразвукового дефектоскопа 3 на ПЭП 2 поступают электрические имп льсы. В ПЭП 2 электрические импульсы преобразуются в механические и излучаются в контролируемый раствор. Распространяясь в растворе, зондир тощие импульсы достигают противоположной стенки измерительной камеры, отражаются от нее и движется в обратном направлении. Достигнув ПЭП, отраженные импульсы снова преобразз тотся в электртиеские и поступают на вход приемного устройства ультразвукового дефектоскопа. С выхода дефек3
тоскопа в систему сбора и обработки информации 4 постзшают данные о параметрах зондирующего и отраженного сигналов (амплитуды сигналов и время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего). Система обора и обработки информации фиксирует эти данные и помещает в память. Через определенный интервал времени (например, 1 секунду) система осуществляет сравнение поступивших за это время данных об отраженных импульсах и выбирает один импульс, имеющий максимальное значение амплитуды. Используя данные о времени приема этого импульса, рассчитывается концентрация раствора, и ее значение выводится на экран дисплея.
Таким образом, наличие в контролируемом растворе взвешенных частиц и газовых пузырьков не оказывает влияние на результаты контроля.