DE2716833A1 - Verfahren und einrichtung zur pruefung der eigenschaften von material in einem behaelter - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur pruefung der eigenschaften von material in einem behaelter

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DE2716833A1 DE19772716833 DE2716833A DE2716833A1 DE 2716833 A1 DE2716833 A1 DE 2716833A1 DE 19772716833 DE19772716833 DE 19772716833 DE 2716833 A DE2716833 A DE 2716833A DE 2716833 A1 DE2716833 A1 DE 2716833A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Technik der automatischen Kontrolle und Überwachung von technologischen Parametern in Produktionsprozessen verschiedener Industriezweige mittels akustischer Schwingungen, insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle der Eigenschaften von in einem Behalter eingeschlossenem Stoff sowie eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens.
Die Erfindung kann in automatischen Steuerungssysterner für hydrometallurgische und Aufbereitungsprozesse in der Eisen- und Nichteisenmetallurgie, in der chemischen, Erdöl- und Nahrungsmittelindustrie sowie in anderen Industriezweigen zur automatischen kontaktlosen Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in Behältern benutzt werden.
530-0802/1 P.68271-E-61
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Die zu überwachenden Produktionsprozesse können durch verschiedene Faktoren gekennzeichnet sein, welche die Eigenschaften von Medien destabilisieren und bestimmte Störungen und Schwierigkeiten beim Einsatz von Mitteln zur Kontrolle der Stoffeigenschaften verursachen. Bei mehreren Produktionsprozessen gehören zu solchen Faktoren die inkonstante oder erhöhte Dämpfung akustischer Schwingungen in dem zu kontrollierenden Stoff, unstabile Dielektrizitäts konstante, die Vermengung der zu kontrollierenden Flüssigkeit mit Luftbläschen, instabile Konzentration von schwebenden festen Teilchen in der Flüssigkeit.
Die wichtigste Forderung, die an die Verfahren und Einrichtungen zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern befindlichen Stoffen, z.B. zur Kontrolle der Konzentration von flüssigen Lösungen gestellt wird, ist die möglichst große Reduzierung des Einflusses solcher destabilisierenden Faktoren auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Kontrolle. Weiterhin werden eine ausreichende Empfindlichkeit der Kontrolle, ihre Sicherheit für das Bedienungspersonal, einfacher Aufbau der Kontrolleinrichtung sowie ihr geringer Handelspreis gefordert.
Für die Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen, die sich in Behältern befinden, können verschiedene Verfahren und Einrichtungen zu ihrer Realisierung benutzt werden, die auf verschiedenen physikalischen Prinzipien beruhen
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und nach ihren technologischen Merkmalen in zwei Gruppen eingeteilt werden: Sonden- und kontaktlose Verfahren und Geräte. Bei der ersten Gruppe werden die zur Aufnahme der Information über den zu kontrollierenden Stoff bestimmten Fühlorgane in das Innere des den Stoff enthaltenden technologischen Behälters eingeführt und treten mit diesem Stoff in Kontakt. Bei der zweiten Gruppe befinden sich die Pühlorgane außerhalb des Behälters und sind der Einwirkung des zu kontrollierenden Stoffes nicht ausgesetzt.
Bekannt sind z.B ein zur ersten Gruppe gehörendes fiese nanzverfahren und eine entsprechende Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen nach der JA-PS 2600/66. Bei diesem Verfahren werden im Behälter ein Ultraschallstrahler und ein Reflektor in einem bestimmten Abstand vom Strahler angeordnet. Zwischen dem Strahler und dem fieflektor bildet sich eine stehende Ultraschallwelle, deren Frequenz von den Eigenschaften des Stoffes abhängt, in dem sich der Ultraschallstrahler und der Reflektor befinden. Außer dem Ultraschallstrahler und dem Reflektor gehören zur Einrichtung, die dieses Verfahren realisiert, ein mit dem Ultraschallstrahler elektrisch verbundener breitbandiger elektrischer Generator und ein Registriergerät, das die Frequenzänderungen bei der akustischen Selbsterregung der zwischen dem Ultraschallstrahler und dem Reflektor liegenden Stoffschicht registriert.
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Bei der Kontrolle der Eigenschaften von zähflüssigen Medien mit schwebenden festen Teilchen weisen aber dieses Verfahren und diese Einrichtung infolge der am Ultraschallstrahler und Reflektor anhaftenden Teilchen eine niedrige Zuverlässigkeit und Genauigkeit auf.
Bei einem bekannten, zur ersten Gruppe gehörenden kapazitiven Verfahren und einer entsprechenden Einrichtung (vgl. z.B. die Zeitschrift "Automatisierungsgeräte und -mittel", Moskau, 1962, Nr. 7, S. 439...440) wird im Behälter ein aus zwei Platten (oder Stäben) mit freiem Zwischenraum bestehendes Fühlorgan angeordnet und die Kapazität dieses Fühlorgans gemessen, die von der Dielektrizitätskonstante des den Zwischenraum füllenden Mediums abhängig ist. Nach dem gemessenen Kapazitätswert bestimmt man die zu kontrollierenden Eigenschaften des Stoffes im Behälter. Neben dem kapazitiven Ii'hl organ e-ithält die zur Eealisierung dieses Verfahrens dienende Einrichtung noch ein Gerät zur Registrierung von Änderungen der Fühlerkapazität, die sich bei Änderungen der.zu kontrollierenden Stoffeigenschaft ergeben.
Nachteilig bei diesem Verfahren und dieser Einrichtung zur Kontrolle der Stoffeigenschaften ist ihre niedrige Zuverlässigkeit, die durch Instabilität der Dielektrizitätskonstante von Medien und Änderung des Zwischenraumes im Fühler, d.h. seine Kapazitätsänderung infolge anhaftender Teilchen bedingt ist.
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Es ist auch ein zur ersten Gruppe gehörendes Impedanzmeßverfahren und eine entsprechende Einrichtung zur Kontrolle von Stoffeigenschaften (z.B. nach dem US-PS 3246546, Klasse 73-290) bekannt.
Bei diesem Verfahren wird die elektrische Impedanz eines im Behälter angeordneten Ultraschallstrahlers gemessen, deren Größe sich je nach den Eigenschaften des den Strahler umschließenden Stoffes ändert. Die zur Verwirklichung dieses Verfahrens bestimmte Einrichtung enthält einen Ultraschallstrahler, einen mit diesem Strahler verbundenen elektrischen Schwingungsgenerator und ein Gerät zur Registrierung der elektrischen Strahlerimpedanz.
Diese Verfahren und die Einrichtung sind aber durch geringe Genauigkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften sowie durch ungenügende Zuverlässigkeit der Kontrolle gekennzeichnet. Diese Mängel ergeben sich infolge geringer Änderungen der elektrischen Strahlerimpedanz, die durch unterschiedliche Bedämpfung des Strahlers durch das Medium bei Änderungen der Eigenschaften dieses Mediums hervorgerufen werden.
Ein gemeinsamer Mangel aller drei beschriebenen Verfahren und Einrichtungen der ersten Gruppe besteht außerdem darin, daß die Fühlorgane im Inneren des Behälters angeordnet werden müssen, uobei der technologische Prozeß für Montage, Wartung und Reparatur der Einrichtung unter-
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brochen werden muß,Außerdem sinken die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit solcher Einrichtungen rapide in den Fällen, wenn die Behälter chemisch aggressive Flüssigkeiten enthalten.
Von diesen Mangeln sind die Verfahren und die Einrichtungen der erwähnten zweiten Gruppe frei.
Bekannt sind ein zur erwähnten zweiten Gruppe gehörendes Isotopenverfahren und eine entsprechende Einrichtung zur Kontrolle von Stoffeigenschaften, z.B. der Konzentration von wäßrigen Lösungen (beschrieben z.B. im Buch von I.W. Butassow "Automatische Meß-, Kontroll- und Regelgeräte" , Verlag für erdöl- und erdbrennstofftechnische Literatur, Leningrad, 1958)·
Bei diesem Verfahren wird die sich bei Änderungen der Eigenschaften von Stoffen in Behältern ergebende unterschiedliche Absorption der radioaktiven Strahlung bestimmt, die den technologischen Behälter quer zu seiner Achse durchdringt. Die zur Realisierung dieses Verfahrens bestimmte Einrichtung enthält eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsempfänger, die an verschiedenen Seiten der Beh^älteraußenflache angeordnet werden, sowie ein mit dem Empfänger verbundenes Registriergerät.
Die Mängel dieses Verfahrens und dieser Einrichtung, die zur Bestimmung von Trennflächen der Medien benutzt
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werden, bestehen in ihrer ungenügenden Genauigkeit, ihrem komplizierten Aufbau, in hohen Kosten der Einrichtung sowie in der eventuellen Bestrahlungsgefahr für das Bedienungspersonal .
Bei einem anderen Verfahren zur Kontrolle von Eigenschaften der in Behältern befindlichen Stoffe (vgl. z.B. das US-PS 3213438, Klasse 340-244) werden impulsförmige akustische Schwingungen formiert, die in den zu kontrollierenden Stoff durch die Wand des diesen Stoff enthaltenden Behälters in der Normalenrichtung zu dieser Wand periodisch eingeführt werden. Die durch die Behälterwand eindringenden akustischen Signale werden empfangen unc zum elektrischen Signal umgeformt, das die Information übei die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt.
Beim zuletzt beschriebenen Verfahren beurteilt man die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes nach der Amplitude des elektrischen Signals, deren Änderungen in diesem Falle durch Unterschiede beim Durchgang der akustischen Welle durch den im Inneren des Behälters eingeschlossenen zu kontrollierenden Stoff bedingt sind.
Es ist eine Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen z.B. nach dem SU-Erfinderschein 207459 bekannt, die
einen an einen Impulsgenerator angeschlossenen akusti-
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sehen Wandler enthält, der unmittelbar an die Außenfläche der Behälterwand angebracht wird und akustische Schwingung's impulse formiert, die in den zu kontrollierenden Stoff durch die Behälterwand eingeführt und dann empfangen sowie in elektrische Signale umgewandelt werden. Die letzteren gelangen zum Signaleingang einer Formierungsschaltung, die ein elektrisches Signal mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes liefert. Der Ausgang dieser Schaltung ist mit dem Eingang einer Meßeinheit verbunden, die an ein Gerät zur Registrierung der Amplitude dieses elektrischen Signals angeschlossen ist. Nach der Amplitude erkennt man die Änderungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft.
Bei der Anwendung des letzteren Verfahrens zur Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in Behältern sowie der zur Realisierung des Verfahrens bestimmten Einrichtung in vielen industriellen Prozessen wie bei der bergbautechnischen Aufbereitung, bei hydrometallurgischen und mehreren chemischen Prozessen läßt sich aber die Kontrolle
nicht mit erforderlicher Genauigkeit durchführen, wobei sich bedeutende Fehler sowie ein komplizierter Aufbau der
Einrichtung und ihre hohen Kosten ergeben.
Dies ist dadurch bedingt, daß die in Frage kommenden Behälter große Querschnittsabmessungen von 8 bis 10 m aufweisen, wobei eine starke Beugungsdispersion der
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akustischen Welle und eine starke Abschwächung ihrer Amplitude in der Empfangssone auftreten. Die Verringerung des Beugungseffekts ist durch Vergrößerung der Strahlerabmessungen und der Frequenz der auszustrahlenden Welle möglich, wobei dies wiederum eine große Erhöhung der Leistung des elektrischen Schwingungsgenerators mit entsprechend komplizierterem Aufbau und mit Erhöhung der Kosten dieser Einrichtung erfordert.
Das Vorhandensein von Gasbläschen und festen Teilchen in flüssigen Medien der Behälter führt außerdem zu einer bedeutenden Streuung der sich darin ausbreitenden akustischen Welle und zur Abschwächung der Amplitude der empfangenen Yfelle wobei diese Abschwächung mit Vergrößerung der Behälterabmessungen exponentiell ansteigt. Dadurch ergeben sich große Fehler, in mehreren Fällen wird die praktische Benutzung des Verfahrens und der Einrichtung deswegen unmöglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen zu entwickeln sowie eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen die Benutzung eines Behälterwandabschnitts als Quelle der Information über die Stoffeigenschaften sowie die Ausnutzung des zwischen der Außenfläche der Behälterwand und dem zu kontrollierenden L'iedium entstehenden akustischen
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Impulsnachhalls die Durchführung der Kontrolle von Stoffeigenschaften mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit ermöglichen und eine Vereinfachung des Auibaus der Einrichtung und ihrer Bedienung mit Senkung der Kosten der zu bedienenden Ausrüstung ergeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen, bei dem die geformten akustischen Schwingungsimpulse in den zu kontrollierenden Stoff durch die Wand des diesen Stoff enthaltenden Behälters in der Normalenrichtung zu dieser Wand periodisch eingeführt werden und die durch die Behälterwand eindringenden akustischen Signale empfangen und zum elektrischen Signal umgeformt werden, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt, eriindungsgemäß akustische Signale in Form von verschiedenpoligen Umhüllenden des zwischen der Außenfläche der Behälterwand und dem zu kontrollierenden Stoff Entstehenden akustischen Impulsnachhalls benutzt werden und diese Umhüllenden in der Zone der Einführung der akustischen Schwingungsimpulse empfangen werden.
Die Formierung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt, erfolgt zweckmäßigerweise durch Erfassung der Flache, die zwischen einer Umhüllenden des akusti-
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sehen Irapulsnachhalls und ihrem Nullpegel eingeschlossen ist, sowie durch Ermittlung des Verhältnisses dieser Fläche zum Zeitintervall vorgenommen werden, das dem Zeitabschnitt zwischen zwei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen proportional ist.
Vorteilhaft wird die L'laxima lamp litude der erwähnten Umhüllenden zusätzlich gemessen und sie mit dem Verhältnis der durch diese Umhüllende und ihren Nullpegel begrenzten Fläche zum Zeitintervall verglichen, das dem Zeitabschnitt zwischen zwei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen proportional ist.
Die Formierung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes beinhaltet, erfolgt auch vorteilhaft, indem man an der Vorder- und Hinterflanke einer der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls Abschnitte herauslöst, deren entsprechende Enden auf zwei gegenüber der Maximalamplitude dieser Umhüllenden wenigstens um eine Größenordnung kleineren Aiaplituconriiveaus liegen, und indem man das Zeitintervall zwischc . diesen Abschnitten bestimmt.
Zweckmäßig wird das untere dieser zwei Amplitudenniveaus so eingestellt, d..„ ^3 sich proportional den Änderungen der Maximalamplitude der erwähnten Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls ändert.
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Die Formierung des die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes tragenden elektrischen Signals wird zweckentsprechend durch die Herauslösung aus der Hinteri'lanke einer der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls eines Abschnitts, dessen Enden auf zwei gegenüber der Maximalamplitude dieser Umhüllen den wenigstens um eine Größenordnung kleineren Amplitudenniveaus liegen, die Formierung eines dem herausgelösten Abschnitt entsprechenden elektrischen Impulses, die Formierung elektrischen Referenzimpulses im Zeitpunkt, der einer der Lagen des gebildeten elektrischen Impulses im Betriebsbereich der Kontrolle entspricht, und Kessung des Zeitintervalls zwischen diesen Impulsen vorgenommen.
Die Formierung des erwähnten Eeferenzimpulses wird zweckmäßigerweise mit zeitlicher Verzögerung durchgeführt, die der Änderung der Maximalamplitude der genannten Umhüllenden proportional ist.
Von Vorteil ist außerdem die Bildung des die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes tragenden elektrischen Signals,.bei der aus der Hinterflanke einer Umhüllenden des akustischen Impulsnuchhalls ein Abschnitt herausgelöst wird, dessen Länge ungefähr der doppelten Durchlaufzeit des akustischen Schwingungsimpulses bei seinem Durchgang durch die Behälterwand entspricht und der von der Vorderflanke dieser Umhüllenden um einen
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Abstand entfernt ist, der wenigstens ein um eine Größenordnung längeres Vielfaches der doppelten Durchlauf zeit des akustischen Schwingungsimpulses bei seinem Durchgang durch die Behälterwand darstellt, und bei der die Maximalamplitude der Umhüllenden im erwähnten Abschnitt ermittelt wird.
Dabei wird auch zweckmäßig ein zusätzlicher Abschnitt der erwähnten Umhüllenden zwischen ihrem Hauptabschnitt und der Vorderflanke herausgelöst, der von dem Hauptabschnitt dieser Umhüllenden um eine Größe entfernt ist, die ein Vielfaches der doppelten Behälterwand-Durchlaufzeit des akustischen Schwingungsimpulses ist, und die Maximalamplituden der Umhüllenden im erwähnten Hauptabschnitt und Zusazabschnitt verglichen.
Die Formierung des elektrischen Signals mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes .wird auch vorteilhaft durch Ermittlung des Vorzeichens des zwischen den Vorderflanken der zwei verschiedenpoligen Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls liegenden Zeit Intervalls durchgeführt.
Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen mit einem an einen Impulsgenerator angeschlossenen akustischen WA
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der unmittelbar an der Außenfläche der Behälterwand angeordnet wird und akustische Schwingungsimpulse erzeugt, die in den zu kontrollierenden Stoff durch die Behälterwand eindringen und dann empfangen und in akustische Signale umge- · wandelt werden, die dem Signaleingang eines Informationssignalformers zugeführt werden, der das Signal mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes formiert und dessen Ausgang mit dem Eingang einer Meßeinheit elektrisch verbunden ist, und die letztere an ein Registriergerät angeschlossen ist, - erfindungsgemäß eine Reihenschaltung von Baueinheiten verwendet wird, die eine Zeitverzögrungseinheit zur Verzögerung elektrischer Impulse enthält, deren Eingang am Ausgang des Impulsgenerators liegt, und einen Selektorimpulsgenerator sowie einen Selektorverstärker zur Verstärkung akustischer Signale aufweist, dessen Signaleingang mit dem akustischen Wandler verbunden ist, und diese Reihenschaltung den Empfang und die Umwandlung akustischer Signale mit Hilfe des erwähnten akustischen Wandlers ermöglicht, wobei für die Demodulation der Umhüllenden des zwischen der Außenfläche der Behälterwand und dem zu kontrollierenden Stoff entstehenden akustischen Impulsnachhalls ein Hüllkurvendemodulator verwendet wird, bei dem der Eingang an den Ausgang des Selektorverstärkers angeschlossen wird, der Ausgang mit
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dem Signaleingang des Informationssignalformers elektrisch verbunden wird und der die Benutzung der erwähnten Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls ermöglicht.
Zweckmäßig wird der Informationssignalformer auf der Basis eines Integrators für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls (eines Hüllkurvenintegrators) ausgeführt.
In der Einrichtung ist die Benutzung eines Spitzendetek tors für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls zweckmäßig, dessen Eingang an den Ausgang des Hüllkurvendemodulators des akustischen Impulsnachhalls angeschlossen wird und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Meßeinheit elektrisch verbunden wird, wobei die Meßeinheit nach einer Differentialschaltung aufgebaut wird.
Die Einrichtung kann auch einen Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls enthalten, dessen Eingang an den Ausgang des erwähnten Hüllkurvendemodulators des akustischen Impulsnachhalls angeschlossen wird, sowie eine Divisionseinheit für elektrische Signale haben, bei der die Eingänge an die Ausgänge des erwähnten Spitzendetektors für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls sowie des Hüllkurvenintegrators dieses Nachhalls und der Ausgang an den genannten Eingang der Meßeinheit angeschlossen werden, und mit einem Referenzsignalformer ausgestattet sein, dessen Ausgang am zweiten Eingang der Meßeinheit liugt, wobei die Meßeinheit nach einer Differentialschaltung aufgebaut wird.
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In der Einrichtung ist dio Anwendung einer Schaltung zur Begrenzung der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln zweckmäßig, die einen elektrischen Impuls formiert, bei dem die Vorder- und die Hinterflanke den zwei Abschnitten der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls entsprechen, deren Enden auf zwei Amplitudenniveaus liegen, wobei der Eingang der erwähnten Begrenzerschaltung an den Ausgang des genannten Hüllkurvendemodulators des akustischen Impulsnachhalls und der Ausgang an den Eingang des Informationssignalformers ange schlossen werden, dessen Funktion eine Einheit zur Messung der Dauer elektrischer Impulse erfüllt.
Die Einrichtung kann auch einen Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls (einen Hüllkurven-Spitzendetektor) zur Einstellung des unteren Amplitudenniveaus der erwähnten herausgelösten Hüllkurvenabschnitte des akustischen Impulsnachhalls enthalten, wobei der Eingang des Spitzendetektors an den Ausgang des erwähnten Hüllkurvendemodulators des akustischen Impulsnachhalls angeschlossen wird und der Ausgang mit dem gesteuerten Eingang der Schaltung zur Begrenzung der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln elektrisch verbunden wird.
In der Einrichtung kann der Informationssignalformer eine Schaltung zur Begrenzung der Umhüllenden des akusti-
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sehen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln zur Herauslösung eines Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls sowie eine mit dieser Begrenzerschaltung in Koiho geschaltete Differenzierschaltung enthalten, die einen dem erwähnten herausgelösten Abschnitt der Hüllkurvenhinterflanke entsprechenden elektrischen Impila formiert, wobei der Eingang der Begrenzerschaltung als Eingang des Informationssignalformers und der Ausgang der Differenzierschaltung als Ausgang dieses Informations signalforme rs dienen, und wird eine Einheit zur zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse (Zeitverzögerungs— einheit) benutzt, die zur Formierung eines elektrischen Referenzimpulses bestimmt ist und mit ihrem Eingang an den Ausgang des erwähnten Impulsgenerators, mit ihrem Ausgang aber an den zweiten Eingang der Meßeinheit angeschlossen wird, wobei als Meßeinheit eine Schaltungsanordnung zur Messung von Zeitintervallen benutzt wird.
Zweckmäßig ist die Ausstattung der Einrichtung mit einem Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls (Hüllkurven-Spitzendetektor), dessen Eingang an den Ausgang des erwähnten Ilüllkurvendeuiodulators angeschlossen vdrd, sowie mit einer Einheit zur Steuerung der zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse, deren Eingang mit dem Ausgang des Spitzendetektors elektrisch verbunden wird
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und deren Ausgang an den Steuereingang der Zeitverzügerungseinheit angeschlossen wird.
In der Einrichtung kann der InformationssignaIfcrmer zwecks Herauslösung eines Abschnitts der Hinterflanke einer Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls eine Reihenschaltung enthalten, die eine zweite Zeitverzögerungseinheit zur Verzögerung elektrischer Impulse, einen zweiten Selekt/orimpulsgenerator und einen SelektxOrverstärker zur Verstärkung der Amplitude der erwähnten Umhüllenden umfaßt, und kann mit einem Spitzendetektor für den herausgelösten Abschnitt der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls ausgestattet sein, dessen Eingang an den Ausgang des Selektroverstärkers angeschlossen wird, wobei der Eingang der zweiten Zeitverzögerungseinheit mit dem Ausgang des Impulsgenerators verbunden wird und als Steuereingang des InformationssignaIfonners dient, bei dem der Signaleingang durch den Signaleingang des Selektorverstärkers zur Verstärkung der Hüllkurvenamplitude des akustischen Irapulsnachhalls und der Ausgang durch den Ausgang des Spitzendetektors gebildet werden.
Zweckmäßig ist die Ausstattung der Einrichtung mit einer Reihenschaltung, die eine dritte Zeitverzögerungseinheit zur Verzögerung elektrischer Impulse, einen dritten Selektorimpulsgenerator, einen zweiten Selektorverstärker zur Verstärkung der Hüllkurvenamplitude des akustischen
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Inipulsnachhalls zwecks Ii,.-'auslösung eines zusätzlichen Abschnitts der Hinterflc:.V.:e der erwähnten Umhüllenden umfaßt, der zwischen dem genannten Hauptabschnitt der Umhüllenden und ihrer Vorderflanlce liegt, sowie einen zweiten Spitzendetektor für den herausgelösten zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls enthält, wobei der Eingang der dritten Zeitverzügerungseinheit an den Ausgang des Impulsgenerators geschaltet ist, der Signaleingang des zweiten Selektroverstärkers am Ausgant des Hüllkurvendemodulators liegt und der Ausgang des zweiten Spitzendetektors mit dem zweiten Eingang der nach der Differentialschaltung aufgebauten Meßeinheit verbunden ist.
Die Einrichtung kann auch eine Reihenschaltung von Bausteinen enthalten, <ti· eine dritte Zeitverzögerungseinheit zur Verzögerung elektrischer Impulse, einen dritten Selektorimpulsgenirator, einen zweiten Selektorverstärker für die Hüllkurv.aamplitude des akustischen Impulsnachhalls umfaßt, der zur Heraualb'sung eines zwischen den erwähnten Hauptabschnitt ior Umhüllenden u. 1 ihrer Hinterflanke liegenden zusätzlichen Abschnitts aiM der Hinterflanke dieser Umhüllenden bestimmt ist, sowie inen zweiten Spitzendetektor für den aerauegelösten zusatz leben HUllkurvenabachnitt des akustik nen Impulsnachhalle t ..'weist, wobei der Hingang der dritten Zeitverzögerungseinbeit an den Ausgang de* Impulsgenerators und der SignaIeingang des aweiten Selektoiverstärkers an den Ausgang des HUllkurvendeaodulators ange-
BAD ORIGINAL
schlossen werden, und außei-dem kann die Einrichtung eine Divisionseinheit für elektrische Signale enthalten, deren Eingänge mit den Ausgängen des ersten und des zweiten Spitzendetektors für die erwähnten herausgelösten Hüllkurvenabschnitte des akustischen Impulsnachhalls verbunden werden und deren Ausgang an den erwähnten Eingang der Meßeinheit angeschlossen wird, sowie einen Eeferenzsignalformer haben, dessen Ausgang an den zweiten Eingang der nach einer Differentialschaltung ausgeführten Meßeinheit geschaltet wird.
In der Einrichtung wird zweckentsprechend ein Nonninpulsformer als Informationssignalformer benutzt, in den die Formierung eines der Vorderflanke der Umhüllenden dos akustischen Impulsnachhalls entsprechenden genormten elektrischen Impulses erfolgt, sowie eine Reihenschaltung von Baueinheiten vorgesehen, die einen zweiten Hüllkurvendemodulator für die zweite Umhüllende des akustischen Impul3nachhalls enthält, dessen Eingang an den Ausgang des erwähnten Se lektorverstärkers geschaltet wird, sowie einen zweiten Normimulsformer zur Formierung eines der Vorderflanke der zweiten Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls entsprechenden genormten elektrischen Impulses aufweist, wobei der Ausgang des zweiten Normimpulsformer3 an den zweiten Eingang der Meßeinheit angeschlossen wird, die
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hierbei als Baueinheit zur Messung der Zeitdifferenz bei der Formierung von genci-uten elektrischen Impulsen ausgeführt wird, die den Vorderflanken der beiden verschiedenpoligen Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls entsprechen.
Das beschriebene Verfahren und die vorgeschlagene Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in Behältern ergeben gegenüber den bekannten Verfahren und Einrichtungen eine Reihe von Vorteilen.
Das Verfahren und die Einrichtung ermöglichen eine bedeutende Verringerung von Fehlern bei der Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in Behältern und führen somit zur Erhöhung der Genauigkeit und der Glaubwürdigkeit der Kontrolle.
Erstens schließt dieses Verfahren bei der Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern befindlichen Stoffen vollkommen die Fehler aus, die durch die Beugungsdispersion der akustischen Welle in den zu kontrollierenden Stoffen in Behältern hervorgerufen werden, da die Registrierung der sich in diesen Stoffen fortpflanzenden Welle entfällt. Bei den akustischen Schwingungen aber, die sich in der Behälterwand fortpflanzen und gemäß der Erfindung registriert werden, tritt der Beugungseffekt bedeutend schwächer in Erscheinung und übt praktisch keinen Sinfluß auf die Genauigkeit der Kontrolle aus.
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Zweitens beseitigt das Vorgeschlagene Verfahren vollkommen die Fehler, die sich durch starke Dämpfung der akustischen Welle in den zu kontrollierenden Stoffen ergeben. Dies wird dadurch erreicht, daß bei diesem Verfahren als akustisches Signal für die Beurteilung der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls benutzt wird, der zwischen der Außenfläche der Behälterwand und dem zu kontrollierenden Stoff entsteht, wobei die Kennwerte dieser Umhüllenden von der Dispersion der akustischen Welle in den in Behältern eingeschlossenen Stoffen, z.B. in flüssigen Lösungen unabhängig sind.
Der Aufbau der zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens bestimmten Einrichtung wird wesentlich vereinfacht , da sich die Möglichkeit ergibt, einen kleineren akustischen Wandler zu verwenden, die Leistung des elektrischen Schwingungsgenerators bedeutend herabzusetzen und akustische Schwingungen mit Hilfe desselben akustischen Wandlers zu empfangen. Dies wird dadurch möglich, daß die Notwendigkeit entfällt, die Leistung der akustischen Welle für ihren Durchgang von großen industriellen Behältern stark zu erhöhen, wie dies bei den bekannten Einrichtungen der Fall ist. Dieser Vorteil ergibt sich auch daraus, daß der Empfang der akustischen Signale mit dem gleichen zur Erzeugung von akustischen Schwingungen bestimmten akustischen Wandler und in der gleichen Zone erfolgt, in der die
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akustischen Impulsschwingungen in die Wand des Behälters mit dem zu kontrollierenden Stoff eingeführt werden.
Weitere Ziele und Vorteile des Verfahrens zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen und der zur Verwirklichung dieses Verfahrens bestimmten Einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den beigefügter Zeichnungen. Hierbei zeigen
Fig. 1 die vorgeschlagene Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 Diagramme at b, c, d, e, in denen auf der Abszissenachse die Zeit und auf der Ordinatenachse die Amplituden des vom Impulsgenerator erzeugten elektrischen Schwingungsimpulses, der Selektorimpulse, der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls und des elektrischen Informationssignals abgetragen sind;
Fig· 3 die Einrichtung nach Fig. 1 mit einem Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls in der elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 die Einrichtung nach Fig. 1 mit einem Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls, einer Divisionseinheit für elektrische Signale und einem ReferenzslenaIformer in der elektrischen Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung;
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Fig. 5 die Einrichtung nach Fig. 1 mit einer Begrenzerschaltung zur Begrenzung der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln, einem Informationssignalformer und einem Referenzsignalformer in der elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 6 die Einrichtung nach Fig. 5 mit einem Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls zur Steuerung des unteren Amplitudenpegels in der erwähnten Hüllkurven-Begrenzerschaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 die Einrichtung nach Fig. 1 mit der Hüllkurven-Begrenzerschaltung zur Begrenzung der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls, mit einer Differenzierschaltung, einer Zeitverzögerungseinheit zur Verzögerung elektrischer Impulse und einer Zeitintervall-Meßschaltung in der elektrischer Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung.
Fig. 8 die Einrichtung nach Fig. 7 mit dem Spitzendetektor für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls und einer Einheit zur Steuerung der zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse in der elektrischen Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung;
Fig. 9 die Einrichtung nach Fig. 1 mit elektronischem Kanal zur Herauslösung eines Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls und einem Spitzendetektor für diesen Abschnitt im Informationssigna If ormer der elektrischen Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung;
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Fig. 10 die Einrichtung nach Fig. 9 mit einem zusätzlichen elektronischen Kanal zur Herauslösung eines zweiten Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalle, mit einem Detektor für diesen Abschnitt und einem Differential-Meßkanal in der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung;
Fig. 11 die Einrichtung nach Fig. 9 niit dem zusätzlichen elektronischen Kanal zur Herauslösung des zweiten Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls, mit dem Spitzendetektor für diesen Abschnitt, der Divisionseinheit für elektrische Signale und . dem Differential-Meßkanal in der elektrischen Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung;
Fig. 12 die Einrichtung nach Fig. 1 mit zwei Normimpuls formern zur Formierung genormter elektrischer Impulse aus den Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls und mit einer Baueinheit zur Messung der Zeitdifferenz bei der Formierung von genormten elektrischen Impulsen in der elektrischen Schaltung der Einrichtung, gemäß der Erfindung;
Fig. 13 Diagramme a, b, c, d, e, f, in denen auf der Abszissenachse die Zeit und auf der Ordinatenachse die Amplituden des vom Generator erzeugten elektrischen Schwingungsimpulses, der Umhüllenden des akustischen Impulenachhalls mit zwei Amplituden-Begrenzungsniveaus, eines beiderseitig begrenzten Impulses, eines Signals am Ausgang dee
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Spitzendetektors für diese Umhüllende, des Informationssignals und des registrierten Signals abgetragen sind;
Fig. 14 Diagramme a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k mit dem vom Generator erzeugten elektrischen Schwingungsimpuls, der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls mit zwei Amplituden-Begrenzungsniveaus, dem beiderseitig begrenzten Impuls, den in der Differenzierschaltung entstehenden Spannungs-Nadelimpulsen, dem Ausgangsimpuls der Diriorunziorochaltun^, dom oi^nul um Auußan^; dou Upltzondotektors, dem Impuls mit vorgegebener Dauer, den Spannungs- -Nadelimpulsen, die in der Differenzierschaltung formiert werden, dem elektrischen Referenzimpuls, dem die Information tragenden Impuls und dem elektrischen Informationssignal;
Fig. 15 Diagramme a, b, c, d, e, f, g, h, i mit dem vom Generator erzeugten elektrischen Schwingungsimpuls, der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls, dem ersten Selektorimpuls, einem Impuls, der dem ersten herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke der erwähnten Umhüllenden entspricht, dem elektrischen Informationssignals am Ausgang des Spitzendetektors, dem elektrischen Referenzsignal mit der Amplitude, die der MaximalampIitude der Umhüllenden proportional ist, dem zweiten Selektorimpuls, dem Impuls, der dem zweiten herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke der Umhüllenden entspricht, der Gleichspannung am Ausgang des Spitzendetektors;
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Fig. 16 Diagramme a, b, c, d, e, f, g mit dom vom Generator erzeugten elektrischen Schwingungsimpuls, der ersten Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls und dem dieser Umhüllenden entsprechenden genormten elektrischen Impuls, der zweiten Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls und dem dieser Hüllkurve entsprechenden genormten elektrischen Impuls und den Rechteckimpulsen, deren Dauer durch die Zeitdifferenz bei der Formierung von genormten Impulsen bestimmt wird.
Die vorgeschlagene Einrichtung zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen enthält · einen an den Impulsgenerator 1 angeschlossenen akustischen Wandler 2 (Fig. 1), der unmittelbar an der Außenfläche der Behälterwand 3 angeordnet ist.
In der Ausführungsvariante der Einrichtung, die nachstehend beschrieben wird, dient als akustischer Wandler ein piezoelektrischer Wandler (vgl. z.B. das USA-Patent Nr. 2931233). Der Impulsgenerator 1 ist nach einer Stoßerregung sschaltung aufgebaut, die z.B. im Buch von N.I. Brashnikow "Ultraschallverfahren", Moskau, Verlag "Energie", 1965, S. 146...149 beschrieben ist.
Unter Einwirkung der vom Generator 1 erzeugten elektrischen Schwingungsimpulse 4 formiert der akustische Wandler 2 akustische Schwingungsimpulse 5» die in den zu kontrollierenden Stoff 6 durch die Behälterwand 3 eingeführt und dann
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empfangen und in akustische Signale 7» 8 umgewandelt werden.
Zur näheren Erläuterung des vorgeschlagenen Verfahrens der Kontrolle von Eigenschaften der in Behältern eingeschlossenen Stoffe sind in Fig. 2 Zeitdiagramme a, b, c, d, e dargestellt.
Das Diagramm "a" (Fig. 2) mit der auf der Ordinatenachse abgetragenen Amplitude des elektrischen Schwingungsimpulses 4 zeigt das durch mehrfache Reflexion der akustischen Schwingungsimpulse 9 (Fig. 1) bedingte Signal 7· Infolge der mehrfach reflektierten akustischen Schwingungsimpulse 9 (Fig. 1) entsteht zwischen der Außenfläche der Behälterwand 3 und dem zu kontrollierenden Medium 6 der akustische Impulsnachhall. Das Signal 8 (Fig. 2) ist durch den von der gegenüberliegenden Seite der Innenfläche der Behälterwand 3 reflektierten akustischen Schwingungsimpuls 10 bedingt, welcher den zu kontrollierenden Stoff 7 zweimal durchläuft. Die erwähnten Signale 7 und 8 liegen im zeitlichen Abstand T (Fig. 2, Diagramm "a") bzw. T-*T1 vom Beginn der Einführung des akustischen Schwingungsimpulses 5 in die Wand 3.
In der Einrichtung ist eine Reihenschaltung 11 (Fig. 1 vorgesehen, die im allgemeinen zum Empfang und zur Umwandlung der akustischen Signale 7 bestimmt ist, in denen die Information über den zu kontrollierenden Stoff 6 enthalten
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ist. Lie Reihenschaltung 11 enthält eine Zeitverzögerungseinheit 12 zur zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse um die Zeit i-^- L (Fig. 2, Diagramm "b") , deren Eingang am Ausgang des Impulsgenerators 1 (Fig. 1) liegt, einen Selektorimpulsgenerator 13, dessen Selektorimpulse 14 die Dauer T-} £ M 1TK, haben (Fig. 2, Diagramm "b" mit der auf der Ordinatenachse abgetragenen Amplitude des Impulses 14) sowie einen Selektorverstärker 15 (Fig. 1) für akustische Signale, dessen Signaleingang an den akustischen Wandler 2 angeschlossen ist. Bei dieser schaltungstechnischen Lösung gewährleistet die Reihenschaltung 11 die Trennung der akustischen Signale 7 vom akustischen Signal 8 und von den Impulsen 4 des Generators 1.
In der betreffenden AusführungsVariante der Erfindung ist dem Selektorimpulsgenerator die Schaltung eines Rechteckimpulsformers und dem Selektorverstärker eine bekannte Schaltung (z.B. nach dem Buch von N.I. Brashnikow "Ultraschall-Phasenmessung", Moskau, Verlag "Energie", 1968, S. 163...164, Bild 4, 5) zugrunde gelegt.
Die Einrichtung enthält auch einen Hüllkurvendemodulator 16 für eine der Umhüllenden 1? oder 18 des akustischen Impulsnachhalls (Fig. 2, Diagramm "c" bzw. "d", auf deren Ordinatenachsen die Amplituden dieser Umhüllenden 17 bzw. 18 abgetragen sind). Der Eingang des Hüllkurvendemodulators 16 ist an den Ausgang des Selektorverstärkers 15 angeschlos-
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sen, während sein Ausgang am Signaleingang des Informationssigna If ormers 19 liegt, der das elektrische Informationssignal 20 liefert. Der Hüllkurvendemodulator ermöglicht die Benutzung der erwähnten Umhüllenden 17 oder 18 als akustisches Signal.
Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung nur eine der Umhüllenden, und zwar die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls benutzt. In der betreffenden Ausführungsvariante der Einrichtung ist der Hüllkurvendemodulator 16 als Dioden-Demodulatorschaltung aufgebaut (vgl. z.B. das Buch von N.I. Brashnikow "Ultraschall-Phasenmessung", Moskau, Verlag "Energie", 1968, S. 179, Bild 4.10).
Die Formierung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt, erfolgt auf verschiedene Weise.
Einer der Wege hierzu ist die Bestimmung der Fläche, die durch eine der Umhüllenden (17) des akustischen Impulsnachhalls und den Nullpegel dieser Umhüllenden begrenzt ibt, und dann die Ermittlung des Verhältnisses dieser Fläche zum Zeitintervall, das dem Zeitabschnitt T (Fig. 2, Diagramm "a") zwischen zwei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen 5 (Fig. 1) proportional ist. Hierbei wird der Signalformer I9 für das elektrische Informationssignal 20 (Fig. 2, Diagramm "e" mit der auf der Ordinatenachse abgetragenen Amplitude des Signals 20) als Hüllkur-
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venintegrator 21 (Fig. 1) für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls ausgeführt, dessen Eingang mit Hilfe < des Emitterfolgers 22 mit dem Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 für diese Umhüllende 17 elektrisch verbunden wird und dessen Ausgang an den Eingang der Meßeinheit 23 göschaltet wird, die ihrerseits an ein Registriergerät 24 angeschlossen ist.
In der vorliegenden Ausführungsvariante der Einrichtung ist der Integrator 21 nach einer bekannten resistiv- -kapazitiven Schaltung aufgebaut (vgl. z.B. das franzüsischc Patent Nr. 2087703, Fig. 1).
Je nach der gewünschten Form der Information über den zu kontrollierenden Stoff kann das Registriergerät 24 als Digitalzähler, Schreiber oder Relais ausgeführt werden. In dieser Ausführungsvariante wird ein bekanntes Schreibgerät (vgl. z.B. das USA-Patent Nr. 3345861) benutzt, und der Meßeinheit 23 liegt eine Schaltung zugrunde, die das Informationssignal in eine Gleichspannung mit größerer Amplitude umsetzt.
Zur Verringerung der Fehler, die bei der Kontrolle der Stoffeigenschaften infolge der Instabilität der Amplitude des durch die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungimpulses 5 entstehen, mißt man zusätzlich die Maximalamplitude U (Fig. 2, Diagramm "c") der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls und vergleicht man diese
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Amplitude mit dem Verhältnis der durch die Umhüllende 17 und ihren Nullpegel begrenzten Fläche zum Zeitintervall, das dem Zoitabsohnitt T (Diagramm "a") awl3Chen zwei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen 5 (Fig. 1) proportional ist. Zu diesem Zweck ist in der Einrichtung ein Spitzendetektor 25 (Fig. 3) für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls vorgesehen, der ein der Maximalamplitude U dieser Umhüllenden 17 spannungsmäßig entsprechendes elektrisches Signal 26 formiert. In der vorliegenden Ausführungsvariante der Einrichtung ist der Spitzendetektor 25 nach einer bekannten resistiv-kapazitiven Schaltung aufgebaut (vgl. z.B. das Buch von N.I. Brashnikow "Ultraschall-Phasenmessung", Moskau, Verlag "Energia", 1968, S. 17...19» Bild 2,4).
Der Eingang dieses Spitzendetektors 25 liegt am Ausgang des Hullkurvendemodulators 16, während sein Ausgang mit dem zweiten Eingang der Meßeinheit 23 über einen zur Formierung dee elektrischen Referenzsignals 28 dienenden Emitterfolger 27 mit geregeltem Ausgang elektrisch verbunden ist, wobei die Meßeinheit 23 nach einer Differentialschaltung aufgebaut ist.
Die beschriebene Einrichtung ermöglicht die Beseitigung der Nulldrift beim Registriergerät 24, die durch die erwähnte Instabilität der Amplitude des in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulses 5 hervorgerufen wird.
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Kleinere Änderungen der Empfindlichkeit der Messung von Stoffeigenschaften, die durch die erwähnte Amplitudeninstabilität des Impulses 5 bedingt sind, erreicht man in einer anderen Variante der Einrichtung, die in der Hauptsache dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnlich aufgebaut ist.
Der Unterschied liegt nur darin, daß außer dem erwähnten Spitzendetektor für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls mit dem am Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 für diese Umhüllende 17 liegende Eingang in" der Einrichtung eine Divisionseinheit 29 (Fig. 4) für elektrische Signale verwendet wird, deren Eingänge an die Ausgänge des Spitzendetektors 25 für die Umhüllende 17 und des Hüllkurvenintergrators für diese Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls angeschlossen sind und deren Ausgang am ersten Eingang der Meßeinheit 23 liegt. Die Einrichtung weist auch einen Referenzsignalformer 30 auf, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Meßeinheit 23 verbunden ist, wobei die Meßeinheit 23 eine Differentialschaltung darstellt.
In dieser Ausführungsvariante der Einrichtung ist die Divisionseinheit 29 nach einer bekannten Synchron-Folgeschaltung aufgebaut (vgl. z.B. das Buch von N.I. Brashnikow •'Ultraschallverfahren", Verlag "Energia", Moskau, 1965, S. 223, 224, Bild 5.11).
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Die Formierung des die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes tragenden elektrischen Signals kann auch vorgenommen werden, indem man aus der Hinterflanke einer Umhüllenden (17) des akustischen Im.-pulsnachhalls Abschnitte herauslöst, deren entsprechende Enden auf zwei gegenüber der Maximalamplitude dieser Umhül-i lenden 17 wenigstens um eine Größenordnung kleineren Amplitudenniveaus liegen, und indem man das Zeitintervall ^ zwischen diesen Abschnitten bestimmt.
Dieses Prinzip wird in einer anderen Variante der Einrichtung realisiert, die ähnlich der Ausführung nach Fig. 1 aufgebaut ist.
Der Unterschied dieser Variante der Einrichtung liegt nur darin, daß sie eine Schaltung 31 (Fig· 5) zur Begrenzung der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln enthält. Diese Hüllkurven- -Begrenzerschaltung 31 formiert einen elektrischen Impuls 32 mit der Dauer £ und der Amplitude U,.. Die Vorderflanke und die Hinterflanke dieses Impulses 32 entsprechen den zwei Abschnitten der Umhüllenden 17 des akustischen Impulcnachhalls, deren Enden auf den erwähnten zwei Amplitudenpegeln liegen, sowie den Zeitpunkten t,- und tp. In dieser Variante der Einrichtung ist die Hüllkurvenbegrenzerschaltung 31 in bekannter Weise aufgebaut (vgl. z.B. das Buch von L.M. Goldenberg "Theorie und Berechnung von halbleiter-
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bestückten Impulsschaltungen", Moskau, Verlag "Swjaz", 1969, S. 170, 171, Bild 3.7).
Der Eingang der Hüllkurven-Beßrenzerschaltung 31 liegt am Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16, und ihr Ausgang ist an den Eingang des Infonnationssignalformers
19 angeschlossen, der das elektrische Informationssignal 20 formiert. Die Hüllkurven-Begrenzerschaltung 31 besteht in dieser Variante der Erfindung aus in Reihe liegenden und weitgehend bekannten Schaltungsanordnungen, und zwar aus einer Begrenzungsschaltung 33 zum Beschneiden der Umhüllen-i den auf dem unteren Amplitudenpegel und aus einem Begrenzerverstärker 34» der die Umhüllende 17 auf dem oberen Amplitudenniveau begrenzt. In der Funktion des erwähnten Informationssigna If orme rs 19 wird ein Baustein zur Messung der Dauer elektrischer Impulse benutzt, der gemäß Fig. 5 au3 einem Emitterfolger 22 und einem mit diesem in Reihe liegenden Integrator 21 besteht, dessen Ausgang als Ausgang des Informationsaignalformers I9 für das Informationssignal
20 dient.
Zur Erfassung von Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft von ihrem Anfangswert wird das elektrische Informatioassignal in der nach einer Differentialschaltunr; aufgebauten Meßeinheit 23 fcit dem elektrischen Referenzsignal des Signalformers 30 verglichen. Die Amplitude dieses elektrischen Referen^öi^nals stimmt mit der Amplitude des
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Informationssignals 20 überein. Das letztere entspricht der Dauer V^ des Impulses 32, die sich beim Anfangswert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft einstellt.
Zu dem Zweck, die Beeinflussung der Genauigkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften durch die Instabilität der Amplitude der in die Behälterwand 3 eingeführten akustische. Schwingungsimpulse 5 klein zu halten, wird der untere Amplitudenpegel von den zwei erwähnten Begrenzungsniveaus der Umhüllenden 17 proportional den Änderungen der Maximalamplitude dieser Umhüllenden verschoben. Dies wird durch die zusätzliche Ausstattung der Einrichtung mit einem Spitzendetektor 25 (Fig. 6) für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls erreicht, der zur Regelung des unteren Amplitudenpegels der erwähnten herausgelösten Abschnitte der Umhüllenden 17 des akustischan Impulsnachhalls besti\ . ist. Der Eingang des Spitzendetektors 25 ist an den Aus^on^ des Hüllkurvendemodulators 16 für diese Umhüllende 17 angeschlossen, während sein Ausgang über einen Emitterfolger 27 mit dem gesteuerten Eingang der Hüllkurven-Begrenzerschaltung 31 elektrisch verbunden ist, die zur Eegrenzun^ der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls auf zv.'tri Amplitudenniveaus dient.
Die Bildung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt, kann auch dadurch erfolgen, daß man aus der H int ο r-
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flanke einer der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls einen Abschnitt herauslöst, dessen Enden auf zwei Α?:ρ· litudenniveaus liefen, die γ/enigstens um eine Größenordnung kleiner als die Maximalamplitude dieser Umhüllenden sind, und einen dem herausgelösten Abschnitt entsprechenden elektrischen Impuls formiert sowie einen elektrischen Referenz-Impuls im Zeitpunkt bildet, der einer Lage des formierten elektrischen Impulses im Arbeitsbereich der Kontrolle entspricht, und das Zeitintervall zwischen diesen Impulsen mißt.
Dieses Prinzip wird in einer weiteren Variante der Einrichtung realisiert, die ähnlich der in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsvariante aufgebaut ist.
Ihr Unterschied liegt nur darin, daß der Informaticnssignalformer die Hüllkurven-Begrenzerschaltung 31 (Fig. 7) zur Begrenzung der Umhüllenden 17 auf zwei Amplitudenpegöln zwecks Herauslösung eines Abschnitts aus der Hinterflanks der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls enthalt sowie eine mit dieser Begrenzerschaltung 31 in Reihe liegende Differenzierschaltung 35 zur Formierung eines elektrischen Impulses 36 aufweist, der dem erwähnten herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke der Umhüllenden 17 entspricht und vom Beginn der Einführung des akustischen Schwingungsimpulses 5 in die Behälterwand 3 im zeitlichen Abstand t2 liegt. Der Eingang der Begrenzerschaltung 31 und
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der Ausgang der Differenzierschaltung 35 dienen hierbei als Eingang bzw. Ausgang des Signalformers 19» der das elektrische Informationssignal 36 formiert. Die Einrichtung hat in diesem Falle auch eine Zeitverzügerungseinheit 37 t zur zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse um die Zeit % „, die zur Formierung eines elektrischen Referenzimpulses 38 bestimmt ist und mit dem Eingang am Ausgang des Impuls-Generators 1, mit dem Ausgang aber am zweiten Eingang der Meßeinheit 23 liegt. Als Meßeinheit 23 dient hierbei eine Schaltung zur Messung der Zeitintervalle T^ - T- - t * , die bei dieser Variante der Einrichtung auf der Basis einer T rigger schaltung aufgebaut ist (vgl. z.B. das Buch von II.I. Brashnikow "Ultraschallverfahren", Moskau, Verlag "Energia", 1965, S. 166, 167, Bild 3.14). Die Zeitverzögerungseinheit 37 ist auf der Basis eines Impulsformars 39 für Impulse 40 mit vorgegebener Dauer aufgebaut, die gleich der erforderlichen zeitlichen Verzögerung T^eingestellt wird. Die Zeitverzögerungseinheit 37 enthält auch eine zweite Differenzierschaltuns 41, die mit dem Impulsformer 39 in Reihe lio^t und zur Formierung des der Hinterflanke des Impulses 40 cai,-sprechenden elektrischen Referenzimpulses 38 bestimmt ist. Die Verminderung des Einflusses der, Aitplitudeninstabilität der durch die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulse 5 auf die Genauigkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften kann auch erreicht werden,
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indem man den Referenzimpuls 38 mit einer Zeitverzögerung formiert, die der Änderung der Maximalamplitude U der erwähnten Umhüllenden 17 proportional ist.
Zu diesem Zweck verwendet man in der Einrichtung zusätzlich den für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen Spitzendetektor 25 (Fig. 8), dessen Eingang an den Ausgang des genannten Hüllkurvendemodulators 16 geschaltet ist, sowie eine Einheit 42 zur Steuerung der zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse, deren Eingang mit dem Ausgang des Spitzendetektors 25 über einen Emitterfolger 27 elektrisch verbunden ist und deren Ausgang am gesteuerten Eingang der ZeitVerzögerungseinheit 37 für elektrische Impulse liegt. Als solcher Eingang dient bei Benutzung des Impulsformers 39 für Impulse 40 in der Zeitver-Zügerungseinheit 37 der gesteuerte Eingang dieses Impulsformers 39«
Die Bildung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes beinhaltet, kann auch vorgenommen werden, indem man aus der Hinterflanke einer der Umhüllenden (17) des akustischen Iüipulsnachhalls einen Abschnitt mit der Dauer "C herauslöst, die ungefähr der doppelten Laufzeit T des akustischen Schwin gungsimpulses 5 durch die Behälterwand 3 entspricht, wobei dieser Abschnitt von der Vorderflanke dieser Umhüllenden 17 um einen Abstand entfernt ist, der wenigstens ein um eine
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Größenordnung höheres Vielfaches der doppelten Durchlaufzei1 V des akustischen Schwingungsiiapulses 5 bei seinem Durchgang durch die Behälterwand 3 darstellt, und indem man die Maximalamplitude der Umhüllenden 17 in diesem Abschnitt bestimmt.
Zu diesem Zweck wird eine Variante der Einrichtung vorgeschlagen, die der Einrichtung nach Fig. 1 im wesentlichen ähnlich aufgebaut ist.
Ihr Unterschied liegt nur darin, daß der Informationssignalformer 19 für das Informationssignal 20 eine Reihenschaltung 43 (Fig. 9) enthält, die eine zweite Zeitverzüge- · rungseinheit 44 für elektrische Impulse, einen zweiten Selektorimpulsgenerator 45 zur Erzeugung von Selektrorimpulsen 46 und einen Selektorverstärker 47 für die Amplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls umfaßt. Diese Reihenschaltung 43 ist zur Herauslösung eines Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden 17 in Form eines Einzelimpulses 48 bestimmt. Der Signalformer 19 enthält auch einen Spitzendetektor 49 für den herausgelösten Abschnitt der Umhüllenden 17, dessen Eingang an den Ausgang des Selektorverstärkers 47 angeschlossen ist. Der Eingang der zweiten Zeitverzögerungseinheit 44 liegt am Ausgang des Impulsgenerators 1 und dient als gesteuerter Eingang des Informationssignalformers 19* dessen Signaleingang durch den Signaleingang des Selektorverstärkers H7 für die Ampli-
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tude der Umhüllenden 1? des akustischen Impulsnachhalls gebildet wird. Als Ausgang des Informationssignalformers 19 dient der Ausgang des Spitzendetektors 49·
Die Verringerung des Einflusses der Amplitudeninstabilität der in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulse 5 auf die Genauigkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften kann außerdem erreicht werden, indem man zwischen dem erwähnten Hauptabschnitt der Umhüllenden 17 und ihrer Vorderflanke einen zusätzlichen Abschnitt herauslöst, der von dem Hauptabschnitt dieser Umhüllenden 17 um eine Größe entfernt ist, die ein Vielfaches der doppelten Behälterwand-Durchlaufzeit T des akustischen Schwingungsimpulses ist und indem man die Maximalamplituden der Umhüllenden 17 im erwähnten Hauptabschnitt und im Zusatzabschnitt vergleicht
Die Ausführungsvariante der Einrichtung, in der durch diese Vorgänge die Nulldrift des Itegistriergeräts 24 bei der Amplitudeninstabilität der in die Behälterwand 3 eingeführten Impulse 5 beseitigt wird, ist ähnlich der Variante nach Fig. 9 auf gebaut.
Ihre Besonderheit liegt aber darin, daß sie eine Reihenschaltung 50 (Fig. 10) von Baueinheiten enthält. Die !Reihenschaltung 50 umfaßt eine dritte Zeitverzögerungseinheit 51 Verzögerung elektrischer Impulse, einen dritten Selektorimpulsgenerator 52 zur Erzeugung von Selektorimpulsen 53» sowie einen zweiten Selektorverstärker 54 für die Amplitude
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der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls, in dem die Herauslösung eines zusätzlichen Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden 17 erfolgt, wobei diesem Abschnitt der Impuls 55 entspricht. Der zusätzliche Abschnitt liegt zwischen dem erwähnten Hauptabschnitt der Umhüllenden 17 und ihrer Vorderflanke. Zur Reihenschaltung 50 gehört auch ein zweiter Spitzendetektor 56 für den herausgelösten zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls. Der Eingang der dritten Zeitverzögerungseinheit 51 ist an den Ausgang des Impulsgenerators 1 angeschlossen, der Signaleingang des zweiten Selektorverstärkers 54 liegt am Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 und der Ausgang des zweiten Spitzendetektors 56 ist über einen Emitterfolger 57 mit regelbarem Ausgang mit dem zweiten Eingang der Meßeinheit 23 elektrisch verbunden, die nach einer Differentialschaltung aufgebaut ist.
Die Ausführungsvariante der Einrichtung, in der nicht nur die Nulldrift des Registriergeräts 24 beseitigt wird, sondern auch die durch die erwähnte Instabilität der in die Behälterwand 3 eindringenden akustischen Schwingungsimpulse 5 hervorgerufenen Änderungen der Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften vermieden werden, weist zusätzlich zur Variante nach Fig. 9 eine Reihenschaltung 50 (Fig. 11) mit folgenden Baueinheiten auf: der dritten Zeitverzögerungseinheit 51 für elektrische Impulse, dem dritten Selektorimpulsge-
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nerator 52 für Selektorimpulse 53» dem zweiten Selektorverstärker 54 für die Amplitude der Umhüllenden 17» der zur Herauslösung eines zusätzlichen Abschnitts der Hinterflanke der Umhüllenden 17 zwischen dem erwähnten Hauptabschnitt dieser Umhüllenden 17 und ihrer Vorderflanke bestimmt ist, sowie mit dem zweiten Spitzendetektor 56 für den herausgelösten zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls. Der Eingang der dritten Zeitverzogerungseinheit 51 ist hierbei an den Ausgang; des Impulsgenerators 1 angeschlossen, während der Signaleingang des zweiten Se lektorverstärke rs 54 ist mit dem Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls verbunden. Diese Variante der Einrichtung enthält auch eine Divisionseinheit 58 für elektrische Signale, bei welcher die Eingänge mit den Ausgängen des ersten und des zweiten Spitzendetektors 49 bzw. 56 für die erwähnten Abschnitte der Umhüllenden 17 und der Ausgang mit dem Eingang der Meßeinheit 23 verbunden sind, sowie einen Referenzsignalformer 30, der einen elektrischen Referenzsignal liefert und mit seinem Ausgang am zweiten Eingang der Meßeinheit 23 liegt. Dabei ist die Meßeinheit 23 nach der Differentialschaltung aufgebaut, und die Verbindung des zweiten Spitzendetektors 56 mit der Divisionseinheit 58 erfolgt über den Emitterfolger 57.
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Für eine Reihe der zu kontrollierenden Stoffe, deren akustische Impedanz nahe der akustischen Impedanzgröße der Behälterwand 3 oder höher als diese liegt, erfolgt die Formierung des elektrischen Signals mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes durch Ermittlung des Vorzeichens des Zeitintervalls zwischen den Vorderflanken der zwei verschiedenpoligen Umhüllenden 17, des akustischen Impulsnachhalls. Die zu diesem Zweck dienende Variante der Einrichtung ist im wesentlichen ähnlich der Einrichtung nach Fig. 1 aufgebaut.
Ihr Unterschied liegt nur darin, daß in der Funktion des Informationssignalformers 19 ein Normimpulsformer 59 (Fig. 12) zur Formierung von genormten elektrischen Impulsen 60 benutzt wird, die der Vorderflanke der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls entsprechen. In dieser Einrichtung ist der Normimpulsformer 59 nach der bekannten Schaltung des Formierungsverstärkers mit einem resistiv-kapazitiven Glied am Eingang ausgeführt (vgl. z.B. das Buch von L.U. Goldenberg "Theorie und Berechnung von halbleiterbestückten Impulsschaltungen", Moskau, Verlag "Swjaz", 1969, S. 181...183, Bild 3.16). Außerdem enthält diese Einrichtung eine Reihenschaltung von Baueinheiten, die einen zweiten Hüllkurvendemodulator 61 für die zweite Umhüllende 18 des akustischen Impulsnachhalls einschließt, dessen Eingang an den Ausgang des Seloktorverstärkers 15 geschaltet ist, sowie einen zweiten
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Normimpulformer 62 zur Formierung eines der Vorderflanke der zweiten Umhüllenden 18 des akustischen Impulsnachhalls entsprechenden genormten elektrischen Impulses 63 aufweist. Dabei .ist der Ausgang des zweiten Normimpulsformers 62 an den zweiten Eingang der Meßeinheit 23 angeschlossen, deren Funktion in diesem Falle eine Baueinheit zur Messung der Zeitdifferenz bei der Formierung der genormten elektrischen Impulse 60 und 63 erfüllt, die den Vorderflanken der beiden Umhüllenden 17 und 18 des akustischen Impulsnachhalls entsprechen.
Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsvarienten der Einrichtung können mit Erfolg für die Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in Behältern benutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen wird mittels der beschriebenen Ausführungsvarianten der Einrichtung wie folgt realisiert.
Mit Hilfe des akustischen Wandlers 2 (Fig. 1) werden akustische Schwingungsimpulse 5 erzeugt, die in den zu kontrollierenden Stoff 6 durch die diesen Stoff 6 umschließende Behälterwand 3 in der Normalenrichtung zu dieser Wand 3 periodisch eingeführt werden.
Diese Impulse 5 werden an der Grenze der Innenfläche der Wand 3 mit dem zu kontrollierenden Stoff 6 zur Außenfläche der Wand 3 hinreflektiert, an der ebenfalls ihre Reflexion er-
7O9843/09S9
folgt. Infolge der Bildung von in der Wand 3 mehrfach reflektierten Impulsen 9 entsteht der akustische Impulsnachhall, also das akustische Summensignal 7 (Fig. 2, Diagramm "a"), das von demselben Wandler 2 (Fig. 1) empfangen wird. Der Zeitpunkt der Entstehung des Signals 7 liegt gegenüber dem Moment der Einführung der akustischen Schwingungsimpulse 5 in die Behälterwand 3 in einem zeitlichen Abstand t (Fig. 2, Diagramm "a"), der durch die Beziehung
gegeben ist. Hierbei bedeuten
d die Dicke der Behälterwand 31
C die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Schwingungen in der Behälterwand 3·
Neben dem erwähnten Signal 7 gelangt zum akustischen wandler 2 aus der Behälterwand 3 auch ein akustisches Signal 8, welches durch den an der gegenüberliegenden Seite der Innenfläche der Behälterwand 3 reflektierten akustischen Schwingungsimpuls 10 bedingt ist, der den Stoff 6 zweimal durchläuft. Die Vorderflanken der erwähnten Signale 7 und Ö liegen voneinander in einem zeitlichen Abstand 7 (Fig. 2, Diagramm "a"),
dessen Dauer vom Querschnitt D des Behälters und von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit C. der akustischen Schwingungen in dem zu kontrollierenden Stoff 6 abhängig ist:
*7" 2D
Der akustische Wandler 2 (Fig. 1) erzeugt akustische Schwingungsimpulse 5 unter Einwirkung der elektrischen Schwingungsimpulse 4, die mit der Folgeperiode T (Fig. 2, Diagramm "a") vom Impulsgenerator 1 (Flg. 1) geliefert werden.
Neben der Anlegung der erwähnten Impulse 4 des Generators 1 an den akustischen Wandler 2, werden sie zusammen mit den Signalen 7 und 8 dem Signaleingang des Selektorverstärkers 15 zugeführt. Auf den Steuereingang dieses Selektorverstärkers 15 werden Selektorimpulse 14 (Fig. 2, Diagramm "b")
mit der Dauer £1 vom Generator 13 (Fig. 1) gegeben, der diese ο
Impulse aus den Impulsen 4 des Generators 1 mit einer Zeitverzögerung 1T (Fig. 2, Diagramm "b") erzeugt. Die Verzögerungszeit T„ ist länger als die Dauer des Impulses 4 (Diagramm "a"), aber kleiner als die Zeit 1V oder gleich dieser Zeit gewählt, in der die akustischen Schwingungen zweimal die Behälterwand 3 durchlaufen. Die Dauer T des Selektorimpulses 14 ist so eingestellt, daß seine Erzeugung im Generator 13 vor dem Beginn der Einführung des akustischen Signals 8 in den akustischen Wandler 2 beendet wird. Hierbei gilt folgende Ungleichung:
r < τ + T1 - ^ (3)
Bei solcher Betriebsarteinstellung in der Reihenschaltung 11, zu der neben dem Selcktorverstarker 15 auch der Se-
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lektoriiapulbgenerator 13 und die Zeitverzögerungseinheit 12 gehören, wird die Trennung der akustischen Signale 7 vom akustischen Signal 8 und von den Impulsen 4 des Generators 1 gewährleistet.
Vom Ausgang des Selektorverstarkers 15 gelangt das herausgelöste Signal 7 zum Eingang des Hüllkurvendemodulators 16, der für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls vorgesehen ist. Dieser Demodulator 16 trennt die Hüllkurven 17 oder 18 (Fig. 2, Diagramme "cM bzw. "d") des akustischen Signals 7» welche die Umhüllenden des zwischen der Außenfläche der Wand 2 (Fig. 1) und dem zu kontrollierenden Stoff 6 im Behälter entstehenden akustischen Impulsnachhalls darstellen. In den vorgeschlagenen und in Fig. 1, 3···11 gezeigten Ausführungsvarianten der Einrichtung zur Realisierung des Verfahrens zur Kontrolle der Eigenschaften von in Behältern eingeschlossenen Stoffen wird eine der Umhüllenden, und zwar die Umhüllende 17 (Fig. 2, Diagramm "c") des akustischen Impulsnachhalls benutzt.
Die Umhüllende 17 des in der Zone des akustischen Wandlers 2 zwischen der Außenfläche der Behälterwand 3 und dem Stoff 6 im Behälter entstehenden akustischen Impulsnachhalls trägt die Information über die Eigenschaften dieses Stoffes 6.
Als Beispiel soll hier eine der Stoffeigenschaften - die Konzentration q einer binären Lösung von flüssigen Medien oder eine Lösung von Feststoff in Flüssigkeit betrachtet werden. Wie z.B. aus dem Buch von N.I. Brashnikow "Ultraschall-
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verfahren", Moskau, Verlag "Energia", 1965, S. 56...73 bekannt ist, sind die Fortpflanzungsgeschwindigkeit C, der akustischen Schwingungen in einer flüssigen Lösung und die Konzentration q dieser Lösung durch funktionale Abhängigkeit verknüpft, die in allgemeiner Form wie folßt geschrieben wird:
Gleichzeitig weisen die Konzentration q der Lösung und ihre Dichte ß. in den meisten Fällen die direkt proportionale Abhängigkeit auf:
Hierbei ist Ry. die Dichte des Lösungsmittels.
Somit besteht zwischen der akustischen Impedanz z,- der flüssigen Lösung, die gleich P^C. ist, und der Konzentration q dieser Losung die Abhängigkeit:
Z1 =
In einem für die industrielle Kontrolle von Stoffeigenschaften ausreichend breiten Bereich der Konzentrationswerte q vieler flüssigen Lösungen weist die Abhängigkeit (6) der akustischen Impedanz z^ von der Konzentration q einen hinreichend linearen Verlauf auf:
21 s Vl(1 + k2q)
709ΘΑ3/0ΘΘΘ
Dabei ist z^ die akustische Impedanz des Lösungsmittels. Die Werte des Koeffizienten kp der proportionalen Abhängigkeit der Impedanz z^. von der Konzentration q (in g/D sind für mehrere wäßrige Lösungen (mit
—1 \
sec Jin der Tabelle 1 aufgeführt.
C. _
= 1,48*1Cr g.cm
Tabelle 1
Wäßrige Aluminium- Magnesium- Zinksulfat- Kaliumchlorid-Lösungen: sulfat-Lö- sulfat-Lö- Lösung Lösung sung sung
°»00°5/l 0,00061
0,00039 0,00037
V/aßrige Natrium Kalium- Lithiuinhyd- Natiiumhydro
Lösungen chlorid hydro- rooxid oxid
von: oxid
0,00069 0,00011
0,00025 0,00017
Wäßrige
Lösungen
Ammoniak Salpeter- Schwefel- Salzsäure säure säure
k2[g~1.l] 0,00005 0,00007 -0,00007 0,00035
709843/0989
Die Abhängigkeit der Maximalamplitude U der Umhüllenden (Fig· 2, Diagramm Mc") vom Verhältnis der akustischen Impedanzwerte z* und ζ = Pc der flüssigen Lösung bzw. der Behälterwand 3 ist durch die Beziehung
)(I+ f) (8)
gegeben. Hierbei sind
B die Maximalamplitude des in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulses 5; k~ ein Koeffizient, in dem der Einfluß der zwischen der Behälterwand 3 (Fig. 1) und dem akustischen Wandler 2 liegenden Kontaktschicht auf den Übergang der an der Innenfläche der Behälterwand 3 reflektierten akustischen Schwingungsimpulse 9 in diesen 'Wandler 2 sowie die Eigenschaften des akustischen Wandlers 2 beim Empfang berücksichtigt werden;
t ein Koeeffizient (kleiner als Eins), in dem die Abschwächung des akustischen Schwingungsimpulses 5 beim zweimaligen Durchgang der Behälterwand 3 berücksichtigt wird.
Die im Diagramm "c" (Fig. 2) mit Strichlinie gezeigte Maxixalamplitude U. der Umhüllenden I7 des akustischen Impulsnachhalls wird in jeder Periode T der eingeführten akustischen Schwingungsimpulse 5 mit der Zeit t kleiner. Diese Abnahme wird mit ausreichendem Approximationsgrad durch folgende Beziehung beschrieben:
709843/098Θ
Hier bedeuten:
B den Reflexionsfaktor bei der Reflexion des akustischen Schwingungsimpulses 9 an der Grenze der Innenfläche der Behälterwand 3 mit dem akustischen Wandler 2; £, die Dauer der Vorderflanke der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls.
Die angeführte Beziehung gilt für die Zeit t, die der Ungleichung
T* T' ^ + < t + T^ (10)
entspricht.
Die Zeit t = T-* T entspricht dem Maximum U der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls, da au3 den Beziehungen (8) und (9) folgt, daß bei solchem Zeitwert
ut =r-,r' = uo (11)
Da die akustische Impedanz z^ einer flüssigen Lösung nach der Gleichung (6) eine Funktion f^io) von ^er Konzentration q dieser Lösung ist, stellt die Amplitude U. der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls gemäß der erhaltenen Beziehung (10) ebenfalls eine Funktion der erwähnten Konzentration q dar: v
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(12)
Somit trägt die am Ausgang des Hullkurvendemodulators 16 (Fig. 1) erhaltene Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls die Information über die zu kontrollierende Stoffeigenschaft, im vorliegenden Beispiel der industriellen Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens und der Einrichtung zu seiner Realisierung also - die Information über die Konzentration q der zu kontrollierenden flüssigen Lösung.
Vom Ausgang des Hullkurvendemodulators 16 gelangt die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls zum Eingang das Informationssignalformers 19» der das Informationssignal 20 (Fig. 2, Diagramm "e") liefert und dessen elektrischer Parameter dem Wert der zu kontrollierenden Stoifeigenschaft proportional ist. Dieses elektrische Informationssignal 20 wird dem Eingang der Meßeinheit 23 zugeführt, in der es in das elektrische Standard signal umgewandelt wird, das dem Wert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft proportional ist. Das Ausgangssignal der Meßeinheit 23 wird auf das Registriergerät 24 gegeben. Je nach den Bedingungen der Kontrolle werden ihre Ergebnisse auf zwei verschiedenen Wegen dargestellt. Erstens können die Ergebnisse der Kontrolle auf einer Skale angezeigt werden, die in den Maßeinheiten der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft geeicht ist. Beispielsweise erfolgt die Anzeige bei der Kontrolle der Konzentration von flüssigen
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Lösungen in g/l (Gramm des gelösten Stoffes pro ein Liter lösung). Wenn das Registriergerät 24 auf der Basis eines Relais ausgeführt ist, wird das Ergebnis der Kontrolle als Vorhandensein oder Fehlen von Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft von ihrem Nennwert dargestellt.
Die Formierung des elektrischen Informationssignals aus der vom Demodulator 16 gelieferten Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls (Fig. 2, Diagramm "c") kann auf verschiedenen Wegen vorgenommen werden.
Einer dieser Wege ist die Bestimmung der durch die Umhüllende 17 und ihren Nullpegel begrenzten Fläche S und dann die Ermittlung des Verhältnisses dieser Fläche S zum Zeitintervall, das dem Zeitabschnitt T (Diagramm "a") zwischen zwei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen 5 (Fig. 1) proportional ist.
Diese Fläche S wird mit praktisch ausreichender Genauigkeit für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls durch den folgenden Ausdruck beschrieben:
-- O1SZ1II0 + I Ut dir
(13)
Es wird nun die in die Beziehungen (8) und (9) für ^ und U4. eingehende Funktion
O O
als Funktion der veränderlichen Große
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44
zQ1 betrachtet. (15)
Diese Größe ist ihror^gits, wie dies aus der Gloichunu" (6) folgt, die Funktion von der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft, gegebenenfalls von der Konzentration q der
flüssigen Lösung:
Δ Z1 = k2zQ1q (16)
Aus den Beziehungen (14) und (15) folgt, daß
2Δ ζ
IL = Rn„(1 - ! « ) ist . (17)
2
zo1
In diesem Ausdruck stellt die Größe R 1 den Wert der Funktion R1 bei der akustischen Impedanz Z1, die gleich dem Anfangswert zQ1 der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6 (Fig. 1) ist. Irn vorliegenden Beispiel der Kontrolle der Konzentration q einer flüssigen Lösung ist die
Größe R01 gleich der Funktion R1 bei der akustischen Impedanz Z1, die gleich der akustischen Impedanz zß1 des Lösungsmittels ist. Hierbei ist
Roi = <1 - ~ )(1 + Ψ^
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In den meisten praktisch vorkommenden Fällen liegt die akustische Impedanz der Behälterwand 3 mehr als eine Größenordnung höher als die akustische Impedanz Z1 des zu kontrollierenden Stoffes 6 und ihre Abweichungen Λ ζ,.:
zQ1 << ζ und Uz1 -£< ζ (19)
Deswegen kann die Beziehung (17) mit genügender Genauigkeit in vereinfachter Form dargestellt werden:
1= R01(1 "
Für die Kontrolle der Konzentration q von flüssigen Löungen erhält man gemäß den Gleichungen (16) und (20):
R1 = R01(I - 2 k2q -^i- ) (21)
Die Maximalamplitude U der Umhüllenden 17 de^s akustischen Impulsnachhalls und der jweilige Wert U. dieser Um-
XJ
nullenden 17 sind also gemäß den Beziehungen (8), (9), (14) und (20) durch folgende Gleichungen gegeben
(22)
._ (23)
7098A3 / 0989
Das Einsetzen der Ausdrücke (22) und (23) für die liaximalamplitude UQ der Umhüllenden 17 (Fig· 2, Diugramm "c") und die Amplitude Ut dieser Umhüllenden 17 in die Gleichung (13) für die durch die Umhüllende 17 und ihren Nullpegel begrenzte Fläche S ergibt
s = 0,5'£ <5Ic3BR01(I 1- ) +
tRR01(1-2 —ί- ) J Γ dt
und nach der Integration:
S s £ Ic3BTR01(I - 2£fi_ ) χ
(25)
η ^RR01 |1 - Δζ1 ) I 2 T
Das für die Beurteilung der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft dienende Verhältnis A der erwähnten Fläche S zum Zeitintervall At, das dem Zeitabschnitt T (Fig. 2, Diagramm "a") zwischen zwei nacheinander eingeführten akustischen
Schwingungsimpulsen 5 (Fig. 1) proportional ist, beträgt gemäß der Beziehung (25):
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Hierbei sind k. ein konstanter Proportionalitätsfaktor und
(27)
Die vorstehend beschriebenen Operationen, und zwar die Bestimmung der durch die Umhüllende 17 (Fig. 2, Diagramm "c") des akustischen Impulsnachhalls und ihren Nullpegel begrenzten Fläche S sowie die Ermittlung des Verhältnisses A dieser Flache S zum Zeitintervall, das dem Zeitabschnitt T zwischen zvjei nacheinander eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen •5 (Fig. 1) proportional ist, erfolgen im Informationssignalformer 19» der das elektrische Informationssignal 20 liefert. In diesem Informationssignalforiner I9 gelangt die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls vom Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 über den Emitterfolger 22 zum Eingang des Hüllkurvenintegrators 21. Im Integrator 21 wird das elektrische Inforaa tionssignal 20 mit der Amplitude E (Fig. 2, Diagramm "e") gebildet, die sich aus der folgenden Gleichung ergibt:
709843/0989
±. χ
+ — j ^ + fnd-2 -jjl ) _
Darin sind k,-i kg die Proportionalitätsfaktoren:
und T - —7Γ (30)
Das elektrische Informationssignal 20 wird vom Ausgang des Hüllkurvenintegrators 21 (Fig. 1) dem Eingang der Meßeinheit 23 zugeführt. Aus dem zugeführten elektrischen Informationssignal 20 mit der Amplitude E , die dem Wert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft proportional ist, formiert die Meßeinheit 23 ie nach den Bedingungen der Kontrolle das elektrische Standardsignal in der erforderlichen Form. Dieses elektrische Standardsignal wird vom Ausgang der Meßeinheit 23 in ein Registriergerät eingegeben, welches die Ausgangsinformation über die zu kontrollierende Stoffeigenschaft in der gewünschten Form darstellt.
709843/098·
Wenn beispielsweise die Konzentration q einer flüssigen Lösung kontrolliert wird, bildet man das Standardsignal aus der Differenz des jeweiligen Informationssignals mit der Amplitude E und eines Referenzsignals mit der Amplitude E . Dieses Referenzsignal wird in der Meßeinheit 23 selbst erzeugt und größenmäßig gleich der Amplitude E des Informationssignals eingestellt, wenn der Behälter ein Lösungsmittel mit der akustischen Impedanz von zQ/. enthält, d.h. wenn die Konzentration q gleich Null ist und dementsprechend keine Zunahme Λ z*i der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Mediums vorliegt:
In dieser Gleichung stellt kQ^ die Größe des Koeffizienten k^ bei Anfangswerten der Amplitude des akustischen Schwingun6simpulses 5 und des Koeffizienten Bq~ dar, in dem die Änderungen der zwischen der Behälterwand 3 und dem akustischen Wandler 2 liegenden Kontaktschicht und der V.'andlereigenschaften ües letzteren beim Empfang berücksichtigt werden.
Im Falle einer derartigen Kontrolle der Konzentration q der flüssigen Lösung soll die Meßeinheit 23 nach einer DifferentialschaItung aufgebaut sein. Die Größe des Standardsignals
Eu = Eoo - Eo
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hän^t dabei von der Änderung /iz. der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Mediums 6 und folglich von der Konzentration q der flüssigen Lösung ab:
= ßEee
Eu = ßk2
wobei ß der Empfindlichkeitsfaktor der Kontrolle der betreffenden Stoffeigenschaft ist.
Falls die durch Änderungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft hervorgerufenen Abweichungen Λ z^ der akustischen Stoffimpedanz klein sind, was meist in der Praxix der Fall ist, wird der Empfindlichkeitsfaktor ß der Kontrolle von Stoffeigenschaften durch die Beziehung
dEy
β = _£ . y^ (35)
dE
bestimmt, in der 2Tz ^^e ers*e Ableitung von der Größe
des Standardsignals darstellt, welche die Funktion der ver-
Az1
änderlichen Größe ——— nach dieser Veränderlichen ist,
Δ ζλ
Die Differentiation von Eu nach gibt die Möglichkeit, den folgenden Ausdruck für den Erapfindlichkeitsfaktor ß der Kontrolle der betreffenden Stoffeigenschafte zu erhalten:
709843/0ΘΒΙ
β = 2
- 1
k7 T'
+ 1
(36)
Darin ist
(37)
Die Werte des Koeffizienten k,-, für mehrere Größen von oC und (Jc^ k„ - 1) IvToC bei ^f gleich 10 sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
0,99 0,98
0,97
0,96
k,
7 0,1
-Λ)ίτΤ\< 5
0,1051 0,1104 0,1159 0,1218
4,93 4,86 4,78 4,70
Das beschriebene Verfahren zur Kontrolle von Stoffeigenschaften kann leicht realisiert werden. Bei konstanter Amplitude B der in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen üchwinGungsimpulse 5» bei konstanter Kontaktschicht und konstanten piezoelektrischen Wandlereigenschaften des akustischen Wandlers 2 beim Empfangsbetrieb ermöglicht dieses Verfahren die Durchführung einer effektiven Kontrolle.
709843/0989
Bei einer Inkonstanz der erwähnten Parameter ändert sich die von ihnen abhängige Größe des Produkts aus dem Koeffizienten k und der Amplitude 3 der akustischen Schwingungsimpulse 5· Dieo führt zur Nulldrift Δίγ. bei dor Measung der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft. Diese Nulldrift ergibt sich als Differenz des Wertes E des elektrischen Informationssignals 20 bei Δ ζ, = O und der Größe des elektrischen Referenzsignals. Diese sich bei der Messung der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft in Bezug auf den meßbaren Bereich der Stoffeigenschaft ergebende Nulldrift beträgt:
B0 ko3 1W
Hierbei sind
α B Λ ko
—if-, —rf- relative Änderungen der Amplitude B des
üo K03
akustischen Schwingungsimpulses 5 und des Koeffizienten k, in dem die Änderungen der zwischen der Behälterwand 3 und dem akustischen Wandler 2 liegenden Kontaktschicht sowie die Änderungen der V.'andlereigenschaften dieses Wandlers beim Empfang berücksichtigt werden; E die Größe des Standardsignals E , die der oberen Grenze des Meßbereichs für den zu kontrollierenden Stoff entspricht.
Die erwähnten Änderungen ^B und ^L betragen:
709843/0989
ΔΒ = B - B0, (39)
Δ*3= k3"kO3
Zur Beseitigung dieser Nulldrift AEU, die bei der Kontrolle von Stof!eigenschaften durch die Instabilität der Amplitude des in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulses 5 (Flg. 1) hervorgerufen wird, mißt man zusätzlich die Maximalamplitude UQ (Fig. 2, Diagramm "c") der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls und vergleicht sie mit dem Verhältnis A der von dieser Umhüllenden und ihrem Nullpegel begrenzten Fläche S zum Zeitintervall, das dem Zeitabschnitt T (Diagramm "a") zwischen zwei nacheinander in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulsen 5 proportional ist.
Der zu diesem Zweck in der zweiten Ausführungsvariante der Einrichtung vorgesehene Spitzendetektor 25 (Fig. 3) für die Umhüllende 17 des akustischen Impulsnachhalls formiert ein elektrisches Signal 26, das der Maximalamplitude U dieser Umhüllenden 17 spannungsmäßig gleich ist. Dieses Signal gelangt zum Eingang des Emitterfolgere 27» an dessen Ausgang das elektrische Referenzsignal 28 mit der Amplitude
Eoo * Vo erscheint, wobei
709843/0983
Die Amplitude E des Referenzsignals folgt hierbei be liebigen Änderungen Δ k~ und ΔB des Koeffizienten k^ bzw. der Amplitude B dee in dio Behälterwand 3 eingeführten akus tischen Schwingungsimpulses 5. Bei der Messung von Werten der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft wird die Nulldrift infolgedessen beseitigt, da die Größen E und E
Δζ—*Ό
gleich sind.
Bei derartigem Ausschluß der Nulldrift ist der Empfindlichkeit sfaktor der Messung von Werten der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft durch die Beziehung
- 2
gegeben.
Infolge der effektiven Beseitigung der Nulldrift im
Registriergerät 24, die durch die erwähnte Instabilität des in die Wand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulses 5 bedingt ist, wird die beschriebene Einrichtung nach Fig. 3 vorwiegend in industriellen Prozessen benutzt, bei denen die Registrierung von vorkommenden Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft von vorgegebenem Nennwert, wie z.B. bei Systemen zur Optimierung von technologischen Prozessen gefordert wird.
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Sollen bei der Kontrolle nicht nur die vorkommenden Abweichungen der betreffenden Stoffeigenschaft, sondern auch die Größen dieser Abweichungen bestimmt werden, so muß eine Korrektion von Empfindlichkeitsänderungen des Kontrollvorganges vorgenommen werden.
Eine derartige Korektion der durch die erwähnte Amplitude ninstabilität des Impulses 5 hervorgerufenen Empfindlichkeitsänderungen der Messung von Werten der betreffenden Stoffeigenschaft ist in einer anderen Variante der Einrichtung vorgesehen, die in Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Ausführungsvariante gelangt das Ausgangssignal 26 des Spitzendetektors 25 zum Eingang der Divisionseinheit 29· Die Amplitude dieses Signals 26 entspricht der Amplitude U (Fig. 2, Diagramm "c") der Umhüllenden 1? des akustischen Impulsnachhalls. Auf den anderen Eingang der Divisionseinheib 29 (Fig. 4) wird das Informationssignal 20 mit der Amplitude E vom Ausgang des Informationssigna If ormers 19 gegeben. Das Ausgangssignal g0—
der Divisionseinheit 29 läßt sich in seiner Größe wie folgt darstellen:
(44)
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Hierbei ist k„ ein konstanter Koeffizient, der sich aus den Ausgangskennwerten der Divisionseinheit 29 ergibt.
Vom Ausgang der Diviaionseinheit 29 wird das Signal E der nach einer Differentialschaltung aufgebauten Meßeinheit 23 zugeführt, in der es mit dem vom Signalformer 30 gelieferten Referenzsignal E verglichen wird. Dieses Referenzsignal wird vorher ainplitudenmäßig gleich dem Ausgangssignal der Divisionseinheit 29 beim Anfangswert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft eingestellt. Die Größe des Referenzsignals wird durch den Ausdruck beschrieben:
Eoo = -^2 ( T- + —7Γ > <45>
00 k4T In^ 2^
Das Ausgangssignal der Meßeinheit 23 mit der Amplitude
ti
E = EQ0 - EQ ist der Änderung der akustischen Impedanz des zu untersuchenden Stoffes 6 und dementsprechend der Kenngröße seiner zu kontrollierenden Eigenschaft, z.B. der Konzentration q der flüssigen Lösung proportional:
Eu = ß2Eoo "Τ-
Der Empfindlichkeitsfaktor ß^ der Kontrolle der zu untersuchenden Stoffeigenschaft ergibt sich hierbei aus dem Ausdruck:
1 dEö
B2 ■ Π— · -77
E00 d(__
7098Α3/098Θ
und seine Größe beträgt bei kleinen Werten von ^z,.:
TcL K - 1
ß2 = 2 2 _., (4ö)
(1 + k„ -i— ) incL t 2 f
Die Formierung des elektrischen Signals 20, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes 6 enthält, kann auch vorgenommen werden, indem man aus der Vorder- und Hinterflanke einer der Umhüllenden (17) des akustischen Impulsnachhalls Abschnitte herauslöst, deren entsprechende Enden auf zwei Amplitudenniveaus liegen, die wenigstens eine Größenordnung kleiner als die Maximalamplitude U dieser Umhüllenden sind, und indem man das Zeitintervall ^ zwischen diesen Abschnitten bestimmt.
Zur Erläuterung des in den beschriebenen Varianten der Einrichtung realisierten Verfahrens zur Kontrolle von Stoffeigenschaften sind in Fig. 13» 14, 15 und 16 Zeitdiagramme dargestellt.
In Fig. 13 sind in den Zeitdiagrammen a, b, c, d, e, f auf der Ordintitenachse dio Amplituden folgender Signale abgetragen: des elektrischen Schwingungsimpulses 4 des Generators 1, der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls mit zwei Amplitudenpegeln E^ und E^ der Begrenzung, des beiderseitig begrenzten Impulses 32, des Signals 26 am Ausgang des Spitzendetektors 25 für die Umhüllende 17, des Informationssignals und des registrierten Signals.
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In Fig. 14 sind in den Zeitdiagrammen a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k die Amplituden folgender Signale dargestellt: des elektrischen Schwingung! ir.pulses 4 des Generators 1, der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls mit zwei Amplituden-Begrenzung sniveaus E^ und E^, des beiderseitig begrenzten Impulses 32, der Spannungs-Nadelimpulse, die in der Differenzierschaltung 35 formiert werden, des Impulses 36 am Ausgang der Differenzierschaltung 35, des Signals 26 am Ausgang des Spitzendetektors 25, des Impulses 40 mit vorgegebener Dauer, der Spannungs-Nadelimpulse, die in der Differenzierschaltung 41 formiert werden, des elektrischen Referenzimpulses 38, des Inforraationsimpulses und des elektrischen Informationssignals 20.
In Fig. 15 sind in den Zeitdiagrammen a, b, c, d, e, f, g, h, i in entsprechender Folge die Amplituden folgender Signale gezeigt: des elektrischen Schwingungsimpulses 4 des Generators 1, der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls, des ersten Selektorimpulses 46, des Impulses 48, der dem ersten herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke der erwähnten Umhüllenden 17 entspricht, des Informationssignals 20 am Ausgang des Spitzendotektors 49, des elektrischen Referenzsignals mit der Amplitude E^,, die der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 proportional ist, des zweiten Selektorimpulses 53» des Impulses 55» der dem zweiten herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke der Umhüllenden 17 entspricht
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ti
der Gleichspannungsamplitude E,- am Ausgang des für den zweiten herausgelösten Abschnitt vorgesehenen Spitzendetektors 56.
In Piß. 16 sind in don Zcitdiagrammen a, b, c, d, o, f, g in entsprechender Folge die Amplituden folgender Signale dargestellt: des elektrischen üchwingungsimpulses 4 des Generators 1, der ersten Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls, des der Umhüllenden 17 entsprechenden elektrischen Normimpulses 60, der zweiten Umhüllenden 18 des akustischen Impulsnachhalls, des der Umhüllenden 18 entsprechenden elektrischen Normxmpulses 63, der Rechteckimpulse, deren Dauer durch die sich bei der Formierung der genormten Impulse 60, 63 bzv;. 60f , 63' ergebende Zeitdifferenz bestimmt wird.
Die zur Begrenzung der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls vorgesehene Hüllkurven-Begrenzerschaltung 31 (Fig. 5) formiert aus dieser Umhüllenden 17 einen elektrischen Impuls 32 mit der Dauer Z (Fig. 13, Diagramm "c") und mit der Amplitude U7.. Die Vorderflanke und die Hinterflanke des gebildeten Impulses 32 entsprechen den zwei Abschnitten der Umhüllenden 17, deren Enden auf zwei Amplitudenniveaus E,, und E2 (Fig. 13, Diagramm "b") liegen.
Hierbei erfolgt die Formierung der Vorderflanke dieses Impulses im Zeitpunkt t,., com Beginn der Einführung der akustischen Schwingungsimpulse 5 (Fig. 5) in die Behälterwand 3 gerechnet. Der Zeitpunkt t^ ergibt sich aus der Beziehung:
709843/0989
Die Formierung der Hinterflanke des erwähnten Impulses erfolgt in ähnlich gezähltem Zeitpunkt t^:
J ■
Hierbei ist UQO = k^ RQ1 (51)
- die Maximalamplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls beim Anfangswert zQ/. der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Mediums 6 im Behälter, d.h. bei Z1 = 0.
Die Dauer 1T' - t~ - t. des erzeugten elektrischen Impulses 32 hängt von den Änderungen Azx. der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6 und dementsprechend von den Änderungen der Eigenschaften dieses Stoffes ab:
-1
E.
(52)
Die Änderung ^f^ der Dauer dieses Impulses, die durch Abweichungen Δz^ der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6 hervorgerufen wird und wie folgt beschrieben wird
709843/0989
(53)
beträgt*^ = Dabei ist
die partielle Ableitung von L1. nach
und ß^ der Empfindlichkeitafaktor der Kontrolle von Stoffeigenschaften, der sich aus dem folgenden Ausdruck ergibt:
β, =
=2-
- 2
Δ ζ- 2
(55)
Der anfängliche Einpfindlichkeitsfaktor ßQ_ der Kontrolle, d.h. der Wert des Faktors ß-, bei geringen Abweichungen der akustischen Impedanz Z1. von ihrem Anfangswert, kann wie folgt ausgedrückt werden:
7098A3/0989
Der Empfindlichkeitsfaktor ß., der Kontrolle der betreffenden Stoff eigenschaft, ebenso wie sein Anfangswert ßo-ii sind negative Größen, da die Dauer T1^ des elektrischen Impulses 32, der in der zur Begrenzung der Umhüllenden 17 vorgesehenen Begrenzerschaltung 31 (Fig. 5) geformt wird, mit Erhöhung der akustischen Impedanz ζ^ abnimmt.
Bei den typischen Größen der Parameter
1 τ
= 0,95; ~-L- = 0,1; ^= 0,3 (57)
U £
00
betragen die genauen Werte der Empfindlichkeitsfaktoren
<■■&
ß03 = - 1829,
1829,7 O,OS (58)
- 19,502 [η (1 - 2-^L-) (u2~-Y
Der sich aus den Beziehungen (7) und (54) ergebende nachstehende Ausdruck bestimmt den relativen Empfindlichkeitsfaktor ß_ der Kontrolle der Konzentration von flüssigen Lösungen, welcher der Zunahme Δ'ί^ entspricht, die auf eine Einheit der Lösungskonzentration q und auf die Zeit 1T bezogen wird, in der die akustischen Schwingungen die Wand 3 des Behälters mit der zu kontrollierenden Lösung doppelt durchlaufen:
709843/0989
ß3q = "^ = ß3k2 "T^ ' (59)
Dio V.'orte das I'uktoro ß~ und der Änderung ^f der Dauer des Impulses 32 am Ausgang der zur Begrenzung der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen Begrenzerschaltung 31 bei einer Änderung der Konzentration q einiger schwacher wäßriger Lösungen um 1 g/l in einem Stahlbehälter mit der Wanddicke von d = 12 mm sind für die typischen Parameterwerte nach (57) in der Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Wäßrige Lo- Aluminium- Lithiumhyd- Ammoniak- Salzsäuresungen: sulfatlö- rooxidlö- lösung lösung sung sung
0,0302 0,0148 0,00296 0,0207
0,124 0,0607 0,0121 0,0849
LJ
Vom Ausgang der Begrenzerschaltung 3I gelangt der Impuls 32 mit der Dauer T^ und der Amplitude U,. zum Informationssignalformer 19, der eine Schaltung zur Messung der Dauer elektrischer Impulse darstellt. In der Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 5 liegt dieser Schaltung zur Im-
709843/0989
?4
pulsdauermessung ein Integrator 21 zugrunde. Dem Eingang dieses Integrators 21 wird der Impuls 32 mit der Folgeperiode T (Fiß. 13» Diagramm "α") über oinon Emittorfolßor 22 (Fig. 5) vom Ausgang der für die Umhüllende 17 des akustischen ImpulsnacE halls vorgesehenen Hüllkurven-Begrenzerschaltung 31 zugeführt.
Im Integrator 21 werden die elektrischen Impulse 32 in elektrische Gleichspannung mit der Amplitude E^ (Fig. 13» Diagramm "e") umgewandelt, die der Dauer ^ und der konstanten Amplitude U,. proportional ist:
E « γ (60)
wobei k.Q ein Proportionalitätsfaktor ist.
Das Informationssignal 20 (Fig. 5)» dessen Amplitude E^ dem Wert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft proportional ist, gelangt zur Meßeinheit 23. In der Meßeinheit 23 wird das Informationssignal 20 amplitudenmäßig mit dem Ausgangssignal des Referenzsignalformers 30 verglichen, wobei die Amplitude EQ^ (Fig. 13» Diagramm "f") des in diesem Signalformer 30 erzeugten elektrischen Referenzsignals wie folgt eingestellt wird:
wobei gemäß der Gleichung (52)
709843/0989
3Ii
L1
ι —
E1
Das Differenzsignal Eu = EQ^ - E3 wird dem Registriergerät 24 zugeführt, das die vorhandene Abweichung der betreffenden Eigenschaft des im Behälter befindlichen Stoffes 6 oder die Größe dieser Abweichung vom Anfangswert in gewünschter Form registriert.
Die beschriebene Ausführungsvariante der Einrichtung wird bevorzugt zur Kontrolle des Zustande und der Eigenschaft von Stoffen in Systemen zur Optimierung von technologischen Prozessen sowie zur Kontrolle der Trenngrenze von Medien (Gas - Flüssigkeit oder Flüssigkeit - Flüssigkeit) angewandt.
Eine Änderung des Anfangswertes U der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 bei gewissen Verhält.niswerten der Parameter des zu kontrollierenden Stoffes 6 und des in die Behälterwand 3 eindringenden akustischen Schwingungsimpulses 5 kann zur Änderung der Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften, z.B. der Konzentration q flüssiger Lösungen führen. Das Verhältnis Q^ der Größe aß- der durch eine
709643/0989
Abweichung vom Anfangswert U der Maximalamplitude der Umhüller den 17 hervorgerufenen relativen Änderung von ß~ zur Größe
der relativen Änderung des Maximalamplitudenwertes
U dieser Umhüllenden 17 kann durch folgenden Ausdruck dargestellt werden
00
TU
(63)
00
in dem-
die partielle Ableitung vom Empfindlichkeits-
OO
faktor ßo der Kontrolle von Stoffeigenschaften nach dem Anfangswert U der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachalls ist.
Die partielle Ableitung von ß^ nach U beträgt:
O00(I-* Af-.)
1-2 Δα^)
Bei Berücksichtigung dieser Größe nimmt der Ausdruck (62) für das Verhältnis Θ,. der relativen Änderungen des Empfindlichkeitsfaktors ß., der Kontrolle von Stoffeigenschaften und der Größe U. die Form an:
709643/0983
1 - a„
(65)
Uoo
Hierbei ist
Az1 ,
T~ > J (66)
f U ft(1 - 2
Da bei den typischen Werten von <?( ,"^L und E/UQOi Ζ·Β. nach (57),
E-a.4^1 und a.2^1n (0^-U ) (67)
ist, kann der Ausdruck (65) für das Verhältnis Θ,. von relativen Änderungen des Empfindlichkeitsfaktors ß- der Kontrolle von Stoffeigenschaften und der Größe U vereinfacht werden
θ. = -1η"η( ÖL -J- ) (68)
1 U
oo
Aus diesem Ausdruck (68) folgt, daß falls das untere
Amplitudenniveau E„ für die Begrenzung der Umhüllenden 17
1 U
des akustischen Impulsnachhalls kleiner als -~ (mit e als Basis des natürlichen Logarithmus) gewählt wird, die relative Änderung der Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften nicht höher als die relative Änderung des An-
709843/0989
fangswertes U der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 liegen wird. Für die im Ausdruck (57) angegebenen typischen Werte der Parameter cL und E/U ergibt sich beispielsweise bei fünfprozentiger Änderung der Größe UQ0 eine Änderung der Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften um
Zur Beseitigung von Fehlern, die durch die erwähnte Änderung der Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften infolge der Inkonstanz der Größe U hervorgerufen werden, wird der untere Pegel der zwei Begrenzungsniveaus der Umhüllenden 17 in seiner Amplitude E^. den Änderungen der Kaximalamplitude U der Umhüllenden 17 proportional veränderlich eingestellt. Die Einrichtung zur Kontrolle von Stoffeigenschaften erhält dazu den Spitzendetektor 25 (Fig. 6) für die Umhüllende des akustischen Impulsnachhalls, der zur Regelung des unteren Amplitudenpegels der erwähnten herausgelösten Abschnitte der Umhüllenden 17 dient. Am Ausgang des Spitzendetektors 25 entsteht ein Gleichstromsignal 26 (Fig. 131 Dia-
A2M
granim "d") mit der Amplitude U Λ(1 - 2 —--=— ). Dieses Signal 26 gelangt zum Emitterfolger 27 (Fig. 6), an dessen Ausgang man ein Steuersignal mit der Amplitude
E1 = a2 Uoo<1 - 2 "Τ1")
erhält, wobei a2 ein Proportionalitätsfaktor ist.
709843/0989
Weiterhin gelangt das Steuersignal E^ zur Begrenzungsschaltung 33» die zum Beschneiden der Umhüllenden 17 auf dem unteren Amplitudenniveau diont, und wird in dioser Schaltung 33 zu diesem Beschneiden der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls auf dem unteren Pegel benutzt. Die Dauer ^ (Fig. 13» Diagramm "c") des von der Begrenzungsschaltung 33 (Fig. 6) geformten Impulses 32 ergibt sich dabei aus dem Ausdruck:
(70)
Die Größe des in der Meßeinheit 23 erzeugten Differenzsignals E = Eq-J - E- beträgt gemäß den Beziehungen (60) und (61):
- k10 U/> ( T Γ Ϊ (O'W
oder mit Berücksichtigung der sich aus dem Ausdruck (70)
Tin a2 /
ergebenden Gleichung tni, = =— +"T (1 - ap):
Bei der beschriebenen Variante des Verfahrens und der entsprechenden Ausführung der Einrichtung zur Kontrolle der
709843/098«
Eigenschaften eines im Behälter befindlichen Stoffes 6 weist die Größe des Empfindlichkeitsfaktors ß^ dieser Kontrolle keine Abhängigkeit vom Anfangswert UQO der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls auf:
- 2
Die Formierung eines elektrischen Signals mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes kann auch durchgeführt werden, indem man aus der Hinterflanke einer der Umhüllenden (17) des akustischen Impulsnachhalls einen Abschnitt herauslöst, dessen Enden auf zwei Amplitudenniveaus E^ und Ep (Fig. 14, Diagramm "b") liegen, die wenigstens eine Größenordnung kleiner als die Maximalamplitude U dieser Umhüllenden 17 sind, indem man einen dem herausgelösten Abschnitt entsprechenden elektrischen Impuls 36 (Diagramm "e") formiert, einen elektrischen Referenzimpuls 38 (Diagramm "i") im Zeitpunkt bildet, der einer Lage des geformten elektrischen Impulses 36 im Arbeitsbereich der Kontrolle entspricht, und indem man das Zeitintervall zwischen diesen Impulsen mißt.
Hierbei wird mit Hilfe der zur Begrenzung der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln bestimmten Begrenzerschaltung 31 ein elektrischer
709843/0989
Impuls 32 formiert. Die Hinterflanke des Impulses 32 (Fig. 14, Diagramm "c") entspricht dem auf der Hinterflanke der erwähnten Umhüllenden 17 liegenden Abschnitt, dessen Enden auf zwei Amplitudenniveaus E^. und E2 (Diagramm "b") liegen. Die Formierung dieser Hinterflanke erfolgt im Zeitpunkt tp» der sich aus der Beziehung (50) ergibt. Der geformte Impuls 32 gelangt zur Differenzierschaltung 35 (Fig. 7) und wird nach der Differenzierung in zwei Spannungs-Nadelimpulse (Diagramm "d") umgewandelt, die der Vorderflanke und der Hinterflanke dieses Impulses entsprechen. Aus dem hinteren Nadelimpuls wird am Ausgang der Differenzierschaltung 35 ein Impuls 36 (Fig. 14, Diagramm "e") erzeugt, der im zeitlichen Abstand tp vom Beginn der Einführung des akustischen Schwingungsimpulses 5 (Fig. 7) in die Behälterwand 3 liegt. Weiterhin gelangt der Impuls 36 zum Eingang der Meßeinheit Dabei wird dem anderen Eingang der Meßeinheit 23 ein elektrischer Referenzimpuls 38 (Fig. 14, Diagramm "i") zugeführt, der mit einer zeitlichen Verzögerung von T1. am Ausgang der zur Verzögerung der elektrischen Impulse des Generators 1 vorgesehenen ZeitVerzögerungseinheit 37 (Fig. 7) erzeugt wird. Auf den Eingang des zur Zeitverzögerungseinheit 37 gehörenden Impulsformers 39 für Impulse mit vorgegebener Dauer werden hierbei elektrische Impulse 4 des Generators 1 gegeben. Der Impulsformer 39 erzeugt Impulse 40 (Fig. 14, Diagramm "g"), deren Dauer T^ gleich einem Wert tQ2 der Zeit t2 eingestellt
70*143/011*
wird, in der die Formierung des elektrischen Impulses 36 (Diagramm "e") im Arbeitsbereich der Kontrolle der betreffenden Eigenschaft des im Behälter befindlichen Stoffes 6 erfolgt. Als solcher Zeitwert kann die Zeit t~ beim Anfangswert zQ* der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes, dienen, also
f _ t _ lis-ifLlfil? + tX (74)
I5- t02. ^ + r (74)
Vom Ausgang des Impulsformers 39 (Fig· 7) gelangen die Impulse 40 zu einer Differenzierschaltung 41. Nach der Differenzierung jedes Impulses 40 entstehen Spannungs-Nadelimpulse (Fig. 14, Diagramm "h11), die der Vorderflanke und der Hinterflanke des Impulses 40 entsprechen. Aus dem hinteren Nadelimpuls wird in der Differenzierschaltung 41 (Fig. 7) der Referenzimpuls 38 (Fig· 14, Diagramm "i") geformt, der in Bezug auf den Zeitpunkt der Einführung des akustischen Schwingungsimpulses 5 (Fig· 7) in die Behälterwand 3 um die Zeit £V verzogert ist.
Unter Einwirkung des elektrischen Impulses 36 und des elektrischen Referenzimpulses 38, die den Eingängen der Meßeinheit 23 zugeführt werden, formiert die Meßeinheit 23 einen elektrischen Rechteckimpuls (Fig. 1 4, Diagramm "1") mit der Amplitude U2 und mit der Dauer Tg, die dem Zeitintervall zwischen dem elektrischen Impuls 36 und dem elektrischen Referenzimpuls 38 entspricht:
709843/0989
*02
Aus der Gleichung (75) folgt, daß die Dauer t des geformten Rechteckimpulses eine proportionale Abhängigkeit von den Änderungen Ä;L der akustischen Impedanz des zu untersuchenden Stoffes 6 und dementsprechend von dem Wert der zu kontrollierenden Eigenschaft dieses Stoffes aufweist. Dabei ergibt sich der Empfindlichkeitsfaktor ßc der Kontrolle von Stoff eigenschaften aus der Gleichung
U
B,=J ^ , 2 fn -^f- (76)
5 T 3(-*H_) (1-2 Λΐι_)^.μ(1.2 ±11 ) ]
Nach dem Betrag unterscheidet sich der Faktor ß,- vom Empfindlichkeitsfaktor ß^ der Kontrolle von Stoffeigenschaften nur unbedeutend. Allgemeine Werte des letzteren für typische Größen der Parameter oL und Im/U sind im Ausdruck (57) angegeben, und seine Werte bei der Kontrolle der Konzentration einiger Lösungen sind in der Tabelle 2 aufgeführt
Im Falle der Anwendung eines Digital&eräts in der Funktion des Registriergeräts 24 wird der erwähnte Rechteckimpuls (Fig. 14, Diagramm 11J") unmittelbar als elektrisches Standardsignal verwendet. Dabei liefert das Registriergerät 24 (Fig. 7) an seiner Anzeigetafel und auf einer Lochkarte
709843/0909
die digitale Information über die Dauer T^ des angekommenen Impulses und folglich über den Wert der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft, z.B. der Konzentration q.
Wird ein Registriergerät 24 mit analoger Informationsausgabe verwendet, so werden die elektrischen Rechteckimpulse in der Meßeinheit 23 in das Glcichstrom-Standardsignal umgewandelt, dessen Spannung E^ der Dauer T- der Rechteckimpulse proportional ist. Bei der Umwandlung mittels der Integration beträgt die Spannung E3 (Fig. 14, Diagramm MeM):
E3 = Ic11U2 -^f- (77)
Die beschriebene und in Fig. 7 dargestellte Ausführungsvariante der Einrichtung wird vorzugsweise zur Feststellung von Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft von ihrem Anfangswert und zur Bestimmung der Richtung (des Vorzeichens) dieser Abweichungen sowie zur diskreten Niveauangabe bei flüssigen Medien angewandt.
Diese Variante der Einrichtung kann außerdem zur wertmäßigen Beurteilung der Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft von ihrem Anfangßwert bei geringen zeitlichen Änderungen des Anfangswerten U der Maximalamplitude bei der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls benutzt werden. Bei größeren Änderungen der Größe U in der Zeit und bei einigen Zusammenhängen der Parameter dieser Ein-
709843/0989
richtung kann sich bei der Messung der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft eine Mulldrift ergeben. Diese Nulldrift kann bei einer Inkonstanz der Größe tQp entstehen, die durch Änderungen der Amplitude B u~r in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Schwingungsimpulse und durch entsprechende Änderungen der Größe U hervorgerufen werden kann.
Das Verhältnis θρ der sich bei der Messung ergebenden
Nulldrift zum Bereich der kontrollierbaren Änderungen
der akustischen Impedanz bei dem zu untersuchenden Stoff pro Einheit der relativen Änderung des Anfangswertes U der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls wird durch den Ausdruck
2 fe02 3 t02
Q2- °^ ■- U°° *°° (78)
beschrieben, in dem ßQI- der Anfangswert des Empfindlichkeitsfaktors ßc der Kontrolle von Stoffeigenschaften ist;
Da gemäß der Gleichung (74)
(80)
709843/0989
ist, so führt das Einsetzen des Wertes von ßQt- aus der Glei-
Ti t chung (79) und des erhaltenen Wertes von 02 in die BeZiehung (78) zum Ergebnis:
O2._ UfL (81)
oo
Aus der erhaltenen Beziehung folgt, daß die Nulldrift bis zu einer vernachlässigbar kleinen Größe reduziert werden kann, wenn der Parameter odgenügend nahe der Eins gewählt wird. So ist die Größe G2 bei oi= 0,98 und E1AJ00 =0,1 gleich 0,00428. Hierbei führt eine relative Änderung der Größe U um 5% zu einer Nulldrift, die einer Änderung des Verhältnisses der akustischen Impedanz z2 des zu kontrollierenden Stoffes zur akustischen Impedanz der Behälterwand 3
—4 um eine kleine Größe von 2,14 · 10 entspricht. Z.B. im Falle der Kontrolle der Konzentration q einer wäßrigen Aluminiumsulfatlösung liegt die Größe -^r— der Nulldrift Δ q bei einer Änderung von U um 5% unter 0,5 ß/1.
Die praktisch vollständige Beseitigung der Kulidrift bei der Messung von Stoffeigenschaften wird erreicht, indem man die Formierung des elektrischen Referenzimpulses 33 (Fig. 14, Diagramm "i") mit einer Zeitverzögerung von Tx. durchführt, die der Änderung der Maximalamplitude U der Umhüllenden des akustischen Impulsnachhalls proportional ist.
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Zu diesem Zweck wird im Spitzendetektor 25 (Fig. 8) aus der vom Ausgang des Hüllkurvendemodulators 16 gelieferten Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls das elektrische Gleichstromsignal 26 (Fig. 14, Diagramm "f") geformt. Dieses elektrische Signal 26 mit der Amplitude UQ = UQO(1 - 2 ■—■— ) gelangt über den Emitterfolger 27 (Fig. 8) zum Eingang der Einheit 42, die zur Steuerung der zeitlichen Verzögerung T,- der elektrischen Impulse dient. Das Ausgangssignal der Einheit 42 wird dem Gesteuerten Eingang des Impulsformers 39 zugeführt. Der letztere liefert die Impulse 40, deren Dauer 'Vx- wie folgt mit dem elektrischen Signal 26 verknüpft ist:
(82)
Hierbei sind Τ1Γ die Gleichkomponente der zeitlichen Verzögerung und
a., der Proportionalitätsfaktor der Zeitverzögerungsregelung.
Der in der Differenzierschaltung 41 aus dem Impuls 40 geformte elektrische Eeferonzimpuls 38 ist in Bezug auf den Zeitpunkt der Einführung des akustischen Schwingungsimpulses 5 in die Behälterwand 3 um die Zeit verzögert, die der Dauer T1- des Impulses 40 (Fig. 14, Diagramm "g") entspricht.
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Unter Einwirkung der auf die Eingänge der Meßeinheit (Fig. 8) gegebenen elektrischen Impulse 36 (Fig. 1 4, Diagramm "e") und der elektrischen Refe r-enzimpulse 38 (Diagramm "i") entsteht in der Meßeinheit 23 (Fig. 8) ein Rechteckimpuls mit der Dauer:
τ = r, -1? = τ + a-uQ ^ — (83)
(1-2
1 J
Diese Dauer weist wie bei der vorher beschriebenen Variante der Einrichtung eine proportionale Abhängigkeit von den Änderungen der akustischen Impedanz Δ ζ* des zu untersuchenden Stoffes 6 und dementsprechend von den Änderungen der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft, z.B. der Konzentration q der flüssigen Lösung auf.
Die Werte der Gleichkomponente Tqc- der zeitlichen Verzögerung und des Koeffizienten a^ der proportionalen Zeitverzögerungsregelung lassen sich durch Lösung des folgenden Gleichungssystems ermitteln:
(04)
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Da die Größe U in gewissen Grenzen (gewöhnlich nur um einige Prozent) veränderlich vorausgesetzt wird, benutzt man anstelle von UQ0 den Wert
entspricht. Hierbei sind
anstelle von U den Wert U , der dem Anfangswert von U
T
a , (86)
3 υ^Λ
E1
O OO
Unter Berücksichtigung der erhaltenen Werte von a^, TqC und des Wertes U von der Gleichung (22) ergibt sich die Dauer ^6 des in der Meßeinheit 23 (Fig. 8) geformten Hechteckimpulses (Fig. 14, Diagramm 11J") gemäß der Gleichung (83) zu
00 922 (88)
Dabei ist der Empfindlichkeitsfaktor ß. der Kontrolle von Stoffeigenschaften durch den Ausdruck gegeben:
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Uoo
+ PiL (S9)
Der sich beiAz^. = 0 und U = U ergebende Anfangswert des Empfindlichkeitsfaktora ßQg beträgt:
ο / -2 , P U°°
B06 = 2 in aC- Cn (90)
L1
Aus diesen Beziehungen folgt, daß die Empfindlichkeit der Kontrolle von Stoffeigenschaften in diesem Falle sich ebenfalls nur unwesentlich von der Empfindlichkeit der Kontrole bei der vorher beschriebenen Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 5 unterscheidet. So ändeii; sich die Größe de3 Empfindlichkeitsfaktors ß0-, der Kontrolle mittül3 der zuletzt beschriebenen Variante der Einrichtung bei den Parameternd= 0,95 und E1ZU00 = 0,1 von 1829,8 bis 1791,2, d.h. nur um 2,1%.
Bei praktisch gleichbleibender Empfindlichkeit der Kontrolle wird hier eine bedeutende, mehr als um eine Größen-
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Ordnung stärker Abschwächung der Nulldrift erreicht. Das
Verhältnis θα der Nulldrift zum Bereich — der kontrollier-
j z
baren Änderungen der akuaticclion Impedanz dos betreffenden Stoffes 6 pro eine Einheit der relativen Änderung des Anfangswertes U der Hüllkurvenamplitude des akustischen Impulsnachhalls (der Umhüllenden 17) beträgt:-
Q - U ß ~ l ^6
y3 " οο^οβ L S
oo
Die partielle Ableitung nach dem Parameter U von der Dauer 1^6 des in der Meßeinheit 23 geformten Impulses wird bei einem der Null zustrebenden Wert von Δζ. gemäß der Gleichung
(88) wie folgt definiert:
Λ—Τ - : Γ (92)
Auf Grund der erhaltenen Beziehung (92) und des Wertes des Koeffizienten ßQ6 nach der Gleichung (90) kann deswegen die Größe des Verhältnisses θ^ folgenderwei3O dargestellt werden:
oL U
— (1 - η22-)
τλ 0OO
14I
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Der Vergleich der Beziehungen (81) und (93) für die Größen θρ und Θ-3 ergibt, daß die Nulldrift beim Einsatz der Zeitverzögerung3regelung in der Ausfürungsvariante der Einrichtung nach Fig. 8 und bei sonst gleichen Bedingungen um
(1 _ «ο )-\ (1 _ ^nüC-1 ~^-)"1 kleiner wird. Bei einer uooo Λ1
fünfprozentigen Änderung von U wird die Nulldrift beispielsweise etwa 20 mal kleiner und stellt eine geringe Größe dar, die keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Messung ausübt.
Die Formierung des elektrischen Signals, das die Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes trägt, kann auch dadurch erfolgen, daß aus der Hinterilanke einer der Umhüllenden (17) des akustischen Impulsnachhalls ein Abschnitt mit der Dauer T„ (Fig. 15» Diagramm "b") herausgelöst wird, die ungefähr der doppelten Laufzeit 'Vdes akustischen Schwingungsimpulses 5 (FlG· 8) beim Durchlauf der Behälterwand 3 entspricht, wobei dieser Abschnitt von der Vorderfront dieser Umhüllenden 17 in einem zeitlichen Abstand liegt, der wenigstens eine Größenordnung langer als die Zeit L des doppelten Durchlaufs der Behalterwand 3 durch den akustischen Schwingungsimpuls 5 ist, und daß die Maximalamplitude Uo der Umhüllenden 17 in diesem Abschnitt ermittelt wird.
Diese Art der Formierung des elektrischen Signals mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden
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Stoffes wird in der Variante der Einrichtung realisiert, deren Blockschaltbild in Fig. 9 gezeigt ist.
In dieser Auaführuncavarianto wird quo der Ilintcrf lunko der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls mit Hilfe des durch einen Selektrorimpuls 46 (Fig. 151 Diagramm "c") gesteuerten Selektorverstärkers 47 ein Abschnitt in Form eines einzelnen Impulses 48 (Diagramm "d") herausgelöst.
Der Selektorimpuls 46 wird vom zweiten Generator 45 (Fig. 9) erzeugt, der durch den liupuls 4 (Fig. 15i Diagramm "a") des Generators 1 (Fig. 9) niit einer zeitlichen Verzögerung Γη (Fig. 15i Diagramm "c") angestoßen wird, die in der zweiten Zeitverzögerungseinheit 44 (Fig. 9) festgelegt wird. Der Wert 1Zq der Zeitverzögerung wird als Vielfaches der Zeit f eingestellt, in der der akustische Schwingungsimpuls 5 die Behälterwand 3 zweimal durchläuft:
?8 =
Hierbei ist b^ ein Multiplizitücsfaktor, der einer vorgegebenen ganzen Zahl entspricht.
Die Dauer'TI des Selektorimpulses 46 (Fig. 15, Diagramm "c") wird dabei annähernd gleich der erwähnten Zeit 'T eingestellt, in der der akustische Schwingungsimpuls 5 die Behälterwand 3 zweimal durchläuft.
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Beim Impuls 48 (Diagramm "d"), der dem herausgelösten Abschnitt der Umhüllende: 17 des akustischen Impulsnachhalls entcpricht, iot die Dauer gleich der Dauer 1T7 des Selektorimpulses 46 (Diagramm "c") und die Amplitude U4 der Amplitude Ut des herausgelösten Abschnitts der erwähnten Umhüllenden 17 proportional.
Hierbei ist
(95)
wobei k^p einen Multiplizitätsfaktor bedeutet.
Die Maximalamplitud.? U, des Impulses 48, der dem herausgelösten Abschnitt der Hinterflanke dieser Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls entspricht, weist folgende Abhängigkeit von den Änderungen Δ ζ,, der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes auf:
U4 = K12U00*V · C1-2^1.) i (96)
Der Impuls 48, dessen Amplitude U^ eine Funktion von der betreffenden Eigenschaft des zu kontrollierenden Stoffes 6 darstellt, gelangt vom Ausgang des Selektrorverstärkers 47 (Fig. 9) zum Eingang des Gpitzendetektors 49. Dieser formiert aus dem angekommenen Impuls 48 das elektrische Informationssignal 20 in Form einer Gleichspannung (Fig. 15, Diagramm "e")
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Die Amplitude dieser Spannung E-, entspricht der Amplitude UL des erwähnten Impulses 48.
Vom Ausgang des SpitzendetukUors 49 (Flg. 9) wird das Informationssignal 20 der Meßeinheit 23 zugeführt, in der seine Amplitude mit der Amplitude E. (Fig. 15» Diagramm "f") des vom Signalformer 30 gelieferton elektrischen Referenzsignal verglichen wird. Das Differenzsignal E = E„ - E^ gelangt vom Ausgang der Meßeinheit 23 zum Kegistriergerät 24, dessen Anzeige die zu kontrollierende Eigenschaft des im Behälter eingeschlossenen Stoffes 6 charakterisiert.
Der Einpfindlichkeitsfaktor S>„ der Kontrolle der betreffenden Stoffe ig enschaft ergibt sich hierbei aus dem folgenden Ausdruck:
V— (97)
Dabei bezeichnet UQ04 die Werte von U„ bei iz, = 0 und
Berücksichtigt man, daß
(93)
und
U004 = k12U00CP^ (99)
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sind, so läßt sich die Beziehung (97) für den Faktor ß„ wie folgt umformen:
„ = 2 b >_ (1 - 2^fL ) i (100)
' ooo
Die Anwendung der beschriebenen Ausführungsvariante der Einrichtung ermöglich die Durchführung einer effektiven Kontrolle von Trennflächen zweier unmischbarer Flüssigkeiten sowie eine diskrete Anzeige des Niveaus von Flüssigkeiten und die Lösung anderer technischer Aufgaben.
Die Feststellung von vorhandenen Änderungen der zu kontrollierenden Eigenschaft des betreffenden Stoffes 6 von ihrem Anfangswert und die Messung der Größe dieser Änderungen z.B. bei der Konzentration q von flüssigen Lösungen können mit der zuletzt beschriebenen Variante der Einrichtung ebenfalls vorgenommen werden, wenn der Anfan^swert U der Maximalamplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls konstant ist. Eine Inkonstanz der Größe UQ0 führt bei der Messung von Werten der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft zur Nulldrift, die
- beträgt, wobei ' die relative Änderung der Größe u oo oo
Die durch eine Inkonstanz der Größe U z.B. infolge
einer Amplitudeninstabilität der in die Behälterwand 3 eingeführten akustischen Gchvvingungsimpulse 5 hervorgerufene NuIl-
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drift der Messung der zu kontrollierenden Eigenschaft eines Stoffes 6 kann in diesem Falle vollständig beseitigt werden, indem mua zwischen dem Hauptabschnitt der Umhüllenden 17 und ihrer Vorderflanke einen zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 1.7 herauslöst, der vom Hauptabschnitt dieser Umhüllenden 17 in einer Entfernung liegt, die ein Vielfaches der Zeit f des doppelten Durchlaufs der Behälterwand 3 durch den akustischen Schwingungsimpuls 5 ist, und indem man aus dem herausgelösten zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 17 ein elektrisches Referenzsignal formiert.
Eine derartige Formierung des elektrischen Referenzsignals, die bei der Messung von Werten der zu kontrollierenden Eigenschaft des Stoffes 6 die Beseitigung der Nulldrift ermöglicht, wird in der Ausführung:^ a riant e der Einrichtung nach Fig. 10 wie folgt realisiert.
Mit Hilfe des durch Selektorimpulse 53 gesteuerten zweiten Selektorverstärkers 54 für die Amplitude der Umhüllenden 17 des akustischen Impultmachhalls wird aus der Hinter — flanke dieser Umhüllenden 17 ein zusätzlicher Abschnitt herausgelöst, dem ein Impuls 55 (Fig. 15» Diagramm "h") entspricht. Dieser Abschnitt befindet sich zwischen dem im Zeitintervall T„ - (£1 + T„) liegenden Hauptabschnitt der Umhüllenden 17 und ihrer Vorderflanke. Der Impuls 53 wird von einem dritten Selektorinipuljgenerator 52 (Fig. 10) erzeugt, der durch die vom Generator 1 gelieferten elektrischen Impulse
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4 angestoßen wird, welche über eine dritte Zeitverzögerungseinheit 51 zur Verzögerung der elektrischen Impulse um die Zeit 'Γ1 zugeführt werden. Dicao Vorzugorungazcib wird als Vielfaches der Zeit ΐ eingestellt, in der die akustischen Schwingungen die Behälterwand 3 zweimal durch/laufen:
(iod
wobei bp = 1; 2 ... ein Multiplizitätsfaktor ist.
Die Dauer T^0 des Selektorimpulses 53 (Fig· 15t Diagramm "g") wird annähernd gleich der Zeit Γ eingestellt, in der die akustischen Schwingungsimpulse 5 die Wand 3 des Behälters mit dem zu kontrollierenden Stoff 6 zweimal durchlaufen.
Im herausgelösten zusätzlichen Abschnitt der Hinterflanke der Umhüllenden 17 ist die Maximalamplitude Ur (Diagramm "b") der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls durch den folgenden Ausdruck gegeben:
Die Amplitude Ug des Impulses 55 (Diagramm "h")» der dem zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 17 entspricht, ist der Maxima lampIitude Ur dieser Umhüllende» 17 (Diagramm "b") im zu satzlichen Abschnitt proportional:
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woboi k-^ oin Proportionalitätafaktor iot.
Der erwähnte Impuls 55 wird vom Ausgang des zweiten Selektorverstärkers 54 (Fig. 10) dem Eingang des für den herausgelösten Abschnitt der Umhüllenden 17 vorgesehenen zweiten Spitzendetektor 56 zugeführt, in dem er in eine Gleichspannung Ec (Fig. 15» Diagramm "i") umgewandelt wird, deren Amplitude der Maximalamplitude U,- des Impulses 55 (Diagramm "h") gleich ist. Die erzeugte Spannung wird zum Emitterfolger 57 (Fig. 10) übertragen, der aus dieser Spannung ein elektrisches Heferenzsignal mit der Amplitude E„ (Fig. 15 t Diagramm "f") formiert, die der Amplitude Ug des Impulses 55 (Diagramm "h"J proportional ist:
"HF- } 2 (104)
wobei k^4 ein Proportionalitätsfaktor ist.
Die Proportionalitätsfaktoren k..-, k,.^ werden hierbei so eingestellt, daß die am Ausgang der Meßeinheit 23 (Fig. 10) erhaltene Differenz E aus dem elektrischen fieferenzsignal (Fig. 15t Diagramm f") und dem elektrischen Informationssignal 20 (Diagramm "β") beim Anfangswert zQ^ der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6 (d.h. bei Uz1 = gleich Null ist:
709843/09SS
Das elektrische Referenzsignal (Diagramm "f") wird also rait der Amplitude
(106)
geformt.
Das dem Registriergerät 24 (Fig. 10) zugeführte Differenzsignal E weist folgende Abhängigkeit von den Änderungen Δ ζ, der akustischen Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6 auf:
h = k12Uoo<* L (Ι-* "Τ4 2 - <1-2~ } J (107)
Der Empfindlichkeitsfaktor ßg der Kontrolle der betreffenden Stoffeigenschaft i3t hierbei durch die Beziehung gegeben:
ß8 = Unnyi νΔζ1 \ Λ Uooo
"M
(106)
Dank der Beseitigung der Kulldrift bei der Messung kann die beschriebene Ausführungsvariante der Einrichtung mit Erfolg nicht nur für die Kontrolle der Trenngrenze zwischen zwei unmischbaren Flüssigkeiten und zur diskreten Anzeige
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von Flüssigkeitsniveaus in Behältern benutzt werden, sondern auch zur Feststellung von Abweichungen der zu kontrollierenden Stoffeißenschaft von ihrem Anfangswert sowie zur Ermittlung der Größe dieser Abweichungen z.B. bei der Kontrolle von Abweichungen der Konzentration q flüssiger Lösungen unabhängig von den Änderungen der Größe U verwendet werden. Hierbei wird der Einfluß von Änderungen der Bedingungen der Einführung von akustischen Schwingungsimpulsen 5 in die Behälterwand 3 sowie der Einfluß der Amplitudenänderungen dieser Impulse auf die erwähnten Arten der Kontrolle von Eigenschaften des betreifenden Stoffes 6 beseitigt.
Der Einfluß solcher Änderungen von Bedingungen der Einführung der Impulse 5 in die Wand 3 und . . ihrer Amplitude auf die Empfindlichkeit der Kontrolle von Eigenschaften de5 Stoffes 6 wird bei gleichzeitigem Ausschluß der Nulldrift bei der Messung der betreffenden Stoffeigenschaft durch Teilung von Spannungen mit den Amplituden E^ und E1- (Diagramme "e", "i") erreicht, die aus den bei der Selektrion dos Hauptabschnitt und des zusätzlichen Abschnitts aus der Hinterflanke der Umhüllenden 17 erhaltenen Impulsen 48 und 55 (Diagramme "d", "h") geformt werden.
In der zur Lösung dieser Aufgabe bestimmten Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 11 erfolgen die Herauslösung des dem zusätzlichen Abschnitt der Umhüllenden 17 entsprechenden Impulses 55 und die Formierung eines Spannungs-
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signals mit der Amplitude E1- (Fig. 15t Diagramm "i") aus die sem Impuls, die der Amplitude U^ des Impulses 55 gleich ist, mit Hilfe der Reihenschaltung 50 ähnlich der vorher beschrie benen Einrichtung nach Fig. 10. Das erwähnte elektrische Signal gelangt vom Ausgang des zweiten Spitzendetektore 56 zu einem Eingang der Divisionseinheit 58, auf deren zweiten Eingang vom Ausgang des Spitzendetektors 49 das elektrische Informationssignal 20 (Fig. 15» Diagramm Meu) gegeben wird. Am Ausgang der Divisionseinheit 58 (Fig. 11) erscheint das elektrische Signal mit der Amplitude E&, die dem Quotient von der Division der dieser Einheit 58 zugeführten elektrischen Signale gleich ist:
E3 k12 ' k14Uooo b1~b2 χ
Eß = k Uooo ' K = "<*
6 14 ooo Ji5 k13
χ (1-2 —-!-) 1 2 (109)
k^4 ist hierbei ein Proportionalitätsfaktor.
Das elektrische Ausgangssignal der Divisionseinheit 58 gelangt zu einem Eingang der Meßeinheit 23, in der es mit dem. vom. Referenz Signa !former 30 {Fig. 11) abgegebenen elektrischen Heferenzsignal mit der Amplitude E^ verglichen wird* Die Amplitude E^ des elektrischen Heferenzsignals vjixd. dabei gleich der Amplitude des Ausgangssignals der Divisionseinheit 58 eingestellt, die dem Anfangswert zQ1 der akustischen
70*843/099*
ν* -US
Impedanz des zu kontrollierenden Stoffes 6, also A z* = 0 entspricht:
k14 b1 "
Das Differenzsignal Eu = E^ - Eg mit der Amplitude
Vb2T Az1 Vb2"l
1 2I 1-(1-2-J-) J
(111)
gelangt vom Ausgang der Meßeinheit 23 zum Registriergerät 24, dessen Skale in den Maßeinheiten der zu kontrollierenden Stoffeigenschaft geeicht ist. Der Empfindlichkeitsfaktor ßq der Kontrolle ergibt sich dabei aus dem Ausdruck:
Δζ, b.-b5-1
(1-2 --i ) Ί 2 (112)
Bei einer Reihe von zu'kontrollerenden Stoffen, deren akustische Impedanz annäherend gleich der akustischen Impedanz der Behälterwand 3 oder höher als diese Impedanz ist, wird das elektrische Signal mit der Information über die Eigenschaften des zu kontrollierenden Stoffes 6 geformt, indem man das Vorzeichen des Zeitintervalls zwischen den Vor-
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derflanken zweier verschiodenpoliger Umhüllender 17ι 18 des akustischen Impulsnachhallc onnittelt.
In der Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 12 wird diese Aufgabe folgenderweise gelöst. Ein Normimpulsformer 59 erzeugt einen genormten elektrischen Impuls 60 (Fig. 16, Diagramm "c") , welcher der Vorderflanke der Umhüllenden 17 des akustischen Impulsnachhalls entspricht. Über den Demodulator 61 (Fig. 12) gelangt die zweite Umhüllende 18 des akustischen Impulsnachhalls zum zweiten Normimpulsformer 62, dessen elektrischer Normimpuls 63 (Fig. 16, Diagramm "e") der Vorderflanke der zweiten Umhüllenden 18 (Diagramm "d") des akustischen Impulsnachhalls entspricht.
Die genormten Impulse 60 und 63 (Diagramme "c" und "e"), die den Vorderflanken der Umhüllenden 17 und 18 des akustischer Impulsnachhalls entsprechen, werden von den Ausgängen der Normimpulsformer 59 (Fig. 12) und 62 den Eingängen der Meßeinheit 23 zugeführt. Unter Einwirkung der auf die Eingänge der Meßeinheit 23 gegebenen Impulse 60, 63 erzeugt diese Meßeinheit 23 einen Rechteckimpuls (Fig. 16, Diagramm "f"), dessen Dauer &** dem Zeitintervall zwischen zwei Normimpulsen 6.0 und 63 (Diagramme "c", "e") gleich ist. Das Vorzeichen (positiv oder negativ) des ausgabeseitigen Rechteckimpulses der Meßeinheit 23 (Fig. 12) hängt vom Verhältnis der akustischen Impedanz z* des im Behälter befindlichen Stoffes 6 und der akustischen Impedanz ζ der Behälterwand 3 ab. Wenn das Verhältnis z^/z kleiner als 1 ist, weist dieser Impuls (Fig. 16, Diagramm "f") die negative Polarität auf. 709843/0989
Ist z^/z größer als Eins, so ändern sich die Form und die Lage der beiden Umhüllenden 17* und 18·, die in den Diagrammen "b" und "d" mit Strichlinien angegeben sind. Infolgedessen erfolgt die zeitliche Verschiebung der Normimpulse in die Lagen 60' und 63* (Diagramme "c" und "e", gestrichelte Linien). Unter Einwirkung der genormten Impulse 60* und 63' mit veränderter zeitlicher Lage erzeugt die Meßeinheit 23 (Fig. 12) einen positiven Rechteckimpuls (Fig. 16, Diagramm"g")
Die Rechteckimpulse (Diagramm "f" bzw. Diagramm "g"), deren Vorzeichen die Information über die zu kontrollierende Eigenschaft des Stoffes 6 (Fig. 12) trägt, gelangen vom Ausgang der Meßeinheit 23 zum Registriergerät 24.
Das beschriebene Verfahren zur Kontrolle von Eigenschaften des im Behälter befindlichen Stoffes, welches in den Einrichtungen nach Fig. 1, 3··«12 verwirklicht wird, ermöglicht eine Überaus effektive kontaktlose automatische Kontrolle verschiedener Eigenschaften von Stoffen in. Behältern beim Ablauf von technologischen Prozessen in der Hüttenindustrie, bei der Aufbereitung von Rohstoffen, in der chemischen, Erdöl- und Nahrungsmittelindustrie sowie in anderen Industriezweigen.
44 t
Leerseite

Claims (1)

  1. Ansprüche
    1.j Verfahren zur Prüfung der Eigenschaften von in einem Behälter eingeschlossenem Material,
    bei dem aktustische Schwingungsimpulse in das Material durch die Behälterwand senkrecht zu dieser periodisch eingestrahlt werden und die Behälterwand durchsetzende akustische Signale empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das Information über die Materialeigenschaften trägt,
    dadurch gekennzeichnet, daß als die akustischen Signale verschiedenpolare Hüllkurven (17, 18) zwischen der Außenfläche der Behälterwand (3) und dem Material (6) entstehend-en akustischen Impulsnachhalls benutzt werden und
    daß die Hüllkurven (17, l8) in der Einstrahlungszone der akustischen Schwingungsimpulse (5) empfangen werden (Fig. 1, 2).
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das elektrische Signal (20)gewonnen wird, indem die Fläche zwischen einer Hüllkurve (17, l8) des akustischen Impulsnachhalls und ihrem Nullpegel und
    das Verhältnis dieser Fläche zum Zeitintervall ermittelt werden, das dem Zeitabschnitt zwischen zwei nacheinander eingestrahlten akustischen Schwingungsimpulsen (5) proportional ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich die Maximalamplitude einer Hüllkuve (17; l8) gemessen und mit dem Verhältnis der durch
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    ORIGINAL INSPECTED
    diese Hüllkurve (17; l8) und ihren Nullpegel begrenzten Fläche zum Zeitintervall verglichen wird, das dem Zeitabschnitt zwischen zwei nacheinander eingestrahlten akustischen Schwingungsimpulsen (5) proportional ist.
    Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das elektrische Signal (20) gewonnen wird, indem an der Vorder- und der Hinterflanke einer der Hüllkurven (17. 18) des akustischen Impulsnachhalls Abschnitte abgetrennt werden, deren entsprechende Enden auf zwei gegenüber der Maximalamplitude dieser Hüllkurve (17 bzw. l8) wenigstens um eine Größenordnung kleineren Amplitudenniveaus liegen, und
    das Zeitintervall zwischen diesen Abschnitten bestimmt wird.
    Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das untere der zwei Amplitudenniveaus veränderlich, und zwar proportional den Änderungen der Maximalamplitude der betreffenden Hüllkurve (17 bzw. 18) des akustischen Impulsnachhalls, eingestellt wird.
    Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das elektrische Signal gewonnen wird,
    indem nan:
    aus der Hinterflanke einer der Hüllkurven (17 bzw. l8) des akustischen Impulsnachhalls ein Abschnitt abtrennt, dessen Enden auf zwei gegenüber der Maximalamplitude dieser Hüllkurve (17 bzw. 18) wenigstens um eine
    709843/0981
    Größenordnung kleineren Amplitudenniveaus liegen,
    ein dem abgetrennten Abschnitt entsprechender elektrischer Impuls (36) erzeugt,
    einen elektrischen Referenzimpuls (38) im Zeitpunkt bildet, der einer Lage des erzeugten elektrischen Impulses (36) im Betriebsbereich der Prüfung entspricht, und
    das Zeitintervall ( L^) zwischen diesen Impulsen (36,38) mißt (Fig. 4).
    7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der elektrische Referenzimpuls (38) mit einer zeitlichen Verzögerung proportional der Änderung der Maximalamplitude der Hüllkurve (17; l8) des akustischen Impulsnachhalls erzeugt- wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das elektrische Signal (20) gewonnen wird, indem man
    aus der Hinterflanke einer Hüllkurve (17; 18) des akustischen Impulsnachhalls einen Abschnitt abtrennt, dessen Länge ungefähr der doppelten Behälterwand-Durchlaufzeit des akustischen Schwingungsimpulses (5) entspricht und der von der Vorderflanke dieser Hullkurve (17; 18) in einem Abstand wenigstens um eine Größenordnung langer als die doppelte Behälterwand-Durchlaufzeit des akustischen Schwingungsimpulses (5) liegt, und
    die Maximalamplitude der Hüllkurve (17; l8) in diesem Abschnitt ermittelt.
    9· Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
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    daß zwischen dem Hauptabschnitt und der Vorderflanke der betreffenden Hüllurve (17, 18) ein zusätzlicher Abschnitt abgetrennt wird, der von dem Hauptabschnitt dieser Hüllkurve (17; 18) um ein Vielfaches der doppelten Behälterwand-Durchlaufzelt des akustischen Schwingungsimpulses (5) entfernt ist, und die Maximalamplituden der HUllkurve (17; 18) im betreffenden Hauptabschnitt und im Zusatzabschnitt verglichen werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das elektrische Signal gewonnen wird, indem das Vorzeichen des zwischen den Vorderflanken der zwei verschiedenpolaren Hiillkurven (17, 18) des akustischen Impulsnachhalls liegenden Zeitintervalls ermittelt wird.
    11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung der Eigenschaften von in einem Behälter eingeschlossenem Material nach Anspruch 1,
    mit einem an einen Impulsgenerator angeschlossenen akustischen Wandler, der unmittelbar an der Außenfläche der Behälterwand angeordnet ist und akustische Schwingungsimpulse erzeugt, die in das Material durch die Behälterwand eingestrahlt, dann empfangen und in akustische Signale umgewandelt werden, die dem Signaleingang
    eines Informationssignalgenerators zugeführt werden, der ein Signal mit Information über die Eigenschaften des Materials erzeugt und dessen Ausgang mit dem Eingang
    einer Meßeinheit elektrisch verbunden ist, die an ein Registriergerät angeschlossen ist, gekennzeichnet
    durch eine Reihenschaltung (11) aus einer Zeitverzögerungseinheit (12) zur Verzögerung
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    elektrischer Impulse, deren Eingang am Ausgang des Impulsgenerators (1) liegt,
    aus einem Selektivimpulsgenerator (I)) sowie
    aus einem Selektivverstärker (I5) zur Verstärkung akustischer Signale, dessen Signaleingang mit dem akustischen Wandler (2^ verbunden ist,
    wobei die Reihenschaltung (11) den Empfang und die Umwandlung der akustischen Signale (7) mit Hilfe des akustischen Wandlers (2) ermöglicht, und
    durch einen HUllkurvendemodutitor (16) fur die Demodulation der Hüllkurven (17, l8) des zwischen der Außenfläche der Behälterwand (3) und dem Material (6) entstehenden akustischen Impulsnachhalls, von dem der Eingang an den Ausgang des Selektivverstärkers (I5) und der Ausgang an den Signaleingang des Informationssignalgenerators (I9) elektrisch angeschlossen ist, und der die Benutzung der Hüllkurven (17; l8) des akustischen Impulsnachhalls als die akustischen Signale (7) ermöglicht (Fig. 1).
    12. Einrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Informationssignalgenerator (19) auf der Grundlage eines Integrators (21) für die Hüllkurve (I7) des akustischen Impulsnachhalls ausgeführt ist (Fig. 1).
    13. Einrichtung nach Anspruch 12,
    gekennzeichnet
    durch einen für die Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen Spitzendetektor (25), dessen Eingang an den Ausgang des HUllkurvendemodulators (l6) des akustischen Impulsnachhalls und dessen Ausgang an den zweiten Eingang der Meßeinheit (23) elektrisch angeschlossen ist,
    wobei die Meßeinheit (23) eine Differenzschaltung ist (Fig. 3).
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    ORIGINAL INSPECTED
    lh. Einrichtung nach Anspruch 12,
    gekennzeichnet
    durch einen Spitzendetektor (25) für die Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls, dessen Eingang an den Ausgang des Hüllkurvendemodulators (l6) angeschlossen ist,
    durch einen Dividierer (29) für elektrische Signale (26, 20), dessen Eingänge an den Ausgang des Spitzendetektors (25) für die Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls sowie des Hüllkurven-Integrators (21) und dessen Ausgang an den Eingang der Meßeinheit (23) angeschlossen sind, und
    durch einen Referenzsignalgenerator (30) zur Erzeugung eines elektrischen Referenzsignals, dessen Ausgang am zweiten Eingang der Meßeinheit (23) liegt, die eine Differenzschaltung ist (Fig. 4).
    15· Einrichtung nach Anspruch 11,
    gekennzeichnet
    durch einen Begrenzer (31) zur Begrenzung der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegel, der einen elektrischen Impuls (32) erzeugt, dessen Vorder- und Hinterflanke den zwei Abschnitten der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls entsprechen, deren Enden auf den zwei Amplitudenniveaus liegen,
    wobei vom Begrenzer (3I) der Eingang an den Ausgang des Hüllkurvendemodulators (l6) und der Ausgang an den Eingang des Informationssignalgenerators (19) angeschlossen sind, der zur Messung der Dauer elektrischer Impulse ausgebildet ist (Fig. 5).
    16. Einrichtung nach Anspruch 15,
    gekennzeichnet
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    durch einen für die Hüllkurve (17) den akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen Spitzendetektor (25) zur Einstellung des unteren Amplitudenniveaus der abgetrennten Abschnitte der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls,
    dessen Eingang an den Ausgang des Hüllkurvendemodulators (16) und dessen Ausgang an den gesteuerten Eingang des Begrenzers (31) elektrisch angeschlossen ist (Fig. 6).
    17. Einrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Informationssignalgenerator (I9) einen Begrenzer (31) zur Begrenzung der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls auf zwei Amplitudenpegeln zwecks Abtrennung eines Abschnitts aus der Hinterflanke der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls sowie einen mit dem Begrenzer (31) in Reihe geschalteten Differenzierer (35) enthält, die einen dem abgetrennten Abschnitt der Hüllkurvenhinterflanke entsprechenden elektrischen Impuls (36) erzeugt,
    wobei der Eingang des Begrenzers (31) als Eingang des Informationssignalgenerators (19) und der Ausgang des Differenzierers (35) als Ausgang des Informationssignalgenerators (19) dienen, und
    daß eine Zeitverzögerungseinheit (37) zur Verzögerung elektrischer Impulse vorgesehen ist, die einen elektrischen Referenzimpuls (38) erzeugt und mit ihrem Eingang an den Ausgang des Impulsgenerators (l) sowie mit ihrem Ausgang an den zweiten Eingang der Meßeinheit (23) angeschlossen ist,
    die zur Messung von Zeitintervallen ausgebildet ist (Fig. 7).
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    l8. Einrichtung nach Anspruch 17,
    gekennzeichnet
    durch einen für die Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen Spitzendetektor (25), dessen Eingang an den Ausgang des Hüllkurvendemodulators (l6) angeschlossen ist, sowie
    durch eine Einheit (42) zur Steuerung der zeitlichen Verzögerung elektrischer Impulse, deren Eingang an den Ausgang des Spitzendetektors (25) und deren Ausgang an den gesteuerten Eingang der Zeitverzögerungseinheit (37) angeschlossen ist (Fig. 8).
    19· Einrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Informationssignalgenerator (19) für das elektrische Informationssignal (20) zwecks Abtrennung eines Abschnitts der Hinterflanke bei der betreffenden Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls eine Reihenschaltung (43)
    aus einer zweiten Zeitverzögerungseinheit (44) zur Verzögerung elektrischer Impulse,
    aus einem zweiten Selektivimpulsgenerator (45) und
    aus einem Selektivverstärker (47) zur Verstärkung der Amplitude der betreffenden Hüllkurve (17) umfaßt,
    daß ein Spitzendetektor (49) für den abgetrennten Abschnitt der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls vorgesehen ist, dessen Eingang an den Ausgang des Selektivverstärkers (47) angeschlossen ist, und
    daß der Eingang der zweiten Zeitverzögerungseinheit (44) mit dem.Ausgang des Impulsgenerators (1) verbunden ist und als gesteuerter Eingang des Informationssignalgenerators (19) des elektrischen Informationssignals (20) dient,
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    von dem der Signaleingang durch den Signaleingang des für die Verstärkung der Amplitude der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls vorgesehenen SeLektivverstärkers (47) und der Ausgang durch den Ausgang des Spitzendetektors (49) gebildet werden (Fig. 9).
    20. Einrichtung nach Anspruch 19,
    gekennzeichnet
    durch eine Reihenschaltung (50)
    aus einer dritten Zeitverzögerungseinheit (51) zur Verzögerung elektrischer Impulse,
    aus einem dritten Selektivimpulsgenerator (52) zur Erzeugung von Selektivimpulsen (53),
    aus einem zweiten Selektivverstärker (54) zur Verstärkung der Amplitude der Hiillkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls und zur Abtrennung eines zusätzlichen Abschnitts der Hinterflanke der betreffenden Hüllkurve (17), der zwischen dem Hauptabschnitt der Hüllkurve (17) und ihrer Vorderflanke liegt, sowie
    aus einem zweiten Spitzendetektor (56) für den abgetrennten zusätzlichen Abschnitt der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls,
    wobei verbunden sind:
    der Eingang der dritten Zeitverzögerungseinheit (51) mit dem Ausgang des Impulsgenerators (l),
    der Signaleingang des zweiten Selektivverstärkers (54) mit dem Ausgang des Hüllkurvendemodulators (16) und
    der Ausgang des zweiten Spitzendetektors (56) mit dem zweiten Eingang der als Differenzschaltung aufgebauten Meßeinheit (2J>) (Fig. 10).
    21. Einrichtung nach Anspruch 19,
    gekennzeichnet
    durch eine Reihenschaltung (50)
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    aus einer dritten Zeitverzögerungseinheit (51) zur Verzögerung elektrischer Impulse,
    aus einem dritten Selektivimpulsgenerator (52),
    aus einem zweiten Selektivverstärker (54) fUr die Amplitude der Hüllkurve (17) des akustischen Impulsnachhalls, der zur Abtrennung eines zwischen dem erwähnten Hauptabschnitt der Hüllkurve (17) und ihrer Hinterflanke liegenden zusätzlichen Abschnitts aus der Hinterflanke dieser Hüllkurve (17) bestimmt ist, sowie
    aus einem zweiten Spitzendetektor (56) für den abgetrennten zusätzlichen Hüllkurvenabschnitt,
    wobei der Eingang der dritten Zeitverzögerungseinheit (51) an den Ausgang des Impulsgenerators (1) und der Signaleingang des zweiten Selektivverstärkers (54) an den Ausgang des HUllkurvendemodulätors (l6) angeschlossen sind,
    durch einen Dividierer (58) für elektrische Signale, dessen Eingänge mit dem Ausgang des ersten und des zweiten Spitzendetektors (49, 56) für die abgetrennten Abschnitte der Hüllkurve (I7) und dessen Ausgang mit dem Eingang der Meßeinheit (23) verbunden sind, und
    durch einen Referenzsignalgenerator (30), dessen Ausgang an den zweiten Eingang der als Differenzschaltung ausgeführten Meßeinheit (2j5) geschaltet ist (Fig. 11).
    22. Einrichtung nach Anspruch 11,
    gekennzeichnet,
    durch einen Normimpulsformer (59) als Informationssignalgenerator (19) des elektrischen Imformationssignals (20),
    wobei Im Normimpulsformer (59) die Formung eines der Vorderflanke der Hüllkurve (I7) des akustischen Impulsnachhalls entsprechenden genormten elektrischen Impulses (60) erfolgt, sowie
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    durch eine Reihenschaltung
    aus einem zweiten Hüllkurvendemodulator (61) für die zweite Hüllkurve (18) des akustischen Impulsnachhalls, dessen Eingang an den Ausgang des Selektivverstärkers (I5) geschaltet ist, sowie aus einem zweiten Normimpulsformer (62) zur Formung eines der Vorderflanke der zweiten Hüllkurve (18) des akustischen Impulsnachhalls entsprechenden genormten elektrischen Impulses (63)*
    wobei der Ausgang des zweiten Normimpulsformers (62) an den zweiten Eingang der Meßeinheit (23) angeschlossen ist, die zur Messung der Zeitdifferenz bei der Formung von genormten elektrischen Impulsen (60, 63) ausgebildet ist, die den Vorderflanken der beiden verschiedenpolaren Hüllkurven (17» l8) des akustischen Impulsnachhalls entsprechen (Fig. 12).
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DE19772716833 1976-04-16 1977-04-15 Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der Eigenschaften von Material in einem Behälter Expired DE2716833C3 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998011430A1 (en) * 1996-09-13 1998-03-19 Cobe Laboratories, Inc. Improved gas/fluid detector for contained fluid systems
DE19818768A1 (de) * 1998-04-27 1999-10-28 Heuft Systemtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Füllstands von Behältern
DE19737276C2 (de) * 1997-08-27 2000-12-28 Joachim Doering Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschall-Überwachung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Duroplasten bei der Verarbeitung
DE4437684C2 (de) * 1994-10-21 2001-07-26 Friedrich Erasme Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer in einem Behältnis befindlichen, sich zeitlich stofflich verändernden Flüssigkeit
AT520658A1 (de) * 2017-12-07 2019-06-15 Johannes Kepler Univ Linz Prozessüberwachung bei der herstellung von spritzgussformteilen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4478072A (en) * 1981-10-09 1984-10-23 The British Petroleum Company P.L.C. Apparatus for determining the concentration of solids dispersed in a liquid
US4543827A (en) * 1982-07-12 1985-10-01 Sumitomo Rubber Industries Method for measuring physical properties of material
GB8427713D0 (en) * 1984-11-02 1984-12-12 Evans T E Liquid detection and identification
JPH0660890B2 (ja) * 1985-04-26 1994-08-10 株式会社日立製作所 懸濁物質の凝集状態判別装置
DE3812293A1 (de) * 1988-04-13 1989-10-26 Endress Hauser Gmbh Co Fuellstandsmessgeraet

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5011474A (de) * 1973-06-01 1975-02-05

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4437684C2 (de) * 1994-10-21 2001-07-26 Friedrich Erasme Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer in einem Behältnis befindlichen, sich zeitlich stofflich verändernden Flüssigkeit
WO1998011430A1 (en) * 1996-09-13 1998-03-19 Cobe Laboratories, Inc. Improved gas/fluid detector for contained fluid systems
DE19737276C2 (de) * 1997-08-27 2000-12-28 Joachim Doering Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschall-Überwachung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Duroplasten bei der Verarbeitung
DE19818768A1 (de) * 1998-04-27 1999-10-28 Heuft Systemtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Füllstands von Behältern
US6443004B1 (en) 1998-04-27 2002-09-03 Heuft Systemtechnik Gmbh Method and device for determining the filling level in containers
AT520658A1 (de) * 2017-12-07 2019-06-15 Johannes Kepler Univ Linz Prozessüberwachung bei der herstellung von spritzgussformteilen
AT520658B1 (de) * 2017-12-07 2020-09-15 Johannes Kepler Univ Linz Prozessüberwachung bei der herstellung von spritzgussformteilen

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