SU964543A1 - Ультразвуковой измеритель скорости потока газовых сред - Google Patents

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗОВЫХ СРЕД

f

Изобретение относитс  к технике контрол  и предназначено дл  измерени  малых скоростей (пор дка 10 см/с) потоков агрессивных газовых сред, используемых дл  проведени  технологических процессов при создании элеNKHTHoft базы микроэлектроники.

Известен акустический газоанали затор , .ссдерисащий эталонный и измерительный каналы, два акустических преобразовател , генераторимпульсов , формирующие каскады, два триггера , дифференцирующую цепочку и выходное устройство HI.

В данном акустическом газоанализаторе скорость распространени  УЗ колебании в исследуемой среде определ етс  путем сравнени  аремени прохождени  посылок УЗ импульсов фиксированного рассто ни  в измерительном и эталонном каналах.

В св зи с тем, что в магистральных газовых лини х отношение скоростей газовых потоков, используемлх в технологических операци х, к скорости распространени  УЗ колебаний в исследуемой среде лежит в пределах ( - , метод, положенный в основу работы устройства, дл 

контрол  малУх скоростей потока газа становитс  неприменим.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ультразвуковой расходомер, содержащий измерительный канал, два обрати№ах электроакустических преобразовател , подключенных к выходу генератора зондируквдих импульсов и входам

10 измерител  разности фаз, и выходное устройство C2J.

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность его использовани  дл  измерени  расхода агрессив15 гых сред, а также невысока  точность измерени . . .

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  измерений ско20 рости потока агрессивных газовых сред и увеличение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что измерительный кангш выполнен в виде- трубы посто нного диамет25 ра с длиной, кратной половине длины ультразвуковой волньг, каждый обратимый электроакустический преобразователь снабжен звукопроводом и закреплен в трубопроводе посредством

30 пары четвертьволновых буферных эле Jeнтoв , а генератор зондирующих импульсов выполнен в виде формировател , один вход которого подключен к генератору непрерывных ультразвуковых колебаний, а другой - к выходу генератора импульсов. Вс кое колеблк деес  упругое тело можно представить эквивалентной электрической схемой, состо щей из индуктивности, емкости и активного сопротивлени i так как газ, ограниченный стенками рабочей камеры и звукопроводами, представл ет из себ  колеблющеес  упругое- тело, то чтобы индицировать малые газовые по токи со скоростью пор дка 10 см/с по изменению фазы принимаемых колебаний , необходимо объем рабочей камеры дл  ультразвука сделать резонансным . Это достигаетс , если рассто ние t между акустическими преоб разовател ми кратно половине длины УЗ волны. В этом случае зависимость фазы УЗ колебани  от изменени  част ты вследствие эффекта Доплера в области акустического ре зонанса рабочего объема датчика имеет линейный характер и пропорциональна величине TCnd ± . где п - число полуволн, укладывающихс  по длине рабочей камеры . На фиг.1 показана блок-схема уст ройства; на фиг.2 - изменение фазы УЗ колебаний в окрестности резонанс ной частоты датчика. Устройство содержит акустические преобразователи 1, звукопроводы 2, четвертьволновые (буферные элементы 3, рабочую камеру 4, прокладки 5 трубу б измерительного канала с отверсти ми 7 дл  входа и выхода газо вого потока, генератор 8 непрерывны УЗ колебаний, генератор 9 импульсов формирователь 10 зондирующих импуль со®, измеритель 11 разности фаз и выходное устройство 12. Акустические преобразователи 1 закреплены в трубе измерител|5ного к нала через пару четвертьволновых элементов 3 и соединены через звуко провод 2 с рабочей камерой 4. Кор.пус б соединен через четвертьволновые буферные элементы 3 и прокладки 5 с акустическими преобразоватее ми 1, к которым подсоединен измеитель 11 разности фаз и формирователь 10 зондирующих импульсов, с подключенными к нему УЗ генератором 8, генератором 9 импульсов и фа зовым детектором 11, соединенным с выходным устройством 12. Устройство предназначаетс  дл  контрол  скорости- потока агрессивны газовых сред при выполнении злементов , образуквдих рабочую камеру из агрессивностойких материалов.. Так, при контроле газовых потоков, используемых дл  проведени  технологических процессов при создании активных элементов микроэлектронных узлов, звукопрочод и четвертьволновые элементы выполн ютс  из стали, прокладки - из агрессивностойкой резины, корпус - из фторопласта. Работа устройства рассматриваетс  в режиме потока газовой смеси через отверсти  7 в рабочей камере измерительного канала. Контроль скорости потока производитс  с помощью индикации разности фаз УЗ колебаний, распростран ющихс  по -направлению и против направлени  движени  газовой среды в резонансном (дл  рабочей частоты УЗ колебани ) объеме рабочей камеры. Индикаци  фазы .в предлагаемом устройстве (фазовый детектор) производитс  на участке ( - }, где зависимость фазы f от частоты V имеет линейный характер. Устройство работает следующим об .разом, 3 перйом такте (такте излучени ) сигнал с УЗ генератора 8 и с генератора 9 импульсов поступает на формиров атель 10 и с него в виде пакетов высокочастотных электрических колебаний поступает на акустические пре- образователи 1, ра,ботающие как излучатели ультразвука ,У3. колебани  через звукопровод 2, выполненный размером в половину длины волны, поступают в рабочий объем датчика 4. От корпуса б преобразователи 1 акустически изолированы четвертьволновыми элементами.3 и прокладками 5. Во врем  такта -излучени  измеритель 11 разности фаз закрыт. Дл  того, чтобы пакеты УЗ колебаний не Действовали на пьезоэлементы в режиме излучени , длительность такта излучени  меньше времени распространени  УЗ колебаний между звукопроводами 2. Во врем  второго такта {такта приема) формирователь 10 от УЗ генерат;ора 8 и генератора 9 импульсов отключен, а на открытые входы измерител  Г1 разности фаз поступают сигналы с акустических преобразователей 1, работающих как приемники ультразвука. Сигнал , пропорциональный разности фаз, поступает на выходное устройство 12, где производитс  его индикаци . Проверка работы устройства на частоте 0,5 МГц показывает уверенную индикацию скорости потока агрессивной газовой среды пор дка 0,1 м/с что  вл етс  расширением диапазона при контроле скорости агрессивных газов ультразвуковыми методами.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 610012, кл. G 01 N 29/00, 1976.

2.Биргер Г..И., Бражников Н.И. /льтразвуковые расходомеры. М., Me- галлурги , 1964, с. 306 (прототип).

2

О

п 2