RU2352932C1 - Acoustic emissive detector of resonant type - Google Patents
Acoustic emissive detector of resonant type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352932C1 RU2352932C1 RU2007147583/28A RU2007147583A RU2352932C1 RU 2352932 C1 RU2352932 C1 RU 2352932C1 RU 2007147583/28 A RU2007147583/28 A RU 2007147583/28A RU 2007147583 A RU2007147583 A RU 2007147583A RU 2352932 C1 RU2352932 C1 RU 2352932C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiver
- piezoelectric element
- contact
- sensor according
- convex
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, например, в газовой и нефтедобывающей промышленности для обнаружения твердой фазы в газожидкостном потоке в трубопроводе.The invention relates to the field of instrumentation and can be used, for example, in the gas and oil industry to detect a solid phase in a gas-liquid stream in a pipeline.
Для определения концентрации твердой фазы в многофазном потоке применяются датчики акустической эмиссии [патент на изобретение RU 2105302, кл. G01N 29/14, 1998].To determine the concentration of the solid phase in a multiphase flow, acoustic emission sensors are used [patent for invention RU 2105302, cl. G01N 29/14, 1998].
Известны пьезоэлектрические датчики акустической эмиссии, содержащие корпус, пьезоэлемент с электродами и приемник акустических колебаний [патенты на изобретения RU 2110792, кл. G01N 29/14, 1998; US 6923063, кл. 73-587 (кл. G01N 29/14), 2005].Known piezoelectric acoustic emission sensors containing a housing, a piezoelectric element with electrodes and a receiver of acoustic vibrations [patents for inventions RU 2110792, cl. G01N 29/14, 1998; US 6923063, CL 73-587 (CL G01N 29/14), 2005].
Недостатком известных датчиков является их низкая чувствительность к сигналам акустической эмиссии, излучаемым твердыми частицами при их соударении с трубопроводом.A disadvantage of the known sensors is their low sensitivity to acoustic emission signals emitted by solid particles when they collide with the pipeline.
Известен датчик акустический, эмиссионный резонансного типа, содержащий корпус, пьезоэлемент с электродами, приемник и крепежное устройство, при этом приемник контактирует с пьезоэлементом [Проспект фирмы «Брюль и Кьер». Резонансные датчики 8313 и 8314].A known acoustic sensor, emission resonance type, comprising a housing, a piezoelectric element with electrodes, a receiver and a mounting device, while the receiver is in contact with the piezoelectric element [Prospectus of the company "Bruhl and Kier." Resonance sensors 8313 and 8314].
Последнее техническое решение принято за прототип заявляемого датчика.The last technical solution is taken as a prototype of the inventive sensor.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая чувствительность изготовляемых фирмой изготовителем акустических, эмиссионных, резонансных датчиков. Хотя использование резонансных частот позволяет повысить чувствительность прототипа по сравнению с упомянутыми выше аналогами.The disadvantage of the prototype is not high enough sensitivity manufactured by the manufacturer of the acoustic, emission, resonance sensors. Although the use of resonant frequencies can increase the sensitivity of the prototype compared to the above counterparts.
Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является повышение чувствительности резонансного, акустического, эмиссионного датчика.The technical result obtained from the use of the invention is to increase the sensitivity of a resonant, acoustic, emission sensor.
Данный технический результат достигается за счет того, что известный датчик акустический (ДА), эмиссионный резонансного типа, содержащий корпус, пьезоэлемент с электродами, приемник, контактирующий с пьезоэлементом, и крепежное устройство, дополнительно содержит юстировочное устройство, установленное со свободной стороны пьезоэлемента, и пружину, установленную за юстировочным устройством, а крепежное устройство выполнено в виде двух прижимных гаек, причем приемник выполнен раздельным с корпусом в виде цилиндра с плоской и выпуклой торцевыми поверхностями, а юстировочное устройство - в виде плавающей пары, включающей последовательно расположенные плосковыпуклую металлическую линзу и контактирующую с ней коническую втулку со сферической боковой поверхностью, при этом плоская поверхность металлической линзы контактирует с пьезоэлементом, а ее выпуклая поверхность, выполненная сферической, контактирует с конической поверхностью втулки, при этом первая прижимная гайка установлена со стороны выпуклой торцевой поверхности цилиндрического приемника, а вторая - со стороны пружины.This technical result is achieved due to the fact that the known acoustic sensor (YES), emission resonance type, comprising a housing, a piezoelectric element with electrodes, a receiver in contact with the piezoelectric element, and a mounting device, further comprises an adjustment device mounted on the free side of the piezoelectric element, and a spring installed behind the adjustment device, and the mounting device is made in the form of two clamping nuts, and the receiver is made separate with the housing in the form of a cylinder with a flat and convex surfaces, and the alignment device is in the form of a floating pair, comprising a sequentially arranged plano-convex metal lens and a conical sleeve in contact with it with a spherical side surface, while the flat surface of the metal lens is in contact with the piezoelectric element, and its convex surface made of spherical is in contact with the conical the surface of the sleeve, with the first clamping nut mounted on the convex end surface of the cylindrical receiver, and the second on the side they are springs.
Датчик дополнительно содержит две электроизолирующие прокладки, расположенные с двух сторон пьезоэлемента, причем приемник контактирует с пьезоэлементом через первую электроизолирующую прокладку, а плоская поверхность металлической линзы контактирует с пьезоэлементом через вторую электроизолирующую прокладку.The sensor additionally contains two electrically insulating gaskets located on both sides of the piezoelectric element, the receiver in contact with the piezoelectric element through the first electrically insulating gasket, and the flat surface of the metal lens in contact with the piezoelectric element through the second electrically insulating gasket.
Приемник ДА выполнен акустически развязанным с корпусом, с выступом, расположенным на середине его цилиндрической поверхности, а первая прижимная гайка контактирует с наружной поверхностью выступа.The receiver DA is made acoustically isolated from the housing, with a protrusion located in the middle of its cylindrical surface, and the first clamping nut is in contact with the outer surface of the protrusion.
Между плоской поверхностью цилиндрического приемника и пьезоэлементом установлена прокладка из золотой фольги.A gold foil gasket is installed between the flat surface of the cylindrical receiver and the piezoelectric element.
Между пружиной и второй прижимной гайкой, а также между корпусом и второй прижимной гайкой установлены регулировочные прокладки.Adjusting gaskets are installed between the spring and the second clamping nut, as well as between the housing and the second clamping nut.
Пьезоэлемент выполнен составным из нескольких пьезопластин.The piezoelectric element is made of several piezoelectric plates.
ДА содержит электродную панель, установленную на торцевой поверхности второй прижимной гайки и закрепленную с помощью винтов. А также имеет контактирующий с электродами на электродной панели выводной кабель и экранирующий колпак с выводным отверстием для кабеля, закрепленный на корпусе с помощью резьбового соединения.YES contains an electrode panel mounted on the end surface of the second clamping nut and secured with screws. It also has a lead-out cable in contact with the electrodes on the electrode panel and a shielding cap with a lead-out hole for the cable, mounted on the housing using a threaded connection.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена конструктивная схема ДА; на фиг.2 - структурная схема испытаний ДА с различными приемниками на калибровочном стенде; на фиг.3а и фиг.3б - частотные диаграммы, поясняющие принцип работы ДА.Figure 1 presents a structural diagram of YES; figure 2 is a structural diagram of the test YES with various receivers on the calibration stand; on figa and figb - frequency diagrams explaining the principle of operation of YES.
ДА содержит корпус 1 (фиг.1) и последовательно расположенные в нем цилиндрический приемник 2, электроизолирующую прокладку 3, пьезоэлемент 4 с электродами, выполненный, например, составным из двух пьезопластин, электроизолирующую прокладку 5, юстировочное устройство, выполненное в виде плавающей пары (плосковыпуклой металлической линзы 6 и конической втулки 7 со сферической боковой поверхностью), пружину 8.YES contains a housing 1 (Fig. 1) and a cylindrical receiver 2 sequentially located in it, an insulating gasket 3, a piezoelectric element 4 with electrodes, made, for example, composed of two piezoelectric plates, an insulating gasket 5, an alignment device made in the form of a floating pair (plane-convex metal lens 6 and conical sleeve 7 with a spherical side surface), spring 8.
При этом приемник выполнен с выступом 9, расположенным на середине его цилиндрической поверхности. Наружная торцевая поверхность приемника 2 выполнена выпуклой, а внутренняя плоской.In this case, the receiver is made with a protrusion 9 located in the middle of its cylindrical surface. The outer end surface of the receiver 2 is made convex, and the inner flat.
ДА также содержит крепежное устройство, выполненное в виде прижимных гаек 10, 11.YES also contains a mounting device made in the form of clamping nuts 10, 11.
Между плоским основанием приемника 2 и электроизолирующей прокладкой 3 установлена прокладка 12 из фольги пластичного некорродирующего металла (например, золота).Between the flat base of the receiver 2 and the insulating gasket 3, a gasket 12 made of a plastic non-corrosive metal foil (for example, gold) is installed.
Между пружиной 8 и прижимной гайкой 11 установлена регулировочная прокладка 13.Between the spring 8 and the clamping nut 11 is installed adjusting gasket 13.
Между корпусом 1 и прижимной гайкой 11 установлена регулировочная прокладка 14.Between the housing 1 and the clamping nut 11 is installed adjusting gasket 14.
Имеется также электродная панель 15, установленная на торцевой поверхности прижимной гайки 11 и закрепленная на ней с помощью винтов 16. При этом электроды пьезоэлемента 4 выведены на электроды 17 электродной панели 15 с помощью изолированных проводников 18.There is also an electrode panel 15 mounted on the end surface of the clamping nut 11 and mounted on it with screws 16. In this case, the electrodes of the piezoelectric element 4 are output to the electrodes 17 of the electrode panel 15 using insulated conductors 18.
ДА также включает в себя экранирующий колпак 19, закрепленный на корпусе 1 с помощью резьбового соединения, и выводной кабель 20, контактирующий с электродами 17 на электродной панели.YES also includes a shielding cap 19, mounted on the housing 1 by means of a threaded connection, and an output cable 20 in contact with the electrodes 17 on the electrode panel.
Электроизолирующие прокладки 3, 5 выполнены из плавленного кварца.Electrical insulating gaskets 3, 5 are made of fused quartz.
Корпус 1 имеет выступ 21 и резьбу 22 для фиксации и закрепления ДА на контролируемом объекте.The housing 1 has a protrusion 21 and a thread 22 for fixing and securing YES on the controlled object.
ДА изготавливают и настраивают следующим образом.YES are made and configured as follows.
Собирают изготовленные ранее элементы датчика по схеме, изображенной на фиг.1. На калибровочном стенде, схема которого представлена без оцифровки блоков на фиг.2, получают частотную зависимость чувствительности ДА. В случае, если частоты резонансных радиальных fr.п. и(или) продольных f1.п. колебаний приемника не совпадают соответственно с частотами резонансных радиальных fr.э. и(или) продольных f1.э. колебаний пьезоэлемента (фиг.3а), добиваются их совпадения посредством изменения диаметра и(или) длины приемника, что и приводит к увеличению чувствительности ДА на этих частотах (фиг.3б).Assemble the previously manufactured sensor elements according to the circuit depicted in figure 1. On the calibration bench, the diagram of which is presented without digitizing the blocks in figure 2, get the frequency dependence of the sensitivity YES. In case the frequencies of the resonant radial f r.p. and (or) longitudinal f 1.p oscillations of the receiver do not coincide respectively with the frequencies of the resonant radial f r.e. and (or) longitudinal f 1.e. the oscillations of the piezoelectric element (figa), achieve their coincidence by changing the diameter and (or) the length of the receiver, which leads to an increase in the sensitivity of the DA at these frequencies (fig.3b).
Юстировка равномерности поджатия пьезоэлемента 4 по плоскости приемника 2 осуществляется автоматически в процессе сборки ДА юстировочным устройством в виде плавающей пары - плосковыпуклой металлической линзы 6 и конической втулки 7 со сферической боковой поверхностью, которая позволяет ей свободно вращаться в корпусе 1.The alignment of the uniformity of the preloading of the piezoelectric element 4 along the plane of the receiver 2 is carried out automatically during the assembly of the YES with an adjustment device in the form of a floating pair - a flat-convex metal lens 6 and a conical sleeve 7 with a spherical side surface that allows it to rotate freely in the housing 1.
Сила поджатия пружиной 8 пьезоэлемента 4 к приемнику 2 регулируется прокладками 13 и 14.The force of compression by the spring 8 of the piezoelectric element 4 to the receiver 2 is regulated by gaskets 13 and 14.
Для удобства сборки ДА корпус 1 выполняют из двух частей, скрепляемых резьбовым соединением (на фиг.1 не оцифровано).For ease of assembly, the housing 1 is made of two parts fastened by a threaded connection (not digitized in FIG. 1).
ДА работает следующим образом.YES works as follows.
Устанавливают датчик на контролируемом объекте, например трубопроводе, таким образом, чтобы приемник 2 (через акустическую связку) был прижат к поверхности объекта. Сигналы акустической эмиссии, возникающие, например, в стенке трубопровода при воздействии на него частиц твердой фазы многофазного потока вызывают в приемнике 2 акустический сигнал, который преобразуется пьезоэлементом 4 в соответствующий по частоте, амплитуде и коэффициенту преобразования электрический сигнал, передаваемый по кабелю 20 на обрабатывающую и регистрирующую аппаратуру (на чертежах не представлена).Install the sensor on a controlled object, such as a pipeline, so that the receiver 2 (through the acoustic bundle) is pressed against the surface of the object. Acoustic emission signals, arising, for example, in a pipe wall when exposed to particles of a solid phase of a multiphase flow, cause an acoustic signal in the receiver 2, which is converted by the piezoelectric element 4 into an electric signal corresponding in frequency, amplitude and conversion coefficient, transmitted via cable 20 to the processing and recording equipment (not shown in the drawings).
Чувствительность ДА, определяющаяся его коэффициентом преобразования, в полосах частот, совпадающих с частотами собственных резонансных колебаний пьезоэлемента 4 и приемника 2 (например, частотами их радиальных и(или) продольных резонансных колебаний), увеличивается пропорционально добротности этих колебаний.The sensitivity of the DA, determined by its conversion coefficient, in the frequency bands that coincide with the frequencies of the natural resonant oscillations of the piezoelectric element 4 and receiver 2 (for example, the frequencies of their radial and (or) longitudinal resonant oscillations), increases in proportion to the quality factor of these oscillations.
Таким образом, за счет того, что приемник ДА имеет геометрию (размеры диаметра и(или) длины), при которой его резонансные частоты (радиальная и(или) продольная) совпадают с соответствующими резонансными частотами пьезоэлемента, обеспечивается повышение чувствительности ДА по сравнению с прототипом.Thus, due to the fact that the receiver DA has a geometry (dimensions of diameter and (or) length), at which its resonant frequencies (radial and (or) longitudinal) coincide with the corresponding resonant frequencies of the piezoelectric element, an increase in the sensitivity of the DA compared with the prototype .
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147583/28A RU2352932C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Acoustic emissive detector of resonant type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147583/28A RU2352932C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Acoustic emissive detector of resonant type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2352932C1 true RU2352932C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007147583/28A RU2352932C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Acoustic emissive detector of resonant type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2352932C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196040U1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-02-14 | Акционерное общество "Сигма-Оптик" | Acoustic signal receiving device for diagnosing the state of the controlled object |
| RU200013U1 (en) * | 2019-08-27 | 2020-10-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Саратов" | Acoustic emission resonance sensor |
| RU202788U1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-03-05 | Акционерное общество "Московский машиностроительный завод "АВАНГАРД" | Pliers for acoustic diagnostics of radio electronic equipment |
| RU212773U1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-08-08 | Акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Piezoacoustic transducer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3855847A (en) * | 1972-06-20 | 1974-12-24 | Westinghouse Electric Corp | Acoustic emission transducer and monitoring system |
| SU901897A1 (en) * | 1980-03-27 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я Р-6816 | Piezoelectric converter for receiving signals of acoustic emission |
-
2007
- 2007-12-24 RU RU2007147583/28A patent/RU2352932C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3855847A (en) * | 1972-06-20 | 1974-12-24 | Westinghouse Electric Corp | Acoustic emission transducer and monitoring system |
| SU901897A1 (en) * | 1980-03-27 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я Р-6816 | Piezoelectric converter for receiving signals of acoustic emission |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПРОСПЕКТ ФИРМЫ "БРЮЛЬ И КЬЕР", РЕЗОНАНСНЫЕ ДАТЧИКИ 8313 И 8314. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200013U1 (en) * | 2019-08-27 | 2020-10-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Саратов" | Acoustic emission resonance sensor |
| RU196040U1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-02-14 | Акционерное общество "Сигма-Оптик" | Acoustic signal receiving device for diagnosing the state of the controlled object |
| RU202788U1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-03-05 | Акционерное общество "Московский машиностроительный завод "АВАНГАРД" | Pliers for acoustic diagnostics of radio electronic equipment |
| RU212773U1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-08-08 | Акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Piezoacoustic transducer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5408168A (en) | Device for determining and/or monitoring a predetermined filling level in a container | |
| JPH0571888B2 (en) | ||
| CN110073182B (en) | Vibration sensor for fluid leak detection | |
| US4275586A (en) | Oscillation sensor, particularly combustion engine knock sensor | |
| RU2352932C1 (en) | Acoustic emissive detector of resonant type | |
| CN101706537A (en) | PEA space charge test device capable of testing conductive current | |
| CN1423582A (en) | Device for determining and/or monitoring a predetermined level | |
| CN202339240U (en) | Multipoint type piezoelectric pressure sensor | |
| CN100529689C (en) | Device for determining and/or monitoring a process variable | |
| US9410878B2 (en) | Portable ultrafine particle sizer (PUPS) apparatus | |
| CN102322902A (en) | Ultrasonic probe for vortex street flow meter | |
| RU2008118191A (en) | METHOD FOR MONITORING CHANGES OF DEBIT LEVELS OF SOLID INCLUSIONS AND DROP MOISTURE IN A GAS FLOW IN A PIPELINE, ACOUSTIC SENSOR, EMISSION RESONANCE TYPE FOR ITS IMPLEMENTATION AND METHOD OF CALIBRATION | |
| RU196040U1 (en) | Acoustic signal receiving device for diagnosing the state of the controlled object | |
| CN105891395B (en) | Hydrogen flame ionization detector | |
| CN206450639U (en) | Flame ionization ditector | |
| EP3353526B1 (en) | A density sensor and density sensor manufacturing method | |
| CN210180585U (en) | Force sensitive sensor for detection | |
| CN102236028B (en) | Flow measuring device for powder granules | |
| RU198558U1 (en) | ACOUSTIC CONVERTER | |
| JP2008175781A (en) | Ultrasonic probe for high-temperature application | |
| CN112763862B (en) | GIS built-in ultrasonic partial discharge sensor | |
| CN107091976B (en) | Ultrasonic sensor | |
| JPH04190122A (en) | Sound wave detection method | |
| SU1205073A1 (en) | Apparatus for measuring piezoelectric modulus | |
| CN114877916A (en) | Quartz crystal oscillator probe, electronic equipment with same and application of quartz crystal oscillator probe |