Ультразвуковое устройство для измерения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА .ДВУХ HECMEШИBAЮtДIiXCЯ ЖИДКОСТЕЙ, СО-. держащее акустический датчик, состоящий из излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, и приемника с усилителем, а также преобразователь и регистрирукнций прибор, отличающееся тем, чтЪ, с целью повышений точности измерений, акустический датчик дополнительно снабжен тремя приемниками с усилителями,а устройство снабжено селектором импульсов и арифметическим блоком, причем преобразователь выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, четыре приемника с усилителями расположены попарно на равных расстояниях друг от друга , выходы усилителей и генератора зондирующих и myльcoв соединены с линией связи, которая подключена к регистрирующему прибору g через селектор импульсов, арифмети (Л ческий блок и цифроаналоговый преобразователь .

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК (191 (10

3(59 5 01 F 23 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3330960/18-10 (22) 20.08.81 (46) 30.09.83. Бюл. 9 36 (72) A.A. Розов, Б. И.Махнюк, С.A. Махота, Л.А. Ушаков, В. И. Сороко, И.И.Быков, Л.И.Сороко и Э.Е.Казаченко (53) 621.128.82 (088.8) .(56) 1 . Авторское свидетельство СССР

Р 802800, кл. Q 01 Г 23/28, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 307275, кл. G 01 F 23/00; 1969 прототип). (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТ-

ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РРАНИЦЫ РАЗДЕЛА

ДВУХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержацее акустический датчик, сос тоящий из излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, и приемника с усилителем, а также преобразователь и регистрируюций прибор, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, акустический датчик дополнительно снабжен тремя при емниками с усилителями,а устройство снабжено селектором импульсов и арифмеI

:тнческим блоком, причем преобра эователь выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, четыре приемника с усилителями расположены попарно на равных расстояниях друг от друга, выходы усилителей и генератора зондирующих импульсов соединены с линией связи, которая подключена к регистрирующему прибору Я через селектор импульсов, арифметический блок и цифроаналоговый преобразователь.

1044995

Изобретение относится к акустическим устройствам для непрерывного измерения граниЦы раздела двух несмешивающихся жидкостей и может найти применение в нефтехимической, химической отраслях промышленности, 5 например, для изменения уровня поверхности раздела между рассолом и нерастворителем в камерах скважинной рассолодобычи (контроль уровня нерастворителя) .

Известно ультразвуковое устройство для определения границы раздела фаз многофазной среды, содержащее блок пьезоэлектрических преобразователей, коммутатор, задающий генератор, блоки памяти, схемы сравнения,, измерительную схему и блок сигнализации (11 .

Недостаток указанного устройства— .малый диапазон измеряемых уровней.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уль траэвуковой прибор для измерения уров-. ня границы раздела двух несмешивающих,ся жидкостей, содержащий акустический эадатчик, состоящий иэ излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, и приемника, через усилитель подключенного к триггеру, второй вход которого через блок задержки подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, а также регистрируюций прибор, подключенный через преобразователь к выходу триггера (2j .

Недостаток известного устройст- 35 ва заключается в низкой точности измерения, обусловленной погрешностью изменения скорости распространения ультразвука.в исследуемых жидкостях. 40

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом устройстве для измерения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей, содержащем акустический датчик, состоящий иэ излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, и приемника с усилителем, а также преобразователь и регистрирующий прибор, акустический датчик дополнительно снабжен тремя приемниками с усилителями, а устройство снабжено селектором импульсов и арифметическим блоком, причем преобразователь выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, четыре приемника с усилителями расположены попарно на равных расстояниях 60 друг от друга, выходы усилителей и генератора зондирующих импульсов соеI динены с линией связи, которая подключена к регистрирующему прибору через селектор импульсов, арифметический блок и цифроаналоговый преобразователь.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 вр енные диаграммы работы устройства.

Устройство состоит иэ акустического датчика 1, содержащего генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, четыре приемника 4-7 с усилителями 8-11„ подключенных к одной линии 12 связи, а также селектор 13 импульсов, арифметический блок 14, цифроаналоговый преобразователь 15 и регистрирующий прибор 16.

Генератор зондирующих импульсов с излучателем и каждый иэ приемников с усилителем размещают в отдельном герметичном контейнере.

Выходы приемников и генератора соединены параллельно на одну. линию

12 связи, подключенную через резистор, находящийся в селекторе 13 импульсов, к блоку питания (не показан) .

Акустический датчик помещают в жидкость таким образом, чтобы граница раздела жидкостей находилась между приемниками 5 и б акустичесчих импульсов, при этом расстояние между ними является диапазоном измЕрения. Эа нулевой уровень принимается уровень, на котором находится плоскость приемного пьеэопреобразователя 5.

Устройство работает следующим об-. разом.

Генератор 2 вырабатывает акустические импульсы и одновременно элвкт рические синхроимпульсы. Каждый иэ акустических импульсов, распространяясь в жидкостях, последовательно поступает на приемники 4-7, преобразуется в электрические импульсы, которые усиливаются электронными усилителями приемников.

Так как выходы генератора и приемников соединены параллельно на одну линию связи, электрический сигнал имеет вид, показанный на фиг.2а причем первый по времени импульс является синхроимпульсом, поступающим с генератора 2, а остальные четыре импульса -сформированы электронными усилителями 8-11 приемников 4-7.

Линия связи подключается к селектору, который выделяет синхроимпульс, а также временные интервалы 1, и

1, соответствующие временам прохождения акустическими импульсами расстояний соответственно между приемниками 4 и 5,5 и б,б и 7 (фиг.25,5q,q), В арифметическом блоке производится вычисление расстояния Х от плоскости приемного пьеэопреобразователя 5, до границы раздела жидкостей по формуле. е„(е,- е,ц

= е„,- е,+, 1044995. где F<, f, Cg - расстояние между приемниками 4 и 5,5 и 6,6 и 7 соответственно,"

2 - времена прохо*дения ультразвуком рас-., стояний соответствен о Е„Е, Е2.

С целью упрощения йроцесса вычисления расстояния 0 и И2 выбирают равными 1 м. В этом случае формула(Ц 1О ,имеет вид

Кроме того, в арифметическом блоке производится статистическая обработка результатов измерений, что также уве-. лнчивает точность измерений при наличии помех.

Регистрирующий прибор подключают к выходу арифметического блока через цифроаналоговый преобразователь.

Использование предлагаемого ультразвукового устройства для измерения уровня нерастворителя при скважинной рассолодобыче позволит повысить точность измерения за счет автоматической компенсации изменения скорости ультразвуковых колебаний в жидкостях, расположенных по обе стороны границы раздела, вести непрерывное измерение уровня непосредственно в процессе размыва, что исключит простой скважины, а также аварии (обрушивание скважин), являющиеся следствием неконтролируемого размыва потолочин скважин.

Фиг.2.

Составитель Н.Бурбело

Редактор А.Лежнина Техред A.Áàáèíeö Корректор A.Çèìîêîñoâ

Заказ 7535/39 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35; Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4