Акустическое устройство для регистрации газовых полостей в двухфазном потоке

 

1. АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГАЗОВЫХ ПОЛОСТЕЙ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ, содержащее последоватепьно соединенные генератор электрических импульсов, излучающий и приемный ультразвуковые преобразователи , закрепленные на торцах концентраторов , свободные торцы которых преяназначень для помещения в контро-лируемую среду один против другого с зазором, усилитель, формирователь импульсов и элемент 2И-НЕ, соединенный с генератором электрических импульсов элемент задержки, вьлход которого подключен к второму входу первого элемента 2И-НЕ, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, оно снабжено последовательно соединенными и подключенными к формирователю импульсов инвертором, вторым элементом 2И-НЕ, второй вход которого подключен к элементу задержки, сумми- i рующим счетчиком, суммирующий вход (Л которого соединен с выходом первого элемента , и блоком селекции. 05 сл О5 о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Cj 01 Я 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3495697/25-28 (22) 28. 09. 82 (46) 07. 01. 84. Вюл. Р 1 (72) Г.И.Иаксимочкин, В.Ф.Ноздрев, A . В. Ма тв ее в, A .М. Домашенк о и В.A.Øàïî÷êèí (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 584241, кл. С1 01 Й 29/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 792130, кл. С1 01 N 29/00, 1978 (прототип) . (54) (57) 1. АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГАЗОВЫХ ПОЛОСТЕЙ В

ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ, содержащее послецовательно соединенные генератор электрических импульсов, излучающий и приемный ультразвуковые преобразователи, закрепленные на торцах концентраторов, свободные торцы которых предназначены для помещения в контролируемую среду один против другого с зазором, усилитель, формирователь . импульсов и элемент 2И-НЕ, соединенный с генератором электрических импульсов элемент задержки, выход которого подключен к второму входу первого элемента 2И-НЕ, о т л и ч. а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, оно снабжено последовательно соединенными и подключенными к формирователю импульсов инвертором, вторым элементом 2И-НЕ, второй вход которого подключен к элементу задержки, сумми- ф рующим счетчиком, суммирукщий вход которого соединен с выходом первого элемента 2И-НЕ, и блоком селекции.

1065766

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е. с я. тем, что блок селекции выполнен в виде соединенных с суммирующим счетчиком первого и второго блоков сравнения, соединенного

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при изучении и контроле режимов течения двухфазных потоков.

Известно ультразвуковое устройст во для измерения свойств двухфазных 5 сред, содержащее генератор электрических импульсов, излучатель ультразвука и приемник, усилитель и регистрирукщее устройство. С помощью устройства измеряют интегральную харак- 10 теристику среды — объемное содержание газовой фазы (1) .

Недостатком известного устройства является низкая разрешающая спо собность, не позволяющая регистрировать отдельные газовые полости двухфазного потока и оценивать распределение газовых полостей по размерам, например, при изучении или контроле режимов течения двухфазных потоков.

Наиболее близким к предлагаемому является акустическое устройство для регистрации газовых полостей в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор электрических импульсов, излучакщий и приемный ультразвуковые преобразо-. ватели, закрепленные на торцах концентраторов, свободные торцы которых предназначены для помещения в,контролируемую среду один против другого с зазором, усилитель, формирователь импульсов и элемент 2И-НЕ, а .также соединенный с генератором электрических импульсов элемент задержки, выход которого подключен к З5 вторым входам элемента 2И-НЕ и измерителя отношения частот (2), Недостаток такого устройства заключается в низкой разрешающей способности. 40

Цель изобретения — повышение раз-.решающей способности за счет регистрации отдельных газовых полостей.

Для достижения укаэанной цели акустическое устройство для регистрации 45 газовых полостей в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединеиные генератор электрических импульсов, иэлучакщий и приемный ультразвуковые преобразователи, закрепленные на торцах концентраторов, свободные торосы которых предназначены для помещения в контролируемую с их выходами реверсивного счетчика и первого и второго блоков преднабора, соединенных с вторыми входами. соответственно первого и второго блоков сравнения.

2 среду один против другого с зазором, усилитель, формирователь импульсов и элемент 2И-НЕ, соединенный с генератором электрических импуль сов элемент задержки, выход которого подключен к второму входу элемента 2И-НЕ, снабжено последовательно соединенными и подключенными к формирователю импульсов инвертором, вторым элементов 2 -HE второй вход которого подключен к элементу задержки, суммирующим счетчиком, суммирукщий. вход которого соединен с выходом первого элемента 2И-НЕ, и блоком селекции.

Кроме того, блок селекции может быть выполнен в виде соединенных с суммирукщим счетчиком первого и второго блоков сравнения, соединенного с их выходами реверсивного счетчика и первого и второго блоков преднабора, соединенных с вторыми входами соответственно первого и второго блоков сравнения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 электрических импульсов, излучающий и приемный ультразвуковые преобразователи 2 и 3, закрепленные на торцах концентраторов 4 и 5, усилитель 6, формирователь 7 импульсов и первый элемент 2И-НЕ 8, последовательно соединенные инвертор 9, подключенный к формирователю 7 импульсов, второй элемент 2И- НЕ 10, суммируюшнй счетчик 11, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента 2и-HE 8, и блок 12 селекции, а также соединенный с генератором 1 электрических импульсов элемент 13 задержки, выход которого подключен к вторым входам первого 8 и второго .10 элементов 2И-НЕ. Блок 12 селекции выполнен в виде соединенных с суммирукщим счетчиком 11 первого и второго блоков 14 и 15 сравнения, соединенного:а их выходами реверсивного счетчика- 16 и первого 17 и второго 18 блоков преднабора, соединенных с вторыми входами соответственно первого 14 и второго 15 блоков сравнения. На чертеже показана так4

1065766

Тираж 828 Подписное г филиал ППП "Патент",: г. Ужгород, ул. Проектная, 4 же акустическая камера 19, заполнен- ная двухфазной средой 20.

Устройство работает следукщим образом.

С помощью генератора 1 электрических импульсов приемным преобразователем 2 зондируют зазор между. концентраторами 4 и 5 акустическими . импульсами. Диаметры узких частей концентраторов и величина зазора между ними выбраны настолько малы. мн, что в каждый фиксированный момент времени между концентраторами может находиться жидкость или гаэ.

Акустические импульсы проходят к концентраторам 5 .и принимаются прием-15 ным преобразбвателем 3 лишь тогда, когда указанный зазор заполнен жидкостью. При этом на выходе инвертора 9 формируется импульс положительной полярности, а на выходе элемен- ;гО та 2И-НЕ 10 — отрицательный импульс сброса суммируквгего счетчика 11.

Одновременно на свободный вход эле-, мента 2И-HE 10 через элемент 13 за- держки подаются положительные импуль-g5 сы с генератора 1. Время задержки устанавливается равным времени прохож. дения сигнала в акустическом тракте..

Это устраняет ложные сигналы в цепях устройства, возникакщие за счет многократных отражений ультразвуковых импульсов в акустическом тракте.

При прохожцении газовой полости зазор между концентратором заполняется газом. Вследствие более сильного затухания ультразвука в газах амплитуда сигнала с приемного преобразователя уменьшается ниже порога срабаты. . вания формирователя 7 импульсов. При этом е его выхода на элемент 2И-НЕ 8 выдается положительная составлякщая 4О с уровнем, соответствукщим логической единице, и в цепи генератор 1 — элемент 13 задержки, — свободный вход элемента 2И-НЕ 8 — выход последнего формируются счетные отрицательные 45 импульсы, число, которых р пропорционально линейному размеру d газовой полости вдоль потока

p= ffv;g, (l) . где f — частота следования импульсов с генератора 1„

v — линейная скорость двухфазного потока. укаэанные счетные импульсы суммируются счетчиком 11, работакгцим в 55 этом режиме до момента заполнения зазора между концентраторами жид»: костью, В этот момент осуществлявте ся сброс полученной суммы и устрой- ство переходит в исходное состояВНИИПИ Заказ 11034/45 ние, а мак симальное показание счет чика перед сбросом характеризует:. размер конкретной газовой полости, Сигналы с выхода счетчика 11 могут быть выведены на цифропечатающее или. :иное. регистрирукщее устройствО для последующего анализа (не пока- : заны) .

Регистрация (счет) газовых полоФтей с заданными линейными размера-: ми вдоль потока, например заключенными в интервале Edq dg), осуществ" ляется:а помощью реверсивного счетчика 16 следукщим образом.

Перед измерением в блоки 17 и 18 преднабора вводят числа Р и Р, вычислеуные по формулам „«- 3„- (2

1=ч 1

p -, "2+(B)

f 8 процессе измерения производится сравнение в блоках 14 и 15 сравнения кодов чисел, введенных в .блоки 17 и 18 преднабора с текущиМ результатом счета на выходе счет" чика 11.

При прохождении газовой полости с размерами Д i d сигналы с блоков 14 и 15 сравнения кодов на рвверсивный счетчик 16 не поступают. Такая газовая полость не засчитывается.

При прохождении газовой полос и с размерами вдоль потока, удовлеворякщими неравенству д, а3 с Д4, в момент достижения. суммы счета в с етчике l l величины р +l с блока 14 сравнения кодов на вход реверсивного счетчика 16 поступает сигнал +1. Газовая полость засчитывается.

При.прохождении газовой подлости с линейными размерами д . д2 в моменты достижения суммы счета s счетчике 11 величин рг+1 и р +1 с блоков 14 и 15 сравнения кодов поступают на суммирукщий и вычитакиций входы реверсивного счетчика 16 последовательно два сигналаг +1 - íà суммирукщий вход и -1 - на вычитагпаий.

B результате такие газовые полости также не засчитываются.

Применение в качестве регистратора суммирукщего счетчика и исполь» эование блока селекции позволяет повыжть разрешакщую способность устройства за счет регистрации от", дельных газовых полостей и обеснечить измерение линейных размеров газовых полостей и счет полостей с размерами, заключенными в заданном интервале.