Плотномер газов

 

ПЛОТНОЖР ГАЗОВ, содержащий пневматический мост с тремя вертикал:ьными каналами, включающими канал по дачи газа-носителя, канал подачи анализируемого газа и канал сброса смеси газов, измеритель разности скоростей потоков газа в верхней и нижней частях канала подачи газа-носителя, отличающий ся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерений, измеритель разности скоростей потоков газа в верхней и нижней частях канала подачи газаносителя выполнен в виде двух пьезоприемников с поглотителями, размещенными на концах канала подачи газа. носителя, излучателя ультразвуковых колебаний, помещенного в резонатор, сообщаюнщ йся с центральной частью канала подачи газа-носителя, и фазометра ., подключенного к пьезоприемни (Л кам.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОИ МОИ

РЕСПУБЛИК

q®C0l Н9П6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМП- ЕТ СССР . (21) 3540466/18-25 (22) 14.01.83 (46) 23.04.84, Бюл. - 15 (72) А. А. Абдуллаев, Т. Б. Алиев и В. А. Колчин (7l) Научно-исследовательский и про-. ектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 532.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 393641, кл. С 01 Ы 9/26, 1974.

2. Патент США Ф 3117439, кл. 73-30, опублик. 1975 (прототип). (54)(57) ПЛОТНОИЕР ГАЗОВ, содержащий пневматический мост с тремя вертикальными каналами, включающими канал подачи газа-носителя, канал подачи ана,SU.„1087828 А лизируемого газа и канал сброса смеси газов, измеритель разности скоростей потоков газа в верхней и нижней частях канала подачи газа-носителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерений, измеритель разности скоростей потоков газа в верхней и нижней частях канала подачи газаиосителя выполнен в виде двух пьезоприемников с поглотителями, размещенными на концах канала подачи газаносителя, излучателя ультразвуковых колебаний, помещенного в резонатор, сообщающийся с центральной частью канала подачи газа-носителя, и фазометра., подключенного к пьезоприемникам.

a@9 = Р

1 10878

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения плотности газовых сред и может найти применение в качестве детектора для промышленных и лабора-.

5 торных хроматографов.

Известно устройство для измерения плотности газов, содержащее пневматический измерительный мост, в плечах которого установлены турбулентные дроссели (1 ).

Однако известный плотномер имеет большие систематические ошибки, вызванные влиянием вязкости, изменением расхода, температуры и других параметров измеряемой среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является весовой детектор, в котором в качестве чувствительных элементов примене- 0 ны металлические полупроводниковые терморезисторы, служащие для измерения разности скоростей потоков дополнительного газа в горизонтальных каналах пневматического моста при изме- 25 нении веса столба газа, поступающего из хроматографичсской колонки в вертикальный канал (2 1, Недостатк:.ми этого прибора являются высокая инерционность, узкий ли- З0 нейный динамический диапазон, зависимость чувствительности детектора от перепада температур между стенкой ка" нала и чувствительным элементом.,Поэтому погрешность измерения плотности газов превышает + 2,5Х.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и точности измерения.

Цель достигается тем, что измери-.

40 тель разности скоростей потоков газа в верхней и нижней частях канала подачи газа-носителя выполнен в..виде двух пьезоприемников с поглотителями, размещенными на концах канала по45 дачи газа-носителя, излучателя ультразвуковых колебаний, помещенного в резонатор, сообщающийся с центральной частью канала подачи газа-носителя, и фазометра, подключенного к пьезоприемникам.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит пневматический мост 1, пьезоприемники 2 с поглотителями Э, размещенными в приемных камерах 4, резонансную камеру 5> где установлен излучатель 6 непрерывных ультразвуковых колебаний, стабилизи28 2 рованный кварцем генератор 7 и фазо-, метр, состоящий из предварительных усилителей 8 и 9, усилителей-ограничителей 10 и 11, фазовращателя 12, фазового детектора 13 и регистриру ницего прибора 14.

Центральная часть вертикального канала 15, по которому течет газноситель, в виде двух трубок заведена в резонансную камеру 5 так, что их отверстия направлены против общего пьезоизлучателя. Когда подается газ-носитель в резонансную камеру через боковой патрубок и в вертикальный канал 16 иэ колонки также поступает газ-носитель, то в вертикальных. трубках канала 15, служащих звуковыми волноводами, устанавливаются равные скорости потока газа- носителя. Как только в-канал

16 из колонки поступит анализируемая компонента газа, плотность которой отлична от плотности газа-носителя, изменяется вес столба газа в вертикальном канале 16, что приводит к нарушению равновесия скоростей потока в звуковых волноводах. Пусть они станут при этом Ч и V . В волново2 дах под действием общего излучателя

6 непрерывных ультразвуковых колебаний, длина волны которых превосходит диаметр волноводных трубок, распространяются в сторону пьеэоприемников 2 бегущие волны, так как в приемных камерах размещены .поглотители ультразвуковых колеб ший, а сами приемники имеют размеры много меньше длины .волны излучения. Когда в волноводах установятся скорости потока V u V

1 2% ультразвуковые колебания от излучателя на приемники приходят с разностью фаз, определяемой соотношением где С -. скорость ультразвука в газеносителе;

w — круговая частота излучения, 1 - расстояние от излучателя до приемника каждого акустического канала.

Ч2, То последнее выражение записывается в виде ь = ", ч

С где Ч = Ч вЂ” V — разность скоро1 2 стей потока газа-но< ителя в звукопроводах, вызванная изменением «еса

)087828

3 столба газа в канале 16. Сигналы, поступающие на приемные пьезоэлементы со сдвигом фаэ Д, предварительно усиливаются, затем ограничиваются по амплитуде и поступают на фазовый детектор, выходное напряжение которого пропорционально разности фаз и соответственно разности скоростей потока газа-носителя в эвукопроводах. Выходное напряжение фазового 10 детектора контролируется регистрирующим прибором. Фазовращатель 12, входящий в один из приемно-усилительных каналов, служит для первоначальной установки нуля в момент равновесия моста и последующей, если это необходимо, его корректировки.

Таким образом, измеряя сдвиг фаз ультразвуковых колебаний в момент нарушения равновесия пневматического 20 моста, находят плотность из соотношения

ВНИИПИ Заказ 2646137

Тираж 823 Подписное филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4 где yU(t) — сигнал детектора в момент времени С;

С вЂ” постоянный коэффициент ° зависящий от конструкции детектора и его принципа действия; р„ и р„- соответственно плотно- . сти анализируемого компонента газовой смеси и газа-носителя;

K(t) — концентрация анализируемого компонента в газеносителе, проходящего через детектор в момент времени t.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства определяется увеличением чувствительности и точности измерения плотности газов.