Устройство для измерения физических параметров взвеси

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗВЕСИ, содержащее генератор, подключенньй к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и 1ерез соединенные последовйтельно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов - к входу делительного устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений концентрации взвеси в широком диапазоне ее изменений и увеличения пространственной разрешаю щей способности, генератор выполнен импульсным,, пьезоэлектрический преобразователь - приемно-излучающим дополнительно введен счетчик посыпок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход - к второму входу делительного устройства , а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СИИ Л ОФ

РЕСПУБЛИН

09) 01) З(51) С 01 N 15/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCMOMV CMRCTCOVCTEV (21) 3597968/18-25 ,(22) 27.05.83 (46) 07.10.84. Бюл. ?? 37 (72) В.Т. ?1атецкий (71) Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного научного центра АН СССР (53) 548.137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 989389, кл. G 01 N 15/06, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР

У 953530, кл. G 01 N 15/06, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗВЕСИ, содержащее генератор, подключенный к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и ?ереэ соединенные последовательно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов — к входу делительного устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достовер" ности измерений концентрации взвеси в широком диапазоне ее изменений и увеличения пространственной разрешающей способности, генератор выполнен импульсным, пьезоэлектрический преобразователь — приемно-излучающим, дополнительно введен счетчик посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход — к второму входу делительного устройст" ва, а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок.

Изобретение относится к измерению физических параметров и свойств веществ, например взвеси жидкости или газа, и может быть использовано, в частности для измерения концентрации биологической взвеси в океане.

Известно устройство для.определения концентрации частиц в жидкости, содержащее генератор, два пьезоэлектрических йреобраэоватеЛя, блок выде- 10 ления и измерения допг1леровской частоты, интегратор, делительное уст ройство, дифференцирующую цепочку, накопитель импульсов и пороговое устройство (1j .

Недостатком этого устройства является низкая ростоверность получаемых данных при измерении малых концентраций взвеси при ее неоднородном пространственном распределении. 20

Наиболее близким к изобретению

1по технической сущности является устройство для измерения физических параметров взвеси, содержащее генератор, подключенный к нему пьезоэлект-25 рический преобразователь, блок выделения и измерения допплеравскага смещения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные после. довательно амплитудный детектор, 30 пороговое устройство и накопитель импульсов — к входу делительного устройства.

Измерения осуществляются за счет протекания.взвесесодержащей среды через область пространства, ограниченную пересечением диаграмм направленности излучающего и приемного акустических преобразователей f2) .

Недостаткам известного устройства 40 является низкая достоверность измерений, чта определяется противоречивостью требований к величине рабочей области, образованной пересечением диаграмм направленности. Она 4> должна быть столь мала, чтобы вероят" ностью одновременного попадания в нее более одной частицы Можно было

ЛРенебречь даже при самых высоких концентрациях взвеси, и достаточно велика, чтобы при самых низких концентрациях вероятность попадания в нее частицы не была ничтожно мала.

Цель йзобретения - повышение достоверности измерений концентрации Я взвеси в широком диапазоне ее изменений и увеличение пространственной разрешающей способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения физических параметров взвеси, содержащем генератор, подключенный к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные последовательно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов — к входу делительного устройства, генератор выполнен импульсным, пьезоэлектрический преобразователь — приемно-излучающим, дополнительно введен счетчик посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход — к второму входу делительнога устройства, а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения физических параметров взвеси.

Схема содержит импульсный генератор 1, подключенный к нему приемно-излучающий преобразователь 2, к выходу которого подключен блок 3 выделения и измерения допплеровского смещения частоты. Выход блока 3 подключен к каналу временного интегрирования, состоящему из соединенных последовательно интегратора 4 и счетчика 5 посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора

1. Второй выход блока 3 подключен к каналу интегрирования по периоду посыпок, состоящему из соединенных последовательно амплитудного детекто ра 6, порогового устройства 7 и накопителя 8 импульсов, к .управляющему входу которого подключен выход интегратора 4. Выход счетчика 5 посылок соединен с одним из входов делительного устройства 9, к второму входу которого подключен выход накопителя

8 импульсов.

Устройство работает. следующим образом.

Сформированный генератором 1 радио импульс поступает на пьезоэлектрический преобразователь 2, излучающий в исследуемую среду ультразвуковой импульс длительностью ь, которая определяется из распределения Пуассона по заданным пределам измерения концентрации и вероятностью перекры1117492

Составитель Ю. Агеев

Техред С,Легеза Корректор М. Розман

Редактор О. Черниченко

Заказ 7187/26

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тия сигналов рассеяния. Излучение производится узконаправленным пьезоэлектрическим преобразователем в направлении, составляющем с вектором относительной скорости движения среды 5 угол g. 0 .(180 ), обеспечивающий необходимую для измерения скорости чувствительность к допплеровскому смещению частоты hf .

Импульсный режим работы генератора!0 позволяет при совмещенном излучении и приеме выделить элементарный объем

C озвученной среды 6 = 5C — и проска2 нировать им по дальности, где 5 площадь апертуры; С вЂ” скорость звука в среде C — длительность импульса. л

У

Максимальная дальность 1 = С, где

Т вЂ” период следования импульсов, определяет масштаб осреднения вдоль одной координаты. 20

Дополнение устройства счетчиком посылок обеспечивает измерение по второй координате с масштабом

Ф(йож)t N

25 где Ц вЂ” модуль относительной скорости движения среды; — время;

Н вЂ” число импульсных посылок.

Энергия, рассеянная в обратном направлении частицей, находящейся в объеме ЬУ, возвращается в преобразователь 2, с выхода которого в виде радиоимпульса с частотой заполнения, отличающейся íà kj от излученной, 35 подается в блок 3 измерения допплеровского смещения частоты, выполняющий кроме своЕЙ основной функции фильтрацию сигнала от шумов. С выходов блока 3 сигналы распределяются 40 в каналы временного интегрирования и интегрирования по периоду посылок.

В первом канале измеренная скорость интегрируется до момента достижения порога интегратора 4, величина которого определяет масштаб осреднения вдоль вектора относительL ной скорости. Во втором канале отфильтрованный от шумов сигнал детектируется амплитудным детектором 6 и подается на пороговое устройство 7, выполняющее функцию обнаружения частиц.

В процессе интегрирования скорости движения происходит счет импульсных посылок генератора счетчиком 5 посылок и накопление сигналов, превышающих порог обнаружения, в накопителе 8. импульсов, выполняющем роль счетчика частиц. При достижении порога интегрирования сигнал интегратора запрещает счет обоим счетчикам и инициирует передачу записанной в них информации в делительное устройство

9, где число накопленных сигналов частиц нормируется на число импульсных посылок генератора. С выхода делителя выдается результат измерения средней концентрации взвеси К =

l4

= — Я и; в объеме одной посылки

l1,1 1

> 5С вЂ”, где п, — число частиц в -й посылке.

Таким образом, измерение по двум координатам обеспечивает повышение разрешающей способности устройства, а осреднение по большому числу импульсных посыпок позволяет получить достоверный результат измерения средней концентрации взвеси.