Устройство для измерения концентрации газа в жидкости

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА В ЖИДКОСТИ , содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов , усилитель и формирователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными и подключенными к выходу усилителя амплитудным детектором, нормализатором и счетчиком, подключенным выходом к входу формирователя, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, установочный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, а вход усилителя соединен с выходом преобразователя, который выполнен в виде акустического зонда.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3694435/25-28 (22) 25.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Г. И. Макси мочкин, В. Ф. Ноздрев, Ю. М. Юдин, А. М. Домашенко и А. В. Матвеев (53) 534.232 (088.8) (56) 1. Патент Франции № 2198640, кл. G 01 N 29/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 792130, кл. G 01 N 29/00, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА В ЖИДКОСТИ, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измери„„Я() „„1165973 А тель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов, усилитель и формирователь, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными и подключенными к выходу усилителя амплитудным детектором, нормализатором и счетчиком, подключенным выходом к входу формирователя, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, установочный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, а вход усилителя соединен с выходом преобразователя, который выполнен в виде акустического зонда.

1165973

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при изучении и контроле параметров двухфазных сред.

Известно устройство для контроля жидкостей, содержащее последовательно соеди5 ненные генератор, излучатель и приемник, закрепленные на одних торцах звукопроводов, другие торцы которых помещены в измерительную среду друг против друга, усилитель и регистратор (1). 1О

Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности измерений из-за влиния элементов измерительного устройства на исследуемую среду.

Наиболее близким по технической,сущности к изобретению является устройство для измерения концентрации газа в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов, gp усилитель и формирователь, связанный через элемент И вЂ” НЕ с вторым входом измерителя отношения частот. Звукопроводы расположены в исследуемой среде на определенном расстоянии, достаточном для затухания волны в исследуемой жидкости (2).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения в связи с тем, что звукопроводы, имеющие толщину порядка 2 мм, нарушают истинный режим течения, а уменьшение их толщины с ЗО целью уменьшения .искажающего влияния датчика на параметры среды приводит к необходимости дополнительного закрепления тонких звукопроводов механическим фильтром (в противном случае из-за динамического напора среды звукопроводы мо- 35 гут неконтролируемо перемещаться один относительно другого, прогибаясь в ту или иную сторону), а также в связи с тем, что при контроле криогенных жидкостей указанные звукопроводы образуют тепловые мосты, через которые тепло из внешней среды поступает в зону контроля, изменяя фазовое состояние среды и искажая результаты измерения. Для устранения этого внешние участки звукопроводов необходимо теплоизолировать, помещая, например, в ва- 4g куумные рубашки, что усложняет устройство.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что gp устройство для измерения концентрации газа в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, и измеритель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов,, усилитель и формирователь, снаб- 5 жено последовательно соединенными и подключенными к выходу усилителя ампитудным детектором, нормализатором и счетчиком, подключенным выходом к входу формирователя, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, установочный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, а вход усилителя соединен с выходом преобразователя, который выполнен в виде акустического зонда.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения концентрации газа в жидкости содержит последовательно соединенные акустический зонд участка среды, состоящий из держателя 1 и электромеханического резонатора 2, генератор 3 импульсов, усилитель 4, формирователь 5, измеритель 6 отношения частот, последовательно соединенные амплитудный дискриминатор 7, вход которого соединен с выходом усилителя 4, нормализатор 8, счетчик 9 с установленной емкостью, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 импульсов, а выход — с входом формирователя 5, выход которого соединен с входом измерителя. 6 отношения частот, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 импульсов. На чертеже показана также двухфазная среда 10 с паровыми полостями 11.

Устройство работает следующим образом.

С помощью генератора 3 импульсов осуществляют ударное возбуждение электромеханического резонатора 2, амплитуда колебаний которого спадает по экспоненциальному закону вследствие рассения части энергии возбужденного резонатора за счет внутренних потерь в материале резонатора и излучения акустической волны поверхностью резонатора в окружающую среду. Время спада амплитуды колебаний резонатора зависит от свойств окружающей резонатор среды и таким образом, может служить информативным параметром о фазовом сос тоянии контролируемой среды.

Размеры электромеханического резонатора выбраны настолько малыми, что в каждв и фиксированный момент можно считать, что резонатор находится в жидкости или газе (паре).

Одновременно с импульсом, возбуждающим электромеханический резонатор, с второго выхода генератора 3 импульсов поступает один счетный импульс на вход измерителя 6 отношения частот и сигнал обнуления на вход «Сброс» счетчика 9. Сигнал с электромеханического резонатора в виде синусоиды со спадающей амплитудой усиливается усилителем 4 и через амплитудный дискриминатор 7 и нормализатор 8, осуществляющий формирование счетных импульсов из каждого периода колебаний с амплитудой, превышающей порог срабатывания амплитудного дискриминатора, поступает на вход счетчика 9, который таI

1165973

Составитель Л. Кондрыкинская

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тир,вж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и, открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Иванова

Заказ 4303/37

3 ким образом подсчитывает число периодов колебаний, поступивших с выхода резонатора за время спада амплитуды колебаний резонатора до уровня срабатывания амплитудного дискриминатора. Если в момент зондирования среды электромеханический резонатор находится в газовой полости число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 9 (N, ), оказывается больше, чем установленная емкость счетчика. При этом на его .выходе появляется импульс, который через формирователь 5 поступает на второй вход измерителя 6 отношения частот.

Если в момент зондирования среды электромеханический резонатор находится в жидкости, число импульсов, поступивших на вход ечетчика 9 (N ), оказывается меньше установленной емкости счетчика, при этом импульс с выхода формирователя 5 на вход измерителя 6 отношения частот не посту- „ пает. При достаточно большом времени наблюдения, устанавливаемом измерителем б отношения частот, отношение числа импульсов, поступивших на входы измерителя б, оказывается численно равным газосодержанию, усредненному во времени наблюдения.

Емкость счетчика 9 устанавливается предварительно перед измерениями, равной некоторому значению в интервале (Х„Х ), например равной N = (N + М )/Е

Предлагаемое устройство позволяет осуществить контроль фазового состояния в узких каналах, труднодоступных местах различных устройств, позволяет проводить измерения (при использовании нескольких акустических зондов), во многих точках контролируемой системы без существенного искажения параметров среды.

Отпадает необходимость в звукопроводах, введение которых через стенки сосудов (емкостей, трубопроводов) с двухфазным потоком представляет собой слжную техническую задачу, так как часть зондирующего акустического импульса проходит через место закрепления (ввода) по стенке сосуда, вызывая ложные срабатывания всего устройства. Предлагаемое устройство проще в исполнении, так как при этом через стенки емкости вводят не стержни — звукопроводы, а лишь электрод — проводник, выполняющий функции держателя электромеханического резонатора.