Устройство для определения концентрации свободного газа в жидкофазных средах

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации свободного газа в жидкости. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения нестабильности каналов возбуждения колебаний высокой и низкой частоты. В устройстве каналы возбуждения колебаний подключены к одному кварцевому генератору за счет чего обеспечивается жесткая их связь по частоте. Принятые приемником колебания после соответствующего преобразования поступают на измеритель разности фаз, сигнал с которого пропорционален концентрации свободного газа в жидкости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) SU (ш 1 (51)5 С 01 N 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (2i) 4638488/25-28 (22) 23.11.88 (46) 30.10.90. Бюл. М 40 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (72) В). И. Кабарухин, В. М Ненькин, В. И. Тимошенко и М.С.Рыбачек (53) 620.179.16(088.8) (56, Бражников Н. И. Ультразвуковые методы, Yi-Л.: Энергия, 1965, с. 204206.

Авторское свидетельство СССР

575559, кл. С О1 N 29/02, 1976 (про-тотип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОН-.

ЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНОГО ГАЗА В ЖИДКОФАЗНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для оператинного контроля с высокой точностью концентрации свобод- ногб газа н жидкости.

Цель изобретения — повышение точности за счет исключения нестабильности каналов возбуждения колебаний высокой и низкой частот.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения концентрации свободного газа в жидкофазных средах.

Устройство содержит предназначен)ные для размещения в исследуемой жидкости излучатели 1 и 2 и приемник 3 акустических колебаний, подключенные к последнему два селективных усилите1 ля 4 и 5, подключенные к их выходам

2 (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации свободного газа в жидкости. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения нестабильности каналов возбуждения колебаний высокой и низкой частот. В устройстве каналы возбуждения колебаний подключены к одному кварцевому генератору, за счет чего обеспечивается жесткая их связь по частоте. Принятые приемником колебания после соответствующего преобразования поступают на измеритель разности фаз, сигнал с которого пропорционален концентрации свободного газа в жидкости. 1 ил. Я первый и второй усилители-ограничители 6 и 7, подключенный к первому усилителю-ограничителю 6 первый делитель 8 частоты, измеритель 9 разности

Фаз, входы которого соединены с выходами второго усилителя-ограничителя

7 и первого делителя 8 частоты, кварцевый генератор 10, первый усилитель

1i мощ)ности, включенный межцу кварцевым генератором 10 и излучателем 1, последовательно соединенные третий усилитель-ограничитель 12, второй делитель 13 частоты, Фильтр 14 нижних частот и второй усилитель 15 -мощности, включенные между выходом кварцевого генератора 10 и излучателем 2.

При этом канал возбуждения колебаний высокой частоты образован кварцевым генератором 10 и первым усилите1603288 лем 11 мощности, а канал возбуждения колебаний низкой частоты — кварцевым генератором 10, третьим усилителем- ограничителем 12, вторым делителем 13 частоты, фильтром 14 нижних частот и вторым усилителем 15 мощности.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывные высокочастотные колебания, например, с частотой 1 МГц, усиливаются первым усилителем 11 мощности и излучаются в исследуемую жидкость, содержащую свободный газ, из лучателем 1. Те же колебания поступа- 15

,ют на вход третьего усилителя-ограни1 чителя 12, с выхода которого прямоугольные импульсы типа меандр подают-ся на второй делитель 13 частоты с коэффициентом деления, равным 100.

Прямоугольные импульсы типа меандр с выхода делителя 13 частоты поступают на вход фильтра 14 низкой частоты с частотой среза, равной 10 кГц.

Синусоидальные колебания, выделен- д ные на фильтре 14 низкой частоты, усиливаются вторым усилителем 15 мощ— ности и излучаются в жидкость излучателем 2. Из-за различной скорости распространения акустических волн с частотами 10 кГц и 1 МГц в исследуемой жидкости, содержащей газовые пузырьки, на вход приемника 3 они приходят с задержкой dt, величина которой определяется концентрацией свободного газа. С выхода приемника 3 электри35 ческие сигналы поступают на селективные усилители 4 и 5 с частотами селекции 1 МГц и 10 кГц соответственно.

Далее усиленные сигналы ограничиваются по амплитуде первым и вторым усилителями-ограничителями 6 и 7..

Прямоугольные импульсы типа меандр с частотой 10 кГц с выхода второго усилителя-ограничителя 7 поступают на 45 первый вход измерителя 9 разности фаз. На второй вход последнего поступают прямоугольные импульсы типа меандр с частотой 10 кГц, получившиеся на выходе первого делителя 8 частоты с коэффициентом деления 100, на вход которого подаются прямоугольные импульсы с частотой 1 МГц с выхода усилителя-ограничителя 6. Концентрация свободного газа U находится с помощью тарировочной кривой Ь = f(U).

)5

Принцип действия устройства основан на сравнении фазовых скоростей распространения звука в жидкости с пузырьками газа на двух частотах, одну из которых выбирают ниже резонансной частоты пузырьков f,, а другую— выше Е . Из-за различных фазовых скоростей распространения низкочастотной и высокочастотной волн в жидкости, содержащей газовые пузырьки, эти волны приходят на приемный преобразователь с задержкой где 1 - расстояние меяду излучающими и приемным преобразователями;

С вЂ” скорость распространения низкочастотной волны с частотой Е ((fц, величина которой определяется концентрацией свободного газа в жидкой среде;

Со — скорость распространения высокочастотной волны с частотой f )) f ; при этом условии скорость звука в исследуемой жидкофазной среде с пузырьками практически равна скорости звука в дегазированной жидкости.

Поскольку обеспечивается жесткая связь по частоте между генерируемыми излучателями 1 и 2 колебаниями от одного кварцевого генератора 10, то в устройстве исключена нестабильность этих колебаний и повышена точность измерения.

Формула и з обретения

Устройство для определения концентрации свободного газа в жидкофазных средах, содержащее предназначенные для размещения в исследуемой жидкости цва излучателя и приемник акустических колебаний,-подключенные к приемнику два селективных усилителя, соединенные с излучателями каналы возбуждения колебаний высокой и низкой частот и регистратор,,о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено кварцевым генератором, подключенным к вьг ходам селективных усилителей первым и вторым усилителями-ограничителями и первым делителем частоты, соединенным с первым усилителем-ограничите5 1603288 d лем, регистратор выполнен в виде из- телем первого усилителя мощности и мерителя разности фаз, входы которого включенных между выходом кварцевого соединены с выходами второго усилите- генератора и вторым излучателем поля-ограничителя и первого делителя следовательно соединенных третьего частоты, каналы возбуждения высокой . усилителя-ограничителя, второго делии низкой частот выполнены соответст- . теля частоты, фильтра нижних венно из включенного между выходом час тот и в торого усилителя мощкварцевого генератора и одним излуча- ности.

Составитель И. Ардашева

Редактор И. Касарда Техред 1.Ходанич Корректор JI. Патай

Заказ 3381 Тираж 506 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский .комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101