Устройство для контроля газосодержания в жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля газосодержания жидкости в трубопроводе . Цель изобретения - повышение надежности. Зондируемый сигнал принимается пьезоприемником и запрещает прохождение импульсов через счетчик, которые начинают поступать туда в момент начала зондирования. Число импульсов от генератора счетных импульсов меняется в зависимости от амплитуды принятого сигнала, а время подсчета импульсов в счетчике зависит от скорости ультразвука в жидкости. Это позволяет одновременно при контроле учитывать и давление и скорость ультразвука . 2 ил.

СОЮЗ COOI: TCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s 6 01 N 29/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCP) ОВАЛ " ИМ

HQyE

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° еавЬ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920977/28 (22) 15.02.91 (46) 30.11.92. Еюл. М 44 (71) Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" при Ростовском университете (72) Г.Н.Комаров (56) 1. Авторское свиде1ельство СССР

N . 618674, кл. G 01 N 29/02, 1980.

2, Авторское свидетельство СССР

N 1626146, кл. G 01 N 29/02, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ В ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

« SU«, 1778674А1 контроля газосодержания жидкости в трубопроводе. Цель изобретения — повышение надежности. Зондируемый сигнал принимается пьезоприемником и запрещает прохождение импульсов через счетчик, которые начинают поступать туда в момент начала зондирования. Число импульсов от генератора счетных импульсов меняется в зависимости от амплитуды принятого сигнала, а время подсчета импульсов в счетчике зависит от скорости ультразвука в жидкости. Это позволяет одновременно при контроле учитывать и давление и скорость ультразвука. 2 ил.

1778674

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля параметров двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводам.

Известно устройство, реализующее способ определения концентрации нерастворенного газа в жидкости. Устройство содержит акустический излучатель, акустический приемник и вторичную аппаратуру преобразования и обработки принятых сигналов, в которой осуществляется сравнение сигналов, прошедших различные расстояния в жидкости с газовыми пузырьками. О газосодержании судят по изменению коэффициента ослабления сигнала (1).

Недостатком этого устройства являются невысокие чувствительность и точность в диапазоне гаэосодержаний 0-4%.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому, которое выбрано за прототип, является устройство для определения газосодержания в жидкости (2), Устройство-прототип состоит . из последовательно соединенных генератора, усилителя мощности, пьезоизлучателя, пьезоприемника, согласующего усилителя, полосового фильтра и выпрямителя, а так>ке содержит АЦП, первый и второй компараторы, триггер, элемент И, генератор импульсов, счетчик и вычислительное устройство.

АЦП формирует цифровой код значения звукового давления P в исследуемой среде. С помощью компараторов, триггера., элемента И, генератора и счетчика определяется скорость звука в исследуемой среде С. Значения звукового давления P и скорости звука С вводятся в память вычислительного устройства, в котором по известным соотношениям вычисляется газосодержание.

Недостатком устройства-прототипа является сложность и связанная с этим недостаточно высокая надежность. Сложность обусловлена наличием в составе устройства для определения гаэосодержания вычислительного устройства и ЦАЦП,.

При использовании устройства-прототипа в производственных условиях (например на ТЭЦ) для контроля газосодержания в рабочей жидкости и для отключения подачи жидкости при превышении газосодержания в ней некоторого значения выход из строя вычислительного устройства (как наименее надежного) может привести к аварии.

Целью изобретения является повышение надежности.

Для достижения поставленной цели в устройство контроля газосодержания в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности и пьезо40

50 зосодержания предлагаемым устройством и устройством-прототипом, которое в этом случае используется как высокоточное образцовое устройство, Сущность изобретения поясняется структурной схемой, приведенной на фиг. 1 и временными диаграммами на фиг. 2, поясня|ощими работу устройства. . Устройство для контроля газосодержания в жидкости содержит последовательно соеди нен ные генератор синусоидал ьного напряжения 1, усилитель мощности 2, пьеэоизлучатель 3 и последовательно соединенные пьезоприемник 4, согласующий усилитель 5, полосовой фильтр 6, выпрямитель 7, управляемый по частоте напряжением генератор 8, выход генератора 1 соединен с входом первого компаратора 9, подключенного своим выходом к установочному входу триггера 10. выход фильтра 6 излучатель, последовательно соединенные пьезоприемник, согласующий усилитель, полосовой фильтр и выпрямитель. последовательно соединенные первый компаратор, 5 вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, триггер, элемент И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходом полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход

10 первого компаратора подключен к входу сброса счетчика, снабжено управляемым по частоте генератором, включенным между выходом выпрямителя и входом элемента И.

Введение в известное устройство гене15 ратора управляемого напряжения по частоте позволяет существенно упростить устройство для контроля газосодержания, а именно исключить из его состава АЦП, вычислительное устройство, его периферий20 ные устройства (печать, дисплей, НГМД), интерфейс связи вычислительного устройства с устройством контроля, Такое упрощение устройства контроля приводит к существенному повышению его надежно25 сти, упрощению обслуживания и к снижению его стоимости. Отпадает необходимость в разработке и отладке программы.

В то же время предлагаемое устройст30 ва контроля обеспечивает повышенную точность по сравнению с известными, так как алгоритм его работы включает операции по определению значений звукового давления

Р, скорости звука С и определению значе35 ния сплошности потока, равный (1 — /3), где

P — газосодержание, Коэффициент пропорциональности предлагаемого устройства контроля подбирается при регулировке и настройке путем совместных измерений га1778674

30 соединен с входом второго компаратора 11, подключенного своим выходом к входу сброса триггера 10, прямой выход которого соединен с первым входом элемента 12 И, второй вход которого соединен с выходом 5 управляемого генератора 8, выход элемента

12 И соединен со счетным входом счетчика

13, вход сброса которого соединен с выходом комиаратора 9.

Работа устройства контроля газосодер- 10 жания в жидкости происходит следующим образом.

Пьезоизлучателем 3, вделанным заподлицо в стенку трубы и запитываемым от генератора 1 через усилитель мощности 2, в 15 потоке исследуемой жидкости. содержащей газовые пузырьки и транспортируемой по трубе, возбуждают акустические колебания (фиг. 2а) с частотой, меньшей резонансной частоты газовых пузырей. 20

Известно, что звуковое давление, колебательная скорость, плотность среды и скорость звука в ней связаны соотношением — =pc

P ч (1)

25 где Р— звуковое давление;

v — колебательная скорость;. р- плотность среды, р =р. (1 -P). (2)

p, — плотность жидкости;

P — газосодержание;

С вЂ” скорость звука в среде, С = f(P ); в данном конкретном случае

С = — (3)

35 где d — диаметр трубы;

t — время распространения звукового сигнала от одной стенки трубы до противоположной.

Из (1), (2), (3) получается соотношение 40 (1 — Д = Р с (4)

В усилителе мощности 2 поддерживается постоянство напряжения на излучателе

3, а значит обеспечивается и постоянство колебательной скорости ч. Так как уЪ и d также являются постоянными величинами, 1 то весь множитель является в (4)

Л масштабным коэффициентом, который учи- 50 тывается при настройке устройства.

Акустические колебания среды воспринимаются пьезоприемником 4, усиливаются усилителем 5 и проходят полосовой: фильтр 6, где выделяется синусоидальный сигнал (фиг. 26), модулированный по амплитуде, который поступает на выпрямитель 7, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный звукОВОму давлению P.

Этот сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р, поступает в цепь управления частотой генератора 8 и модулирует его частоту, поэтому частота сигнала на выходе генератора 8 в каждый момент времени пропорциональна звуковому давлению Р.

Одновременно синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на компаратор 9, на выходе которого в момент перехода синусоидального напряжения через ноль формируется импульс (фиг. 2в), который устанавливает триггер 10 в состояние

"1" и сбрасывает счетчик 13 в исходное состоянйе.

С триггера 10 логическая "1" поступает на первый вход элемента 12 И, который начинает пропускать счетные импульсы, поступающие на его второй вход с управляемого генератора 8. С выхода элемента 12 И счетные импульсы поступают на счетчик 13, который начинает их счет.

В это время синусоидальный сигнал с фильтра 6 поступает на компаратор 11, на выходе которого в момент перехода сигнала через ноль формируется импульс (фиг. 2г), сбрасывающий триггср 10 в состояние "0", который запрещает поступление счетных единиц на счетчик 13. При этом длительность сброса, формируемого триггером 10 (фиг. 2д), равна t и, так как частота счетных импульсов, как указано выше, пропорциональна Р, то число, записанное в счетчик 13 (фиг. 2е), пропорционально P t, т.е. пропорционально сплошности, равной (1 — /7 ) в (4), При повышении газосодержания заданного значения срабатывает исполнительный механизм, управляемый счетчиком 13, т.е. выполняется выдача контроля, Формула изобретения устройство для контроля газосодер>кания B жидкости, содер>кащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности и пьезои.=лучатель, последовательно соединенные пьезоприемник, согласующий усилитель, полосовой фильтр и выпрямитель, последовательно соединенные первый кампаратор, вход которого подключен к выходу генератора. синусоидального сигнала, триггер, элемент

И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходами полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход первого компаратора подключен к входу сброса счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено управляемым по частоте генератором, включенным между выходом выпрямителя и вторым входом элемента И.

4 170674 ф0.8 2

Составитель Г. Комаров

Редактор Т. Полионова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н. Милюкова

Заказ 4190 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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