Способ контроля свойств жидких сред



Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред
Способ контроля свойств жидких сред

 


Владельцы патента RU 2473076:

Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" (RU)

Использование: для контроля свойств жидких сред посредством ультразвуковых колебаний. Сущность: заключается в том, что осуществляют возбуждение колебаний ультразвукового диапазона в объеме исследуемой жидкости при помощи резонатора, при этом в качестве резонатора используется ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, частотнопонижающих накладок, одна из которых заканчивается рабочим инструментом, возбуждение колебаний для кавитационной ультразвуковой обработки осуществляется погружением колеблющегося рабочего инструмента в контролируемую жидкость, в процессе ультразвуковой обработки изменяют частоту питающего напряжения колебательной системы в окрестностях ее резонансной частоты и производят измерения амплитуды тока механической ветви колебательной системы, являющегося разностью между полным током системы и его емкостной составляющей и измерения амплитуды электрического напряжения, обуславливающего ток, потребляемый ультразвуковой колебательной системой от электронного генератора, по измеренным частотным характеристикам определяют значения активных, реактивных и энергетических параметров ультразвуковой колебательной системы, соответствующие значениям физических свойств (например, плотность, упругость среды, активные потери и др.) контролируемых жидкостей. Технический результат: обеспечение возможности непрерывного контроля параметров жидких сред, подвергаемых воздействию низкоинтенсивных ультразвуковых колебаний (докавитационный режим), так и под влиянием ультразвуковых полей высокой интенсивности (режим развитой кавитации). 8 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике, а именно к способам контроля свойств жидких сред, подвергаемых воздействию ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, и предназначено для повышения эффективности технологических процессов, реализуемых в жидких и жидкодисперсных средах в докавитационном и кавитационном режимах.

Используемые для реализации таких процессов ультразвуковые электронные генераторы представляют собой устройства, обеспечивающие не только преобразование энергии электрической сети в энергию электрических колебаний ультразвуковой частоты для питания ультразвуковых колебательных систем (УЗКС), но и оптимизацию условий передачи энергии от колебательных систем в обрабатываемые среды.

Обеспечение заданного или максимального энергетического воздействия на различные по свойствам и изменяющиеся в процессе обработки технологические среды обуславливает необходимость контроля процессов, протекающих в технологических средах под действием ультразвуковых колебаний высокой интенсивности.

Таким образом, эффективная реализация процессов под действием ультразвуковых колебаний требует контроля свойств обрабатываемых жидкостей.

Проблема усугубляется тем, что при реализации технологических процессов в жидких средах с различными физическими свойствами (вода, масло, смолы и т.д.), свойства которых изменяются (например, при получении эмульсий путем смешивания двух различных жидкостей, снижении вязкости смол и масел при росте температуры, изменении дисперсности наполнителей при их диспергировании и т.п.), эффективность ультразвукового воздействия может существенно изменяться.

В связи с этим, возникает необходимость непрерывного контроля параметров акустической нагрузки (контроля параметров обрабатываемой среды) [1] и включения в состав создаваемых УЗ технологических аппаратов систем контроля с перестраиваемыми системами согласования генератора и УЗКС [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля свойств жидких сред, принятый за прототип (патент РФ №2232384) [3], заключающийся в том, что контроль свойств жидких сред осуществляют путем возбуждения колебаний ультразвукового диапазона в объеме исследуемой жидкости при помощи резонатора и контролируют изменение свойств контролируемой жидкости по изменению свойств резонатора.

При реализации известного способа, используемый объем исследуемой жидкости в виде капли располагают на жесткой подложке (резонаторе), выполненной с возможностью возбуждения в упомянутой капле колебаний, возбуждают в исследуемой жидкости колебания в ультразвуковом диапазоне частот и определяют физические свойства (механический импеданс) исследуемой жидкости. Исследуемую каплю в дальнейшем сушат и контролируют изменение механического импеданса в процессе высыхания жидкости. Регистрируемые в процессе высыхания изменения механического импеданса используют в качестве информативного параметра для сравнения с изменениями механического импеданса эталонного образца. По изменению механического импеданса судят об отклонениях импеданса (плотности жидкости и скорости распространения ультразвука) от эталонной жидкости.

К недостаткам способа контроля свойств жидкости, принятого за прототип, можно отнести следующее:

1. Длительность процесса контроля, поскольку изменение свойств капли представляет собой длительный по времени процесс, что связано с технологий проведения измерения (длительность процесса измерения определяется временем естественной сушки образца жидкости). Этот недостаток обуславливает невозможность контроля параметров невысыхающих сред (например, смол);

2. Необходимость, для проведения измерений, выполнения отбора проб в виде капли жидкости и помещения ее в зону испарения. Подобная техника измерений не позволяет осуществлять непрерывный контроль свойств жидких сред и требует присутствие оператора, который выполняет отборы проб и контролирует процесс измерения;

3. Способ не позволяет контролировать свойства жидких сред, подвергаемых ультразвуковым колебаниям высокой интенсивности, когда в жидких средах возникает явление кавитации и происходят изменения структуры и свойств жидкостей;

4. Известный способ контроля невозможно (или затруднительно) автоматизировать, что в дальнейшем не позволяет его интегрировать в технологические аппараты и процессы, где необходимо осуществлять непрерывный контроль параметров в автоматическом режиме.

Таким образом, выявленные недостатки известного способа контроля параметров жидких сред делают невозможным его использование в ультразвуковых технологических аппаратах, где процесс ультразвукового воздействия и контроля должен осуществляться непрерывно.

Предлагаемый способ контроля свойств жидких технологических сред направлен на устранение недостатков способа, принятого за прототип, и позволяет обеспечить непрерывный контроль параметров жидких сред, подвергаемых воздействию низкоинтенсивных ультразвуковых колебаний (докавитационный режим), так и под влиянием ультразвуковых полей высокой интенсивности (режим развитой кавитации).

Суть предлагаемого способа контроля заключается в следующем.

В предлагаемом способе контроля свойств жидких сред, заключающемся в возбуждении колебаний ультразвукового диапазона в объеме исследуемой жидкости при помощи резонатора, в качестве резонатора используется ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, частотнопонижающих накладок, одна из которых заканчивается рабочим инструментом, возбуждение колебаний для кавитационной ультразвуковой обработки осуществляется погружением колеблющегося рабочего инструмента в контролируемую жидкость, в процессе ультразвуковой обработки изменяют частоту питающего напряжения колебательной системы в окрестностях ее резонансной частоты и производят измерения амплитуды тока механической ветви колебательной системы, являющегося разностью между полным током системы и его емкостной составляющей и измерения амплитуды электрического напряжения, обуславливающего ток, потребляемый ультразвуковой колебательной системой от электронного генератора, по измеренным частотным характеристикам определяют значения активных, реактивных и энергетических параметров ультразвуковой колебательной системы, соответствующие значениям физических свойств (плотность, упругость, активные потери) контролируемых жидкостей.

Практическая реализация предложенного способа управления может быть пояснена следующим образом.

При первом включении ультразвукового аппарата, не погружая рабочий инструмент в обрабатываемую жидкость, осуществляется определение собственных параметров пьезоэлектрической ультразвуковой колебательной системы, которая находится в воздушной среде (так называемый режим холостого хода). Для этого осуществляется плавная перестройка частоты ультразвукового генератора и измерение тока механической ветви ультразвуковой колебательной системы и напряжения на пьезоэлементах, обуславливающего этот ток. На основании полученных амплитудно-частотных характеристик определяются собственные параметры ультразвукового излучателя, такие как активная, индуктивная и емкостная составляющие входной электрической проводимости, добротность.

При реализации ультразвукового воздействия, т.е. при работе ультразвукового аппарата в режиме акустической нагрузки (при погружении колеблющегося инструмента в жидкость), аналогичным образом осуществляется получение амплитудно-частотных характеристик тока механической ветви ультразвуковой колебательной системы и напряжения, обуславливающего его, на основании которых выполняется определение (расчет) активной, индуктивной и емкостной составляющих входной электрической проводимости «нагруженного» ультразвукового излучателя. С учетом полученных ранее собственных параметров УЗКС выполняется определение активной, индуктивной и емкостной составляющих входной электрической проводимости ультразвуковой колебательной системы, обусловленных наличием акустической нагрузки (жидкой среды).

Сущность предлагаемого способа контроля поясняется при помощи физической эквивалентной схемы, представленной на фиг.1 и представляющей собой электрическую RLC схему замещения ультразвуковых колебательных систем.

На фиг.1 представлена электрическая эквивалентная схема [4] замещения колебательной системы с пьезоэлектрическим преобразователем, с комплексным сопротивлением Z, справедливая в окрестностях ее резонансной частоты, учитывающая наличие акустической нагрузки.

На фиг.1 индуктивность L0 эквивалентна колеблющейся массе, обусловленной собственными свойствами (инерционными) ультразвуковой колебательной системы, емкость С0 эквивалентна упругости материала, из которого изготовлена ультразвуковая колебательная система, активное сопротивление R0 - сопротивлению механических потерь, RH - сопротивлению излучения колебательной системы, LH эквивалентна колеблющейся массе, присоединенной к излучающей поверхности, обрабатываемой жидкой фазы, емкость СH обусловлена наличием у обрабатываемой среды упругих свойств, С - электрическая (статическая) емкость пьезопреобразователя.

Элементы Т и L представляют собой трансформаторно-дроссельную схему согласования УЗКС с выходом электронного УЗ генератора.

Выбор индуктивного элемента L осуществляется таким образом, чтобы при работе на резонансной частоте ультразвуковой колебательной системы в электрическом колебательном контуре, образованном индуктивностью L и емкостью С, возникал резонанс напряжений.

В таком случае элементы L и С можно заменить источниками переменного напряжения, как показано на фиг.2.

Поскольку при резонансе напряжений в LC контуре напряжения на емкости и индуктивности равны по величине и сдвинуты на 180 градусов, схему, представленную на фиг.2, можно представить в виде схемы, показанной на фиг.3.

Таким образом, для определения численных значений элементов RH, LH, CH, определяемых акустической нагрузкой на колебательную систему, необходимо выполнить последовательность следующих действий.

При фиксированном напряжении U0 на выходе трансформатора Т (при отсутствии акустической нагрузки), осуществляя контроль и плавную перестройку частоты электронного генератора и измеряя величину тока I, непрерывно сравнивая его текущее значение с предыдущим значением, определяется его максимальное значение I0 и соответствующее ему значение частоты ω0 (амплитудно-частотная характеристика тока механической ветви I, полученная в режиме холостого хода, представлена на фиг.4 - кривая 1).

Установив частоту электронного генератора равной ω0 и контролируя величину тока механической ветви, а так же текущую частоту генератора, осуществляют перестройку (уменьшение) частоты электронного генератора. При равенстве текущего значения тока величине перестройка частоты генератора прекращается и выполняется измерение частоты ω1.

Установив частоту электронного генератора равной ω0 и контролируя величину тока механической ветви, а так же текущую частоту генератора, осуществляют перестройку (увеличение) частоты электронного генератора. При равенстве текущего значения тока величине перестройка частоты генератора прекращается и выполняется измерение частоты ω2.

Далее осуществляется определение добротности ненагруженной УЗКС Q0, используя формулу 1.

где ωp - частота, равная ω0.

Далее при фиксированном напряжении UH на выходе трансформатора Т (при работе в режиме акустической нагрузки), осуществляя контроль и плавную перестройку частоты электронного генератора и измеряя величину тока I, непрерывно сравнивая его текущее значение с предыдущим значением, определяется его максимальное значение IH и соответствующее ему значение частоты ωH (амплитудно-частотная характеристика тока механической ветви I, полученная в режиме акустической нагрузки, представлена на фиг.4 - кривая 2).

Установив частоту электронного генератора равной ωH и контролируя величину тока механической ветви, а так же текущую частоту генератора, осуществляют перестройку (уменьшение) частоты электронного генератора. При равенстве текущего значения тока величине перестройка частоты генератора прекращается и выполняется измерение частоты ω1.

Установив частоту электронного генератора равной ωH и контролируя величину тока механической ветви, а так же текущую частоту генератора, осуществляют перестройку (увеличение) частоты электронного генератора. При равенстве текущего значения тока величине перестройка частоты генератора прекращается и выполняется измерение частоты ω2.

Далее осуществляется расчет добротности ненагруженной УЗКС QH, используя формулу 1, приняв ωpH.

На основании полученной измерительной информации осуществляется расчет значений элементов RH, LH, CH, определяемых акустической нагрузкой на излучатель, используя выражения 2, 3, 4.

Таким образом, предлагаемый способ контроля свойств жидких сред позволяет определять численные значения элементов эквивалентной электрической схемы замещения ультразвуковых колебательных систем, связанных со свойствами обрабатываемых сред, таких как активные потери в среде, ее упругими свойствами, определяющих скорость распространения УЗ колебаний.

Для подтверждения возможностей и эффективности, предложенный способ контроля был реализован на практике при обработке различных жидких сред при помощи ультразвукового аппарата Алена УЗТА 0.15/22-O [5] с полуволновой колебательной системой (площадь рабочего инструмента 4 см2).

При проведении экспериментов в жидких средах измерения проводились при различной мощности излучения, начиная с малой до интенсивностей, при которых в среде реализуется режим развитой кавитации.

На фиг.5 представлены зависимости активного сопротивления механической ветви от тока, протекающего по механической ветви колебательной системы.

Из графиков следует, что при малых значениях тока механической ветви, когда реализуется в среде докавитационный режим, активное сопротивление механической ветви для различных сред сильно отличаются друг от друга, что обусловлено различными физическими свойствами обрабатываемых сред.

С увеличением тока механической ветви (по мере развития в среде кавитации) активная составляющая импеданса уменьшается и стремится к одной величине, это связано с изменением свойств среды в следствии развития кавитации. Скорость изменения величины активного сопротивления механической ветви от тока механической ветви зависит от свойств обрабатываемой среды, а именно от ее кавитационной прочности. Уменьшение активного сопротивления по мере развития в среде кавитации обусловлено уменьшением степени выхода УЗ энергии в среду, из-за экранирования излучающей поверхности разрастающимся кавитационным парогазовым облаком. Представленные зависимости иллюстрируют возможность контролировать развитие кавитационного процесса в жидких средах.

На фиг.6 и 7 представлены полученные зависимости реактивных (индуктивной и емкостной) элементов механической ветви эквивалентной схемы УЗКС от тока механической ветви.

Из представленных на фиг.6 зависимостей видно, что величина индуктивного элемента эквивалентной схемы увеличивается по мере роста тока механической ветви УЗКС, что связано с изменением реактивных составляющих акустического импеданса обрабатываемой среды. Согласно системе электромеханических аналогий индуктивность эквивалентна массе [6]. Рост индуктивности по мере увеличения тока механической ветви (амплитуды механических колебаний) связан с увеличением площади зоны излучения УЗКС (на малых амплитудах работает центральная часть пятака, с увеличением амплитуды колебаний начинают работать периферийные зоны).

Таким образом, изменение индуктивного элемента обусловлено размерами зоны кавитационной обработки жидкой среды.

На фиг.7 представлены зависимости электрической емкости механической ветви эквивалентной схемы УЗКС от тока механической ветви.

По мере увеличения тока наблюдается уменьшение величины емкостного элемента. Поскольку емкость является электрическим аналогом упругости, ее уменьшение связано с уменьшением упругих свойств обрабатываемой среды, обусловленного насыщением жидкой среды парогазовыми кавитационными пузырьками.

Из представленных зависимостей следует, что значения элементов электрической эквивалентной схемы УЗКС определяются не только исходными свойствами обрабатываемых сред, но и степенью развития в них кавитации.

Для интеграции предлагаемого способа контроля параметров обрабатываемых сред в существующее ультразвуковое оборудование, была разработана структура системы контроля (измерительной части) ультразвукового электронного генератора, представленная на фиг.8.

В состав измерительной схемы входят блок выделения тока механической ветви (I), цепь измерения напряжения, обуславливающего этот ток (U), и управляющий микроконтроллер (МС). Полученная информация о напряжении и токе поступает на управляющий микроконтроллер который управляет частотой генератора и производит выше описанные вычисления для случаев холостого хода и режимах работы УЗКС при наличии нагрузки, а также вырабатывает управляющие сигналы для блока согласования (LC) электронного генератора и УЗКС.

Предложенный способ контроля может быть реализован в ультразвуковых технологических аппаратах с целью получения информации об обрабатываемой среде для управления процессом ультразвукового воздействия и корректировки согласующих цепей УЗГ в зависимости от акустической нагрузки на УЗКС.

Предложенный и разработанный способ косвенного контроля акустической нагрузки был практически апробирован в составе системы контроля ультразвукового аппарата, разработанного в ООО «Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ» и Лаборатории акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института, предназначенного для кавитационной обработки жидких сред и прошел лабораторные испытания. Измерения параметров пьезоэлектрической колебательной системы, проведенные при УЗ обработке различных жидкостей, позволили подтвердить возможность и эффективность контроля величины и характера акустической нагрузки (кавитирующей и некавитирующей жидкой среды), подвергаемой ультразвуковому воздействию.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

[1] Хмелев В.Н. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности / В.Н.Хмелев, А.Н.Сливин, Р.В.Барсуков, С.Н.Цыганок, А.В.Шалунов; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 203 с.

[2] Хмелев В.Н., Согласование электронных генераторов с пьезоэлектрическими колебательными системами для повышения эффективности ультразвуковых аппаратов [Текст] / Хмелев В.Н., Генне Д.В., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Шалунов А.В., Абраменко Д.С. // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т.317. №4. С.139-143.

[3] Способ исследования многокомпонентной жидкости [Текст]: пат. 2232384 Российская Федерация: МПК7 G01N 29/02, G01N 33/487. /Яхно Т.А., Яхно В.Г., Шмелев И.И., Санин А.Г., Кротов Е.В.; заявитель и патентообладатель Яхно Татьяна Анатольевна. - 2001101946/28, 23.01.2001; опубл. 10.07.2004.

[4] Хмелев В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве [Текст] / В.Н.Хмелев, Г.В.Леонов, Р.В.Барсуков, С.Н.Цыганок, А.В.Шалунов // Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. - 400 с.

[5] Ультразвуковые технологии и аппараты [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://u-sonic.ru/.

[6] Джагупов Р.Г. Пьезоэлектронные устройства вычислительной техники, систем контроля и управления [Текст] / Р.Г.Джагупов, А.А.Ерофеев. // Справочник. - СПб.: Политехника, 1994.

Способ контроля свойств жидких сред, заключающийся в возбуждении колебаний ультразвукового диапазона в объеме исследуемой жидкости при помощи резонатора, отличающийся тем, что в качестве резонатора используется ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, частотно-понижающих накладок, одна из которых заканчивается рабочим инструментом, возбуждение колебаний для кавитационной ультразвуковой обработки осуществляется погружением колеблющегося рабочего инструмента в контролируемую жидкость, в процессе ультразвуковой обработки изменяют частоту питающего напряжения колебательной системы в окрестностях ее резонансной частоты и производят измерения амплитуды тока механической ветви колебательной системы, являющегося разностью между полным током системы и его емкостной составляющей и измерения амплитуды электрического напряжения, обуславливающего ток, потребляемый ультразвуковой колебательной системой от электронного генератора, по измеренным частотным характеристикам определяют значения активных, реактивных и энергетических параметров ультразвуковой колебательной системы, соответствующие значениям физических свойств (например плотность, упругость среды, активные потери и др.) контролируемых жидкостей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованиям дизельных топлив с помощью электрических средств и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности, при хранении и реализации топлив в различных областях, где необходим оперативный контроль его качества.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области медицины, в частности к способам исследования или анализа материалов с использованием акустической эмиссии. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вида многофазного потока в трубопроводе в ходе его эксплуатации.

Изобретение относится к технологии и технике контроля наличия газа в потоке жидкости применительно к информационно-измерительным методикам при транспортировке по трубопроводам.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения содержания свободного газа в жидких средах, преимущественно в нефти, и может быть использовано в системах автоматизации процессов добычи, переработки и транспорта нефти.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при проведении физического моделирования процессов газификации остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей (ОЧ) ступеней ракет-носителей (РН) в условиях малой гравитации с использованием экспериментальных модельных установок в земных условиях, а также и при натурных пусках РН с системами газификации

Изобретение относится к технике измерения качественных параметров воздушных и жидких сред и может быть использовано для измерения содержания механических примесей как в жидких, так и в газообразных средах

Описан способ акустического определения изменения состояния потока текучей среды в трубопроводе, снабженном расходомером. Способ включает установку, по меньшей мере, одного акустического датчика в трубопроводе измерительной станции, запись базовой акустической конфигурации с акустического датчика посредством контролируемого пропускания текучей среды через измерительную станцию, при идеальных условиях. Способ также включает запись акустической конфигурации с акустического датчика в реальном времени посредством пропускания текучей среды через измерительную станцию, при нормальных условиях, сравнение базовой акустической конфигурации с акустической конфигурацией, полученной в реальном времени, определение разницы между базовой акустической конфигурацией и акустической конфигурацией, полученной в реальном времени, для определения изменения состояния потока и регистрацию изменения состояния потока. Система включает акустические датчики, установленные в трубопроводе, расходомер, компьютер для сбора акустической информации от акустических датчиков и сравнения акустической информации с базовыми значениями для определения отклонения от нормального состояния потока текучей среды. Технический результат - повышение точности и надежности измерительной станции и передачи продукта потребителю, а также выявление эксплуатационных проблем. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследования состава жидкостей и материалов с содержанием не менее двух компонентов, в частности к способам определения количественного состава многокомпонентных сред. В соответствии со способом определения количественного состава многокомпонентной среды, состоящей из по меньшей мере двух известных несмешивающихся компонентов, предварительно определяют температурные зависимости удельной теплоемкости каждого из компонентов и взвешивают образец многокомпонентной среды. Определяют удельную теплоемкость образца при по меньшей мере i-1 уровнях температур, где i - количество компонентов многокомпонентной среды. На основе результатов определения удельной теплоемкости при различных температурах и температурных зависимостей удельной теплоемкости компонентов рассчитывают весовые коэффициенты для каждого компонента среды. Количественное содержание каждого из компонентов многокомпонентной среды определяют на основе полученных значений весовых коэффициентов компонентов. Техническим результатом является обеспечение возможности определения количественного состава многокомпонентной среды с высокой точностью и без разрушения образца, а также при известной пористости предлагаемый способ позволяет определить насыщенность материала различными флюидами. 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Использование: для обнаружения газовых пустот в жидкости, протекающей по трубе. Сущность изобретения заключается в том, что размещают первый преобразователь с внешней стороны на верхней части трубы и второй преобразователь с внешней стороны на нижней части трубы по существу под первым преобразователем, причем ультразвуковая энергия проходит по поперечной траектории между первым и вторым преобразователями, при этом обеспечивают посредством мультиплексора и контроллера генерирование передач ультразвуковых сигналов первым ультразвуковым преобразователем, размещенным на верхней части трубы с внешней стороны, и вторым ультразвуковым преобразователем, размещенным на нижней части трубы с внешней стороны по существу под первым преобразователем, причем эти передачи происходят последовательно следующим образом: передача от первого преобразователя второму преобразователю, причем если передача принята вторым преобразователем, что определено посредством приемника и контроллера, то пустоты нет, а если передача от первого преобразователя не принята вторым преобразователем, то пустота имеется; и передача от второго преобразователя, которая отражена или от верхней стенки трубы, если пустоты нет, или от поверхности жидкости, если пустота имеется, с возвращением к второму преобразователю. Технический результат: обеспечение возможности непрерывного обнаружения газовых пустот в текучей среде, а также определение их количества. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Использование: для одновременного определения обводненности и газосодержания в нефте-водогазовой смеси. Сущность изобретения заключается в том, что определяют скорость звука в среде, причем при определении скорости звука раздельно определяют групповую и фазовую скорости, по групповой и/или фазовой скорости определяют обводненность, а по разности групповой и фазовой скорости определяют газосодержание. Технический результат: обеспечение возможности одновременного определения обводненности и газосодержания эмульсии при одновременном улучшении точности определения обводненности. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам измерения влажности нефти без предварительной сепарации газа из продукции скважины. В процессе проведения экспериментальных работ находится зависимость средней абсолютной погрешности проверочных точек от средней абсолютной погрешности экспериментальных точек обучающей выборки. Находится интервал средней абсолютной погрешности обучающих точек, при котором имеют место сравнительно низкие значения средней абсолютной погрешности проверочных точек. В процессе эксплуатации нефтяной скважины фиксируются показания датчиков многофазного расходомера, и расчет влажности нефти проводится в интервале средней абсолютной погрешности обучающих точек, при котором наблюдаются сравнительно низкие значения средней абсолютной погрешности проверочных точек. Техническим результатом является повышение точности измерения влажности нефти, а также снижение погрешности определения влажности нефти при использовании многофазного расходомера. 1 ил.

Использование: для измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового преобразователя возбуждают в двух тонких волноводах различные нулевые моды нормальных волн, измеряют коэффициенты затухания каждого типа волны в волноводах и рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости, при этом волноводы акустического блока изготавливают в виде тонких полос различной толщины, возбуждают в них нулевую моду волны Лэмба, калибруют акустический блок путем последовательного измерения в обоих волноводах коэффициентов затухания нулевой моды волны Лэмба при их последовательном погружении в две жидкости с известными продольным и сдвиговым импедансами, из полученных уравнений рассчитывают коэффициенты, связывающие импедансы жидкости с коэффициентом поглощения волны Лэмба в волноводах, затем погружают волноводы в исследуемую жидкость, измеряют коэффициенты затухания нулевой моды волны Лэмба в обоих волноводах и с помощью найденных численных значений коэффициентов по известным соотношениям рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости. Технический результат: обеспечение возможности автоматического контроля состояния жидкостей в условиях их эксплуатации без измерения нулевой моды горизонтально поляризованной нормальной волны. 2 ил.

Изобретение относится к области физической акустики и предназначено для изучения акустических свойств жидкостей, таких как морская вода и различные технические жидкости. Метод включает излучение и прием сигналов как минимум двух разных частот, прошедших через измерительный участок, одним излучателем, работающим в режиме излучение-прием. Интервал времени между импульсами выбирают таким, чтобы затух предыдущий импульс. Измерительный участок представляет собой расстояние между поверхностью излучателя и расположенной соосно с ним в параллельной плоскости отражающей поверхностью. Осуществляют фильтрацию сигналов на разностной частоте, измеряют амплитуды давления волн разностной частоты и затем определяют параметр нелинейности по величине нелинейного акустического параметра (ε) согласно формуле ε=ε0[PΩ(r)/PΩ0(r)], где ε - значение нелинейного акустического параметра в исследуемой среде, PΩ(r) - амплитуды давления волны разностной частоты на расстоянии r в исследуемой среде, а ε0 и PΩ0(r) - значения нелинейного акустического параметра и амплитуды давления волны разностной частоты на расстоянии (r) в известной среде, соответственно, определенные предварительно калибровкой. Технический результат - повышение разрешающей способности по пространству, чувствительности к проявлению слабых нелинейных эффектов, а также увеличение достоверности измерений на малой измерительной базе благодаря возможности накапливать нелинейные эффекты на большом расстоянии пробега волн накачки, которое ограничено только длиной затухания звукового импульса. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая решетка содержит плоскопараллельную пластину из пьезоэлектрического кристалла, имеющую кристаллографическую ось, лежащую в плоскости пластины и проходящую через условный центр пластины, встречно-штыревые преобразователи (ВШП), которые размещены симметрично парами на рабочей стороне пластины с образованием совокупности акустических каналов, направления распространения акустических волн в которых пересекаются в условном центре пластины, где имеется зона вокруг условного центра в форме круга для пробы, акустические каналы выполнены с возможностью возбуждения в пластине семейства пластинчатых мод колебаний с длиной волны, меньшей или равной толщине пластины. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх