Способ контроля давления газовых баллонов

Изобретение относится к области измерения давления газообразных веществ ультразвуковыми средствами и может быть использовано в эксплуатации газовых баллонов для бесконтактного контроля давления. Способ включает прием от источника акустических волн сигналов, прошедших через газовую среду и корпус баллона, при этом оба сигнала принимают акустическим датчиком, расположенным на диаметрально противоположной относительно источника акустических волн стороне газового баллона, регистрируют осциллографом, а о давлении в баллоне судят сравнением полученной величины разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду с величиной разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду, полученной на баллоне с заданным давлением. Технический результат - повышенный уровень безопасности при осуществлении контроля давления газовых баллонов благодаря исключению стыковки манометра к баллону. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерения давления газообразных веществ ультразвуковыми средствами и может быть использовано в эксплуатации газовых баллонов для бесконтактного контроля давления.

Газовые баллоны имеют широкое использование, при этом существует необходимость контроля давления в партиях баллонов. Для этого необходимо к контролируемому баллону подсоединить манометр, что вызывает разгерметизацию баллона и приводит к частичному стравливанию газа из баллона, при этом возникает вредный фактор при проведении работ в виде струи газа и загазованности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля герметичности изделий, в котором о нарушении герметичности судят по результату сравнения измеренных параметров амплитуды виброакустического шума, таких как ковариационная функция, дисперсия и средние значения амплитуды, при этом прием акустических сигналов осуществляют акустическим датчиком, обработка и анализ производится при помощи схемы, включающей ЭВМ. Патент России №2006806 МПК G01M 3/24.

Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает контроля заданного значения давления в герметичных газовых баллонах.

Целью изобретения является контроль заданного давления в газовом баллоне методом, исключающим подсоединение манометра к баллону, в котором контролируется давление.

Поставленная цель достигается тем, что способ контроля давления газовых баллонов включает прием от источника акустических волн сигналов, прошедших через газовую среду и корпус баллона, при этом оба сигнала принимают акустическим датчиком, расположенным на диаметрально противоположной относительно источника акустических волн стороне газового баллона, регистрируют осциллографом, а о давлении в баллоне судят сравнением полученной величины разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду с величиной разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду, полученной на баллоне с заданным давлением.

Указанный способ основан на свойстве звуковой волны распространяться с разными скоростями в различных средах, в нашем случае в газе и металле, поскольку газовые баллоны имеют преимущественно металлический корпус.

Известен эффект изменения скорости звука в газе при росте давления, при этом в одно- и двухатомных газах при росте давления преимущественно наблюдается рост скорости звука (азот, воздух), а в трех- и более - уменьшение (углекислый газ, фреон-227). Этот эффект используется в данном изобретении.

На представленном чертеже (фиг.1) изображено:

1 - источник акустических волн;

2 - акустический датчик;

3 - корпус баллона в разрезе;

4 - газовая среда;

5 - осциллограф;

6 - путь распространения звуковой волны в газовой среде баллона;

7 - путь распространения звуковой волны в корпусе баллона.

Источник акустических волн 1 излучает один импульс волны, акустический датчик 2 принимает сигналы, два пика которых соответствуют приходу сигналов, прошедших раздельно по корпусу 3 баллона и по газовой среде 4, и передает их на осциллограф 5. На осциллографе расстояние между пиками сигналов соответствует времени Т, при этом:

где t_Г, S_Г, V_Г - время, путь и скорость распространения звуковой волны в газовой среде баллона;

t_Б, S_Б, V_Б - время, путь и скорость распространения звуковой волны в корпусе баллона.

Способ позволяет контролировать давление в газовых баллонах.

Имеется партия баллонов с номинальным давлением Р_н, известно значение давления P_н-ΔР, ниже которого баллон следует считать недозаряженным.

Необходимо измерить манометром давление в баллоне с заданным давлением Р_з=Р_н-ΔР, после чего произвести измерение Т_з указанным способом на этом баллоне. После этого производя замер указанным способом значения Т на всех баллонах партии с номинальным давлением Р_н, сравнивать его с Т_з. Баллон считать недозаряженным при выполнении неравенства:

Т>Т_з - для газов с возрастающим значением скорости звука при увеличении давления;

Т<Т_з - для газов с уменьшающимся значением скорости звука при увеличении давления.

В данном способе рекомендуется использовать одноканальный цифровой осциллограф, в качестве источника акустических волн и акустического датчика (приемника ультразвуковых волн) рекомендуется использовать ультразвуковой датчик с функцией приема и излучения, причем при проведении измерений на каждом баллоне необходимо излучать одинаковую частоту (рекомендуемый диапазон 200-500 кГц), чтобы в случае попадания частоты излучаемых колебаний в зону релаксации избежать влияния дисперсии звука на измеряемую величину.

Способ контроля давления газовых баллонов, включающий прием от источника акустических волн сигнала, прошедшего через газовую среду, при помощи акустического датчика, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют прием от того же источника сигнала, прошедшего через корпус баллона, при этом оба сигнала принимают датчиком, расположенным на диаметрально противоположной относительно источника акустических волн стороне газового баллона, регистрируют осциллографом, а о давлении в баллоне судят сравнением полученной величины разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду с величиной разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду, полученной на баллоне с заданным давлением.