Устройство для контроля физических параметров жидкости в трубопроводах

 

(и 646248

Соей Соввтекмх

Сюцмалмстимецру

Республмк (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено25.11. 76 (21) 2424274/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликован 05.02.79.. Бюллетень № 5

2 (5!) М. Кл

Cj 01 N 29/00

Гоаударственный комктет

СССР в делам нзобрвтенкй н еткрнтнй (53) УДК 534,232 (088.8) Дата опубликования описания 10.02.79 (72) Авторы изобретения

3. Д. Крылова и Н. И. Бражников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДАХ

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение как средство автоматики и контрольно-измерительной техники, например, в авиационной, химической и других отраслях промышленности для экспрессного контроля физических параметров жидкости, например ее плотности в трубопроводах гидравлических систем. Известны устройства контроля физических параметров сред, основанные на изме- 1В рителях скорости ультразвука в них с использованием излучателей и йриемников ультразвука, генератора, усилителя и времяизмерительного блока с устройством термокомпенсапии Pj.

Однако используемую при этом терм опару необходимо погружать в трубопровод, что неудобно.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее излучатель и приемник ультразвуковых ко-лебаний с фиксирующим механизмом для их установки на наружной поверхности тру бопровода, импульсный гейератор, соединенный с излучателем и через блок задержки с времяизмерительным блоком, соединенным через усилитель с приемником, механически связанный с трубопроводом блок термокомпенсации, электрически соединенный с регистратором, ко входу которого подключен интегратор(2) .

Однако в этом устройстве при изменении в широком диапазоне температурыконтролируемой среды появляются значительные погрешности измере шй, обусловленные нелинейной зависимостью скорости ультразвука в среде от температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения в широком диапазоне изменений свойств контролируемой среды.

3та цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено дополнительным интегратором дифференциальным усилите» лем постоянного тока и управляемым амплитудным ключем, при этом вход дополнительного интегратора подключен к вы646248 ходу времяизмерительного блока, а выход через дифференциальный усилитель постоянного тока - к управляющему входу управляемого амплитудного ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом времяизмерительного блока, а выход — с интегратором.

На чертеже представлена блок-схема устройства, Оно содержит излу петель 1 и прием- 10 ник 2 ультразвуковых колебаний, посредством фиксирующего механизма 3 устанавливаемые на наружной поверхности трубопровода 4 с контролируемой жидкостью, импульсный генератор 5,. соединенный с t5 иэлучатечем 1, времяизмерительный блок

6, связанный посредством блока 7 задержки с генератором 5 и усилителя 8 — с приемником 2 интегратор 9 и регистратор 10, который также соединен с бло- 20

«ом 11 термокомпенсадии, механйчески связанным с трубопроводом 4.

В устройство входит также дополнительный интегратор 12, вход которого подключен к выходу блока 6, а выход — к 25 дифференциальному усилителю 13 постояннаФ отока,,и управляемый амплитудный ключ 14, сигнальный вход которого подключен к одйому из выходов блока 6, управляющий вход - к выходу дифференциаль-З ного усилителя 13, а выход - к входу ийтегратора 9.

Устройство работает следующим образом.

39

С помощью механизма 3 излучатель

1 и приемник 2 устанавливают на внешней поверхности контролируемого трубопровода 4. При этом контактные поверхности излучателя и приемника смачивают тонким слоем жидкости, например машинного масла. Излучатель 1, возбуждаемый импульсами, периодически вырабатываемыми генератором 5, посылает короткие импульсы высокочастотных ультразвуковых колебаний через стенку трубопровода

4 в находящуюся в пем жидкость, После прохождения через эту жидкость импульсы ультразвуковых колебаний че-. рез стенки трубопровода 4 поступают на приемник 2, который преобразует их в короткие импульсные электрические сигналы. Последние через усилитель 8 идут на один из входов блока 6 запуская его.

На другой его вход позднее сигнала приемника через блок 7 задержки с выхода генератора 5 подается импульс, который закрывает времяизмерительный блок.

В результате на выходе блока 6 вырабатывается видеоимпульс прямоугольной формы с постоянной амплитудой и переменной длительностью, зависящей от кон тродируемого параметра жидкости (например, плотности или давления) и от температуры жидкости в трубопроводе 4, причем эта длительность растет с увеличением контролируемого параме ра и падает с ростом температуры.

Сформированные в блоке 6 видеоимпульсы поступают на сигнальный вход амплитудного управляемого ключа 14 и на вход дополнительного интегратора 12. В интеграторе 12 видеоимпульсы преобразуются в напряжение постоянного тока, пропорциональное их длительности, Это напряжение воздействует на управляющий вход ключа. 14.

При минимальной длительности видеоимпульсов, соответствующей максимальной температуре рабочей жидкости, необ-. ходимо уменьшить амплитуду импульса, чтобы обеспечивать однозначность чувствительности измерения контролируемого параметра, а при максимальной его длительности, соответствующей максимальному значению ко. тролируемого параметр.г, необходимо соответственно увеличивать амплитуду видеоимпульса в определенном соотношении, Под воздействием управляющего сигнала интегратора 12 на выходе ключа 14 амплитуда видеоимпульсов линейно зависит от амплитуды управляющего сигнала интегратора 9, линейно зависит от длительности видеоимпульсов, возрастая с ее увеличением и падая с уменьшением длительности.

В том случае, когда относительное изменение амплитуды соответствует отношению длительности вицеоимпульсов к максимуму. времени распространения ультразвука в контролируемой жидкости, изменение амплитуды видеоимпульсов получает линейно убывающую зависимость от температуры. Такое соотношение достигается соответствующей подстройкой дифференциального усилителя 13.

Автоматически отрегулированные по амплитуде видеоимпульсы в основном интеграторе 9 преобразуются в напряжение постоянного тока с амплитудой, прямопропорциональной произведению их длительности на амплитуду. Это напряжение поступает в регистрирующий блок 10, Одновременно сюда же подается из блока 11 напряжение компенсации,. прямо пропорцио646248

Составитель B. Пирогов

Редактор О. Филиппова Техред.E. Гаджега Корректор Е. Дичинская

Заказ 103/34 Тираж 1089. Под нисное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4 ннльное температуре контролируемой среды, сформированное термочувствитечьиым элементом, например термопарой, вхоцящей в блок 11 и контактирующей с поверхностью трубопровоца 4. После вычитания f одного напряжения иэ цругого получается напряжение, пропорциональное измеряемому параметру, Прн отсутствии регулирования амплитуды вицеоимпульса погрешность измере- 10 ния контролируемого параметра при измео пении температуры на +40 С составит до

50% измеряемой шкалы.

Благоцаря описанному регулированию видеоимпульсов совместно с одновремен- Ю ным цействием температурного компенса тора, значительно уменьшается температурная погрешность эа счет линеаркэации температурной компоненты зависимости выходного сигнала. 26, Ф ормула изобретения

Устройство цля контроля физических 3 параметров жидкости в трубопроводах, содержащее излучатель и приемник ультразвуковых колебаний с фиксирующим механизмом для их установки на наружной поверхности трубопровода, импульсный генератор, соединенный с излучателем и через блок эацержки — с времяиэмернтельным блоком, соединенным через усилитель с приемником, механически связанный с трубопроводом блок термокомпенсации, электрически соединенный с регистратором, ко входу которого подключен интегратор, о т л Ю ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне изменений свойств контролируемой срецы, оно снабжено цополнительным интегратором, цифференци альным усилителем постоянного тока и управляемым амплитудным ключом, при этом вход цополнительного интегратора подключен к выходу времяизмерительного блока, а выход через дифференциальный усилитель постоянного тока — к управляющему вхоцу управляемого амплитуцного ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом времяиэмерительного блока, а выходе интегратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР

Ъ 456996, кл. С1 01 Ь 7/02, 1974.

2. Патент CUIA M 3504546, кл. 73-398 1974.