Способ ультразвукового контроля физических параметров жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >717580 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.11.7 4 (21) 2077127/18-10 (5!)М. КЛ.2 с присоединением заявки Ио—

G 01 L 11/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий . (23) Г!риоритет (опубликовано 250280. Бюллетень Мо 7

Дата опубликования описания 25.0230 (53) УД (53 4 . 2 3 2 (088,8) (72) Авторы изобретения

Э.Д.Крылова и Н.И.Бражников

"в

1 -;ь (7!) Заявитель (54 ) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к средствам ав томатического контроля параметров . жидких сред в технологических процессах и может найти применение в авиационной, металлургической, химической и других отраслях промышленности

Известен ультразвуковой способ контроля давления жидкости, заключающийся в том, что в контролируемой: жидкости периодически возбуждают ультразвуковые колебания, принимают их и преобразуют в сигнальные импульсы,временной сдвиг которых относительно импульсов возбуждения зависит от скорости распространения колебаний и, соответственно, от давления в жидкости (1). однако в случае применения этого спосбба измеряют давление не в самой контролируемой жидкости, а в промежуточной акустически проводящей среде, в которую посредством сильфона передается давление от контролируемой жидкости. При этом для уменьшения температурных погрешностей сильфон с промежуточной жидкостью расположен внутри замкнутого термостатированного цилиндра, заполненного водой, и температура термо- 30 стата регулируется с помощью специального регулятора так, чтобы измерение происходило в области температур, где влияние температуры на скорость звука минимально. Недостатком этого способа является невозможность контроля давления жидкости в трубопроводах без нарушения их конструкции, что исключает воэможность его применения для экспрессконтроля параметров жидкости гидравлических систем.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ ультразвукового контроля физических параметров жидкости, например давления в трубопроводах, заключающийся в формировании рабочих импульсов, а также импульсов, пропущенных через линию задержки, приеме ультразвуковых импульсов после .прохождения через жидкость, формировании информативных электрических прямоугольных импульсов постоянной амплитуды, по длительности равных интервалу между передними фронтами принятого и задержанного импульсов, измерении температуры и осуществлении температурной коррекции. Согласно этому способу для уменьшения тем/

717580

Модулированные видеоимпульсы с амплитудой U подвергаются вторично чу интегрированию с преобразованием в напряжение (ж) постоянного тока Е4

Е, =U = —" (1+ )«(3)

Т . о

Одновременно формируют дополнительный сигнал (з) с амплитудой Е йропорцйойальный температуре контролируемой среды т (), (4).

Вторично интегрированный сигнал

Е и дОполнительный сигнал Е сумми руют, прйчем знак суммированйя устанавливают обратным знаку разности

15 мзжду временем распространения ульт развуковых колебаний и временем распространения задержки. В рассматриваемом случае, когда т.

3 знак суммирования положителен. Сум2О "марный сигнал (и) имеет амплитуду

Е =.,Е + Е.1, или ((> в ) ° е>ь -i,„„)) >5)

С учетом выражения (1) амплитуда

g$ суммарного сигнала будет определяться следующим выражением

Е= (о- а (aP- t>(t tmar )3 (6) QP-у н> ) (1+аР-O(t tmar)P

3О Полагая в качестве отсчетного параметра величину N, пропорциональную амплитуде Е суммарного сигнала, равной 1, получим а>.>„т, 35 (7)

О (1+аР-O(t -tmar)lr

Как вйдно из полученных данных, благодаря модулированию информативных импульсов по амплитуде пропор40 ционально отношению-их длительности к времени задержки относительно опорных импульсов, температурный дрейф регистрируемого параметра в предложенном способе существенно ниже, чем в способе-прототипе.

Действительно, согласно формуле (7) для предложеннОго способа дрейф б ы -N(q . ) равен с а (1-ь(t t, ))2.

4 N = >квак) (() а (1 — Ь(- t >вакЯ ь„ пературного дрейфа йэумере>ний произ водят дополнительный временной сдвиг. ЗаЛенрвжаьйунваого импульса, пропорциональный температуре среды (2).

Недостатком этого способа "являет " О яе "с рава н>й теал> ь не О узкий рабочий диапазон температур.

Цель изобретения "- повышение точ"Йости в широкому д>иапазоне темйератеур H давлений. это достигается тем, что в предложенном способе информативные элекгрическуме прямоугОльнньЫен ийпульнсеыа модулируют по амплитуде пропорциональ" "но "оч ношений их длительности к времени заудережьки- отноСиктельйо опорных импульсов и интегрируют, а температурную кбррекМий бсуществляют суммироваййемь полученйбго напф3тйенйяш "су напряжеиием, "Прбпорциональным текущему значению температуры, На чертеже изображены диаграммы, поясняющие предложенный способ.

Способ осуществ вуляют слуеддйщймь- " образом. . В трубопровод C контролируемой жидкостью с периодом Т излучают ультразвуковые импульсы (а). Одновременно"с задержкой относительно момента излучения, равной 6у формируют опорные импульсы (б) Импульсы (в)-, йрошедшйе через стенки трубопровода и контролируемую жидкость, принимаются через промежуток времени равный .с, зависящий от давления (P) и температуры кбнтролируемой

Среды. При этом . равно

-с.„

Гаа-6I>= -ь" ") (>>, где - — время прохождейия" ймпульсов при давлении, равном нулю и температуре, равной ее максимальному значению t

b — относительный температурйый

* коэффициент скорости ультра звука; а - относительный коэффициент приращения скоростй ультра звука от давления,С помощью принятых и ойорных > импульсов формируют информативные видеоимпульсы (г) длительностью д(=) . Т

Из, вийеойМПульсов формиРУют ийтегриро-50 — ванием управляющий сигнал (д), Его амплитуда Е определяется вйрьаьжением (4ф- ; где U - амплитуда видео:импульса: Т вЂ” период их следования. в

Прсрье>дснтвом управляющего сигнала производят последующее регулирование аййлитуды U видеоимпульсов (е) с от йоесительнЫм ее приращением, равным отношению их длительности ь с к вре мени задержки г ; которую выбирают бΠ— равной максимальному времени распространения ультразвука „., соответствующему P = 0 и t = t При этом

>YIC4g, О = Оо (1 — ) (2 ) для сйоесоба-прототипа температурный дрейф составляет

Сравнение показывает, что для пРедложенного способа погрешность —,обусловленная расСмотренным влияни ем темпеРатуры, составляет в

4-Ь(1- t max)

К>>- t,>Ъ> .ь — —,- > юав меньшую веmay). mar > личину ° ак,дЛя диапазона температур

+100 — 120 С при контроле Рабочей

717580 6

Формула изобретения

Составитель A.Ìàêàðîâ

Техред И.Ковалева Корректор Я.Веселовская

Редак тор А. Шмель к и н

Заказ 9826/57 Тираж 1019 Под пи с ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 среды в гидравлических системах,имеющей величину 3 =3,5 10, погрешность уменьшается в 13 раэ. Кроме того, способ позволяет также умень шить нелинейность.при измерении „ давления в широком диапазоне при постоянном значении температуры Контролируемой среды.

Способ ультразвукового контроля

Физических параметров жидкости, например давления в трубопроводах, заключающийся в Формировании pa6oчих импульсов, а также импульсой-, пропущенных через линию задержки, приеме ультразвуковых импульсов после прохождения через жидкостЬ, формировании информативных электрических прямоугольных импульсов постоянной амплитуды„ по длительности равных интервалам между переднимй фронтами принятого и задержанного импульсов, измерении . температуры и осуществлении температурной кор- рекции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне температур и давлений информативные электрические прямоугольные импульсы модулируют по амплитуде пропорционально отношению их длительности к времени задержки относительно опорных импульсов и интегрируют, а температурную коррекцию осуществляют суммированием полученного напряжения с напряжением, пропорциональным текущему

15 значению температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CttR 93504546,кл.73-388, опублик. 1970.

20 2. Авторское свидетельство СССР

9456996, кл. G 01 Ь 7/02, 1974.