Способ обнаружения пузырьков газа в жидкости

 

T."....-- "Т1З Ън р Neeи„, о блиоте:: g@

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск мх

Соцмалмстмческмх

Республмк 1»725О)4 (61) Дополнительное к авт. свил-ну (22) Заявлено 15.0б,78 (21) 2641265/25-10 (51)M. Кл.

G 01 N 29/02 с присоединением заявки ¹ йсударстаенный камнтет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 30.03 80. Бюллетень № 12

Дата опубликования описи ия 30.03.80. II0 делам нзобре1еннй и еткрытнй (53) УДV, 534.642 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Кобелев, Д. A. Селивановский н А. Ю. Соколов

Институт прикладной физики АН СССР (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПУЗЬЗРЬКОВ ГАЗА

В ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технике кавитационных качеств гидромашин, при измерении концентрации газовых пузырьков в море и в иных задачах прикладной гидродинамики.

Известен способ обнаружения газовых пузырьков в жидкости, основанный на зависимости,скорости распространения акустической волны от концентрации пузырьков, в соответствии

10 с которым через слой жидкости навстречу друг другу одновременно пропускают две акустические волны разных частот (низкочастотную и высокочастотную), измеряют время запаздьтвания низкочастотного сигнала относительно высо15 кочастотного сигнала и по измеренному времени определяют концентрацию пузырьков (1).

Недостаток этого способа — низкая точность, обусловленная тем, что скорость звука в жидкости.зависит не только от концентрации газа в ней, но и от усредненного радиуса пузырьков, который априори неизвестен.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обнаружения пузырьков газа в жидкости, включающий обучение исследуемой жидкости акустическим по- . лем и измерение уровня рассеянного жидкостью сигнала, причем облученйе производят акустическим полем одной частоты и на этой же частоте измеряют уровень рассеянного сигнала, по которому определяют концентрацию пузырьков (2).

Недостаток этого способа — низкая достоверность обнаружения пузырьков фиксированного радиуса, обусловленная тем, что на измеряемый параметр влияет наличие пузырьков различного радиуса и наличие в жидкости рас. сеивателей другой природы.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения пузырьков фиксиposaHHoro радиуса.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе обнаружения пузырьков газа в жидкости, включающем облучение исследуемой жидкости акустическим полем и измере ние уровня рассеянного жидкостью сигнала, исследуемую жидкость облучают одновременна акустическим полем двух различных частот н

725014

3 измеряют уровень расссянного жидкостью сигнала ha разностной частоте этих колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ в импульсном режиме. г

Устройство содержит генератор 1 видеоимпульсов и два кварцевых генератора 2 и 3, вырабатывающих напряжения частот f, и f, соответственно. Генераторы 1 и 2 подключены к модулятору 4, выход которого через усилитель 5 мощностисоедийен с излучателем 6. Генератор 1 подключен также к модулятору 7, второй вход которого соединен с генератором 3.

Выход модулятора 7 через усилитель 8 мощности соединен с излучателем 9.

Излучатели 6 и 9 погружены в жидкость и расположены под углом a так, что образуется зона 10, в которой на жидкость воздействуют колебания как частоты f,, так и частоты

f Äëÿ обеспечения наибольшей точности обнаружения угол a должен быть близок к 90 .

Размеры излучателей 6 и 9, определяюшие размеры зоны 10, выбираются в зависимости от решаемой задачи. Для обнаружения единичных пузырьков размеры излучателей 6 и 9 не должньл превышать расстояние между пузырьками с одинаковой резонансной частотой.

Для того, чтобы уменьшить влияние местоположения пузырька в зоне 10 на регистрируемый уровень рассеянного излучения, приемник

II установлен вне зоны 10 на расстоянии, превышающем размеры зоны 10. Приемник 11 через селективный усилитель 12, настроенный на частоту (f, — f,), и унравляющий ключ 13 подключен к регистратору 14. Управляюший вход ключа 13 через блок 15 задержки подключен к генератору 1 видеоимпульсов. Ключ 13 предназначен для уменьшения уровня шума при регистрации сигнала, несушего информацию о наличии в жидкости пузырьков газа определенного радиуса. Регистратор 14 содержит, например, детектор 16, интегратор 17 и самописец 18

Способ реализуется следующим образом.

С помощью генераторов,l — 3 и модуляторов

4 и 7 формируют колебания частот f, и f, которые после усиления в усилителях 5 и 8 одновременно излучают посредством излучателей 6 и 9 в жидкость. Уровень рассеянного в жидкости излучения регистрируют на частоте (f, — f,) одновременно с воздействием на жидкость колебаний частот f, и f, В устройстве регистрация на частоте (f, -f, ) обеспечивается селективным усилителем 12, который с помошью ключа 13, управляемого генератором 1, подключается к регистратору 14 на время воздействия на жидкость акустических колебаний частот f, и f, с учетом времени запаздывания на формирование колебаний в трак

Формула изобретения те, включаюгцем генераторы 2 и 3, модуляторы 4 и 7 и усилители 5 и 8.

Пузырек газа в жидкости является нелинейным рассеивателем, а резонансная частота пузырька однозначно связана с его радиусом. При воздействии на пузырек акустичес ким излучением частот f, и. f, >) f, из-за его нелинейности формируется излучение на разностной частоте (f, — f,), амплитуда которого !

О определяется близостью разностной частоты к

/ и однозначно связана с радиусом пузырька, При (f, — f, ) =- f, уровень рассеянного пузырьком излучения максимален, В силу того, что пузырек газа в жидкости иэ-за большей сжимаемости обладает большим коэффициентом нелинейности нежели рассеиватели другой природы, регистрируемый на разностной частоте уровень рассеянного излучеиня обуславливается наличием в жидкости пузырьков с резонансной частотой f,, соответствуюшей некоторому фиксированному радиусу пузырька.

Для одновременной регистрации пузырьков различных радиусов можно осуществлять перестройку частоты излучения нли дополнительно воздействовать на жидкость излучением, частоты которого не равны f, и f,.

Таким образом, предложенный способ позволяет обнаружить в жидкости пузырьки газа фиксированного радиуса, в то время. как извест. ными способами регистрация ведется Усредненно по большому количеству пузырьков. При достаточно малых размерах излучателей появляется возможность регистрировать единичные пузырьки.

Способ обнаружения пузырьков газа в жид. кости, включающий облучение исследуемой жидкости акустическим полем и измерение уровня рассеянного жидкостью сигнала, по которому устанавливают наличие пузырьков, о т45 л и ч а ю Ш и и с я тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения пузырьков фиксированного радиуса, исследуемую жидкость облучают одновременно акустическими колебаниями двух различных частот и измеряют уровень рассеянного жидкостью сигналя на разностной частоте эгих колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ss 1. Авторское свидетельство СССР Ч" 575559, кл. G 01 N 29/02, 1977.

2. Journal Geophysicai Research, v. 75, 1970, Р 3, р. 603 — 604 (прототип).

725014

l б Г

l г

l, Г

1 )

Составитель Е. Литвинов

Редактор С. /lыжова Техред И.Асталош Корректор Ю. Макаренко

Заказ 8" 1. 11 Тираж 1019 Подписное

ЦНИ ИП И Государственного комитета СССР цо ценам изобретений и открытий

1131!15, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

Фл;ни.i llllll "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4