Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке

 

(72) Автор изобретения

Е. С. Чистяков

3

Харьковский ордена Ленина авиационный инсФитуе им. H. Е. Жуковского (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ KOHUEHTPAUHH

ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ

Изобретение относится к контрольной измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений газовой фазы в двухфазном потоке.

Известно устройство для измерения концентрации газовой фазы в потоке, содержащее пьезоэлектрический преобразо.ватель, подключенный через резистор к генератору возбуждаемых импульсов 1 1 ) .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений.

Наиболее бпнзким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для wsмерения концентрации газовой фазы в

15 двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждаюппих импульсов, резистор, пьезоэпектрический преобразователь, усилитель и диф— ференциальную цепочку, схему антисовпадейий, формирователь блокирующего им.пульса, выход которого соединен с первым входом схемы антисовпадений, и частотомер 2).

Недостатком известного устройства является низкая точность и производительносгь измерений, так как при измерении появпяются ложные паразитные колебания, определяемые геометрическими размерами преобразователя. Кроме того, время измерений увепичивается за счет частоты посылок возбуждакшпас импульсов.

Бель, изобретения - повышение точности и производитепьности измерений.

Поставленная пель достигается тем, что устройство дпя измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждакюцих импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразователь, .усипитель и дифференцирукмцую . цепочку, схему антжовпадений, формирователь бпокируквцего импульса, выход которого соединен с первым входом схемы антисовпадений, и частотомер, снабжено дифференциальным блоком, включенным между усилитепем и пьезоэлектрическим преобразователем, последоватепьно сойди«

9 4

17 (фиг. 2) через резистор 2 подводится к пьезоэлектрическому преобразователю 3, возбуждая в нем свободные механические колебания на резонансных частотах.

Епагодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту в процессе колебаний на обкпадках преобразс»вателя 3 возникают электрические копебания 18 преимущественно с частотами, соответствукаями высотному и радиальному резонансам.

Эти копебания используются дпя управления работой триггера 1, который формищет возбуждающие импульсы (перепады напряжений) такой длительности и частоты . повторения, чтобы в. преобразователе 3 в основном возбуждались радиальные koneбания, а высотные подавлялись. С этой

ne}aao электрические колебания от преобразователя 3 подаются на один из входов дифференциального блока 4. Для компенсации возбуждающего преобразователь 3 положитепьного перепада напряжения на другой вход дифференциального блока 4 с выхода триггера 1 подается перепад напряжения отрицатепьной полярности, в результате чего на выходе дифференциального ánoza 4 пслучаются только электрические катебания 19, пропорциональные механическим колебаниям преобразователя

3. Эти капебания усилителем 5 преобразуются в прямоугольные ко ебащы 20, затем . дифференцируются дифференцирующей цейочкой 6, поспе чего попожитепьные импульсы 21 подаются на один из входов схемы 7 ИЛИ непосредственно, а отрицательные импульсы подаются на другой вход скемы 7 ИЛИ через инвертор 14. Положительные нмпульсы 22 с выхода схемы 7 ИЛИ поступают. на схему

g анжсовпадений и схему 11 совпадений, уиравляемую схемой 10 стробимпульсов .

Схема 10 стробимпульсов запускается ,первым импульсом, прошедшим схему 8 антисовпадений. Ждущий мультивибратор

9 вырабатывает задержанный прямоугольный видеоим ульс 23, которым открывается схема 11 совпадений. Время задерж-. ки "и д»щтельность стробирующего им3 пульса выбираются так, что в момент окончания первого периода высотных колебаний сформированный импульс 24 проходигг через схему 11 совпадений и схему 12 ИЛИ на вход триггера 1, вызывая его опрокидывание. Образующийся на выходе третера 1 отрицате»ьный перепад напряжения повторно возбуждает в преобразователе 3 "высотные" колебания в противофазе с су»цествуккцими, и поэтому они взаимно подавляются. Радиапь3 97424 ценными инвентором, вход которого соединен с выходом дифференпируюа ей цепочки, и первой схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу дифферен»цгрующей цепочки, а выход - к второму входу схемы а»тгисовпадений, последовательно соединенными ждупам мультивибратором, вход которого подключен к выходу схемы антисовпадений, схемой стробимнульсов схемой совпадений, второй вход которой »а подключен к выходу первой схемы ИЛИ, а выход — к входу формирователя бпок» рующего импульса, и второй схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу ждущего мультивибратора, и блоком ком- и мутации, выход которого соединен с третьим входом второй схемы ИЛИ, а генератор возбуждаквцих импульсов выпсютнен в виде триггера, вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, второй 20 выход — с вторым входом дифференциального бпока и входом частотомера.

На фяг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 —. временные эпюры, поясняккцие работу схемы. И

Устройство дпя измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке содержит последовательно соединенные триггер

1, резистор 2 и пьезоэлектрический преобразователь 3, дифференциальный бпок щ

4, усилитель 5, дифференцщйлспцую цепочку 6, схему 7 ИЛИ, схему 8 антисовпадений, жду»пий мультивибратор 9, схему

1О стробимпульсов, схему 11 совпадений, второй вход которой подключен к выходу первой схемы 7 ИЛИ, и вторую схему 12

ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом ждущего мультивибратора 9, третий вход - с выходом блока 13 коммутации, а выход подключен к входу триггера 1. ®»

Между первой схемой 7 ИЛИ и дифференцирукицей цепочкой 6 включен инвертор

14. Кроме того, второй выход триггера

1 соединен с вторым входом дифференциального блока 4 и входом частотомера 15.

Между схемой 8 антисовпадений и схемой 11 совпаде ий включен формироват аь

16 6покирующего импульса.

Устройство работает следу»аким обрез Омв

56

При замыкаиии контактов блока 13 коммутации положительный импульс через схему 12 ИЛИ поступает на сяетный вход трютера 1, вызывая его ацрокидь»вание;

При этом иа выходах триггера 1 формируются перепады напряжения разной поаяр- ности, например папожмтепьной пс»пяриости на правом выходе и отрицатеьной на левом. Полсцкитеж ный перепад напряжения

5 0742 ные же ксжебания с периодом Т используются для управления частотой повторения возбуждакяцих импульсов, формируемых триггером 1.

Однако в первые периоды, когда аме $ литуда радиальных колебаний по сравнен нию с ам«я«итудой высотных колебаний мала, запуск триггера производится не каждым, а только отрицательными палу- . периодами радиальных колебаний. М

Это обусловлено тем, что запуск триггера положительным полупериодом, т.е. через время 4 = Т/2, приведет z фор.мированию положительного перепада на1 пряжения, который возбудит в преобра- «$ зователе 3 радиальные колебания в противофазе с существующими. Для предот- вращения этого схема 8 антисовпадений закрывается 6покиру«оцим импульсом

25 от формирователя 16 бпокирующего 26 импульса, который запускается импульсом

24 с выхода схемы 11 совпадений. До прихода импульса, соответствукицего началу отрицательного полупериода, схема

"8 антисовпадений открывается, и прошед- 2$ ший через схему 8 антисовладений, ждущий мультивибратор 9 и схему 12 ИЛИ импульс вызывает очередное опрокидывание триггера 1.

Положительный перепад напряжения от $р триггера 1 возбуждает в преобразователе

3 высотные и радиальные капебаяия и вьпиеописанный процесс работы устройства с поочередным управлением работой триггера 1 высотными и радиальными колеба-$$ ннямн повторяется, но при большей ам« литуде радиальных колебаний. Я»тот про джесс продолжается до тех пор, пока амплитуда радиальных колебаний не превысит существенно амплитуду высотных колеба- 4О ний. В этом случае запуск триггера 1 нронзводится только каждым полупериодом радизльных колебаний, что обеспечивает формирование триггером 1 последователь- . ности прямугапьных импульсов 26, частота посылок и длитепьность которых авто-, матически подстраиваются в соответствии с изменением собственной частоты радиальных колебаний преобразователя 3.

: Возбуждение преобразователя 3 прямо угольными JIbcBMR длительностью» равной 1/2 Т, обеспечивает наибсаь«дую амплитуду радиальных колебаний преобразователя 3, а следовательно, повышенную точность измерений.

40 4

Время измерений ограничивается топько быстродействием частотомера 15.

Определение коцпентрации газовой фазы нроизводнтся по тарировачным кривым.

Изобретете позволяет с высокой .точностью и производительность«о производить измерение концентраими газовой фазы в двухфазном потоке.

Формула изобретения

Устройство для измерения коидентрацин газовой фазы в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждая«щих импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразователь, ускнитель и дифференцирукицую пеночку, схему антисовпадений, формирователь 6по«сиру«ощего импульса, выход которого соединен с первым входом схемы антисовпадений, н частотомер, о тл и ч а ю щ е е с s т е м,, чу о, с дель«о повышения точности и производительности измерений, оно снабжено дифференциальным 6поком, включенным между усилителем и пьезоэлектрическим преобразоватапеа, последовательно соед шенными

t инвертором, вход которого соединен с выходом дифферен«вруквшей депочки, н первой схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу дифферен«снрукзцей пеночки, а выход - к второму входу схемы антисовпадений, последовательно соединенными ждущим мультивнбратором, вход которого подключен к выходу схемы антисовпадений, схемой стробимпульсов, схемой совпадений, второй вход которой подключен к выходу первой схемы ИЛИ, а выход - к входу формирователя блокиру«сюцего импульса, и второй схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу ждущего мультивнбратора, и 6поком коммутации, выход которого соединен с третьим входом второй схемы ИЛИ, а генератор возбужда«а их импульсов выполнен в виде триггера, вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, второй выход - с вторым входом дифференциаль-Е наго блока и входом частотомера.

Источники информаиии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

34 427641, кл. GOl N 29/00, 1973.

2. Авторское свидетепьство СССР

% 657332» кл G01 l4 29/00 1976 (щютотип).

$9

2!

22

ВНИИПИ Заказ 8686l61 . Тираж 887 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.. Проектная, 4