Ультразвуковой газоанализатор

Ультразвуковой газоанализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , Содержащий последовательно соединенные генератор, импульсный селектор, блок регулируемой задержки и устройство адаптивной задержки , выход которого соединен с входом генератора, излучающий ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом, соединенный с выходом генератора, последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом и приемное устройство , выход которого соединен с вторым входом устройства адаптивной задержки, отличающийсяг тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен последовательно соединенными датчиком температуры, функциональным преобразователем и управляющим элементом, последовательно соединенными преобразователем частота напряжение , вычитающим блоком и ий- . дикатором, а устройство адаптивной задержки выполнено из последовательно соединенных RS-триггера, генератора нарастающего и генератора спадающего напряжений и компаратора, причем выход управляющего элемента связан с вторым входом генератора спадающего напряжения, вы (Л ход компаратора, являкицийся выходом устройства адаптивной задержки, соединен с вторым входом генератора нарастающего напряжения и вхоg дом преобразователя частота - напряжение , причем входы S и R RS-триггера являются соответственно первым и вторым входами устройства адаптивной задержки, а второй вход блока вычитания предназначен для подаiu со чи опорного напряжения. ifi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% (и) 3 g G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕтЕНИя

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3566473/25-28 (22) 11.03.83 (46) 23.09.84. Бюл. №- 35 (72) П.-Б.П. Милюс, С.И. Антанайтис и К.И. Шештокас (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 620.179.16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 610012, кл. С 01 N 29/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 580498, кл. С 01 N 29/00, 1976 (прототип) . (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий последовательно соединенные генератор, импульсный селектор, блок регулируемой задержки и устройство адаптивной задержки, выход которого соединен с входом генератора, излучающий ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом, соединенный с выходом генератора, последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом и приемное устройство, выход которого соединен с вторым входом устройства адаптивной задержки, отличающийся;тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен последовательно соединенными датчиком температуры, функциональным преобразователем и управляющим элементом, последовательно соединенными преобразователем частота— напряжение, вычитающим блоком и индикатором, а устройство адаптивной задержки выполнено иэ последователь-но соединенных RS-триггера, генератора нарастающего и генератора спадающего напряжений и компаратора, причем выход управляющего элемента связан с вторым входом генератора спадающего напряжения, выход компаратора, являющийся выходом устройства адаптивной задержки, соединен с вторым входом генератора нарастающего напряжения и входом преобразователя частота — напряжение, причем входы S u R КБ-триггера являются соответственно первым и вторым входами устройства адаптивной задержки, а второй вход блока вычитания предназначен для подачи опорного напряжения .

114941

1 1

Изобретение относится к контроль-но-измерительной технике и может быть использовано для измерения состава газа.

Известен ультразвуковой газоанализатор, содержащий генератор, ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом и схему приема и обработки сигналов j1) .

Недостатком данного газоанализатора является низкая точность измерения и сложность измерений в широком интервале температур.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой газоанализатор, содержащий последовательно соединенные генератор, импульсный селектор, блок регулируемой задержки и устройство адаптивной задержки, выход которого соединен с входом генератора., излучающий ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом, соединенный с выходом генератора, последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь с акустическим вол- . новодом и приемное устройство, выход которого соединен с вторым входом устройства адаптивной задержки.

Данное устройство позволяет измерять скорость ультразвука в газе. По полученным значениям скорости определяют состав газа (21 .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что определение концентрации с его помощью проводят лишь при незначительных колебаниях температуры контролируемой среды.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что ультразвуковой газоанализатор, содержащий последовательно соединенные генератор, импульсный селектор, блок регулируемой задержки и устройство адаптивной задержки, выход которого соединен с входом генера- ° тора, излучающий ультразвуковой преобразователь с акустическим волноводом, соединенный с выходом генератора, последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь с акустическим вал5

f5

30 новодом и приемное устройство, выход которого соединен с вторым входом устройства адаптивной задержки, снабжен последовательно сое диненными датчиком температуры, функциональным преобразователем и управляющим элементом, последовательно соединенными преобразователем частота-напряжение, вычитающим блоком и индикатором, а устройство адаптивной задержки выполнено иэ последовательно соединенных

RS-триггера, генератора нарастающего и генератора спадающего напря жений и компаратора, причем выход управляющего элемента связан с вторым входом генератора спадающего напряжения, выход компаратора, являющийся выходом устройства адаптивной задержки, соединен с вторым входом генератора нарастающего напряжения и входом преобразователя частота — напряжение, причем входы

S u R RS-триггера являются соответственно первым и вторым входами устройства адаптивной задержки, а второй вход блока вычитания предназначен для подачи опорного напряжения .

На чертеже представлена функциональная схема ус тр ойства .

Ультразвуковой газоанализатор содержит последовательно соединенные генератор 1, импульсный селектор 2, блок 3 регулируемой задержки и устройство 4 адаптивной задержки, выход которой соединен с входом генератора, излучающий ультразвуковой преобразователь 5 с акустическим волноводом 6, соединенный с выходом генератора 1, последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь 7 с акустическим волноводом 8 и приемное устройство

9, выход которого соединен с вторым входом устройства 4 адаптивной задержки, последовательно соединенные датчик 10 температуры, функциональный преобразователь 11 и управляющий элемент 12, последовательно соединенные преобразователь 13 частота — напряжение, вычитающий блок

14 и индикатор 15, а устройство 4 адаптивной задержки выполнено иэ последовательно соединенных RS-триггера 16, генератора 17 нарастающего и генератора 18 спадающего напряжений и компаратора 19, причем

1114941

20 (2) 3 выход управляющего элемента 12 связан с вторым входом генератора 18 спадающего напряжения, выход компаратора 19, являющийся выходом устройства адаптивной задержки, соединен с вторым входом генератора 17 нарастающего напряжения и входом преобразователя 13 частота — напряжение, причем входы S u R RS-триггера 16 являются соответственно ! первым и вторым входами устройства 4 адаптивной задержки, а второй вход блока 14 вычитания предназначен для подачи опорного напряжения.

Ультразвуковой газоанализатор работает следующим образом.

В цепи генератора 1, преобразователей и / с акустическими волноводами 6 и 8, приемного устройства 9 и устройства 4 адаптивной задержки, выход которой соединен с управляющим входом генератора 1, устанавливаются автоколебания.

Период автоколебаний определяется задержкой сигнала в электрический цепях устройства, задержкой акустического импульса в волноводах 6 и 8 и в исследуемой среде, помещенной между волноводами, и задержкой сигнала в устройстве 4 адаптивной задержки.

Часть энергии акустической волны, излученной в исследуемую среду, отражается от границы волновод среда, преобразуются акустическим преобразователем 5 в электрический

35 сигнал, который выделяется с помощью импульсного селектора 2, задержива- . ется блоком 3 на время, численно равное времени задержки сигналов в

40 электрических цепях указанного синхрокольца с установившимися автоколебаниями и подается на S-вход

RS-триггера 16.

Акустический сигнал, прошедший 45 через исслецуемую среду, принимается приемным преобразователем 7.

Электрический сигнал с выхода последнего поступает на вход приемного устройства 9, в котором формирует-50 ся сигнал с нормированной амплитудой и длительностью, который далее поступает на R-вход триггера 16.

На выходе триггера 16- формируется прямоугольный импульс длительностью 4п, равной времени прохождения акустического сигнала в контролируемой среде.

Импульс с выхода триггера 16 поступает на первый вход генератора 17 нарастающего напряжения, на выходе которого получают сигнал с амплитудой U0 = Ко И где К0 постоянная интегрирования генератора 17.

Сигнал с выхода генератора 17 поступает на вход генератора 18 спадающего напряжения, на выходе которого образуется сигнал убывающего напряжения, спадающего до нуля эа время 9> К К,„, где К вЂ” постоянная интегрирования генератора 18. В момент достижения сигна лом на выходе генератора 18 нулево

ro уровня срабатывает компаратор 19.

На его выходе образуется импульс, который сбрасывает в исходное состояние генератор 17 и запускает генератор 1.

Если выбрать К к» ъъ 1, то частота автоциркуляций импульсов в синх-! рокольце установится равной

F (К К С )» (1) о ».

На выходе датчика 10 температуры исследуемой среды получают сигнал и» = к2т где Т вЂ” температура среды, К

„° 2, коэффициент, характеризующий чувствительность датчика, Сигнал 0» поступает на вход функционального преобразователя 11, на выходе которого получают сигнал

02 = К Т (3) где К вЂ” константа. Этот сигнал поступает на вход управляющеГо элемента 12, который устанавливает постоянную интегрирования К генератора 18 равной к, = К4Гт

Подставляя (4) в (1), получим

F =-(Kо кчгт 0и ) (5) Учитывая, что с,„ можно предстаи ..вить в виде „= ег,, (б) где — расстояние, проходимое ультразвуковой волной со скоростью с, а скорость звука в газах с = к Гт, (7) 1114941

Составитель Г. Иаксимонкин

Редактор В. Иванова Техред М.Тепер Корректор С. Черни

Заказ 6760/30 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где K - константа, характерная для данного состава газа, то из (5), (6) и (7) следует т.е. частота автоциркуляций в предлагаемом устройстве не зависит от температуры среды и зависит от состава исследуемого газа.

Частота автоциркуляций преобразуется в напряжение U при помощи преобразователя 13 и подается на первый вход вычитающего блока 14, на второй вход которого подают опорное напряжение U . При изменении состава анализируемого газа от 0 до некоторого значения Х, частота автоциркуляции изменяется в предеS лах от F до F, сигнал на выходе блока 14 — в пределах от 0 до U-U

Таким образом, индикатор 15 может быть проградуирован непосредственно в единицах концентрации анализируемой смеси газов.

Использование изобретения позво— ляет расширить функциональные возможности устройства за счет измерения концентрации в условиях изменяющейся температуры контролируемой среды.