Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля концентрации газовой фазы в двухфазных средах, преимущественно транспортируемых по трубопроводам. Целью изобретения является повышение точности за счет учета влияния температуры двухфазной среды на измеряемый параметр. Генератор синхроимпульсов формирует одиночные видеоимпульсы, под воздействием которых генераторы прямоугольных импульсов вырабатывают видеоимпульсы различной длительности, возбуждающие в пьезоэлектрическом датчике поочередно преимущественно то радиальные, то продольные колебания. На электродах пьезоэлектрического датчика возникают электрические колебания, которые полосовыми усилителями-формирователями усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы. Прощедшие через схему ИЛИ сформированные прямоугольные колебания дифференцируются дифференцирующей цепочкой и подаются на первый вход схемы аптисовпадений, управляемой формирователем блокирующих 1 мпульсов. Прощедшие через схему антисовпадений импульсы используются для измерения периодов радиальнь х и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика. Импульс, соответствующий п периодам свободных колебаний , формируется счетчиком, емкость которого выбирается такой, что при поступлении на его вход п-|-1 импульса счетчик выдает импульс на второй вход из мерителя временных интервалов, который поочередно 1-,змеряет временные интервалы h II i, соответствующие п периодам свободных радиальных и продольных колебаний . Усредненное значение периода продольных («высотных) Тв колебаний и радиальных Тр ко.чебаний получают путем деления измеренных временных мнтервалон Ю ti и iz на число измеренных периодов. В процессе измерения по измеренному пеО5 риоду и тарировочной кривой Тв(ТС) опЬО 00 Oi ределяют температуру пьезоэлектрического датчика, по этой температуре и rjiPiipoвочной кривой (T°C) определяю температурный уход периода радиальных колебаний относительно заданной температуры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1262355 А1 (51) 4 G 01 ч 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3908732/25-28 (22) 07.06.85 (46) 07.10.86. Бюл. № 37 (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н. Е. Жуковского (72) Е. С. Чистяков, А. Н. Бутенко, Л. П. Кравцова и Ю. Г. Потехин (53) 541.12.035 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 427641, кл. G 01 N 29/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 637332, кл. G 01 N 29/00. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕ РЕ НИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В

ДВУХФАЗНЫХ СРЕДАХ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля концентрации газовой фазы в двухфазных средах, преимущественно транспортируемых по трубопроводам. Целью изобретения является повышение точности за счет учета влияния температуры двухфазной среды на измеряемый параметр. Генератор синхроимпульсов формирует одиночные видеоимпульсы, под воздействием которых генераторы прямоугольных импульсов вырабатывают видеоимпульсы различной длительности, возбуждающие в пьезоэлектрическом датчике поочередно преимущественно то радиальные, то продольные колебания.

На электродах пьезоэлектрического датчика возникают электрические колебания, которые полосовыми усилителями-формирователями усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы. Прошедшие через схему ИЛ!1 сформированные прямоугольные колебания дифференцируются дифференцирующей цепочкой и подаются на первый вход схемы антисовпадений, управляемой формирователем блокирующих импульсов. Прошедшие через схему антисовпадений импульсы используются для измерения периодов радиальных и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика. Импульс, соответствующий и периодам свободных колебаний, формируется счетчиком, емкость которого выбирается такой, что при поступлении на его вход п+1 импульса счетчик выдаст импульс на второй вход измерителя временных интервалов, который поочередно i:,çìåðÿåò временные интервалы (i и >, соответствующие п периодам свободных радиальных и продольных колебаний. Усредненное значение периода продольных («высотных») Т колеба п»й и радиальных Тр колебаний получагот путем вселения измеренных временных интервалон и t на число измеренных периодов.

В процессе измерения по измеренному периоду и тарировочной кривой Т.= ((Т С) определяют температуру пьезоэлектршп < кого датчика, по этой температуре и —;ii ироBo iHoH KpHBoH Tp= t (T G) опре слякг i»."мпературный уход периода радиальных колебаний относительно заданной температуры.

2 ил.

1262355

<О

Изобретение относится к неразрушаю<цему контролю и может быть использовано для контроля концентрации газовой фазы в двухфазных средах, преимущественно транспортируемых по трубопроводам.

Цель изобретения — повышение точности измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах за счет учета влияния температуры двухфазной среды.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах (фиг. 1) содержит первый генератор 1 прямоугольных импульсов, пьезоэлектрический датчик 2, первый усилитель-формирователь 3, последовательно соединенные дифференцирую<цую цепь 4, схему 5 антисовпадений, счетчик 6 и измеритель 7 временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом схемы 5 антисовпадений, формирователь 8 блокирующего импульса, подключенный выходом к второму входу схемы 5 антисовпадений, генератор 9 синхроимпульсов, выход которого подключен к второму входу счетчика 6, последовательно сос,<и пенные второй генератор 10 прямоугольных импульсов и компаратор 11, к второму входу которого подключен выход срвого,енераторя 1 прямоу гольных и и пульсов, посл едовател ьно соединенные p орой усилитель-<рормирователь 12 и сх< му ИЛИ 13, выходом подключенную к входу диффере« <и рующей цепи 4. Входы усилителей-формирователей

3 и 12 обьединены и яодклю .сны к выходу пьезоэлектрического датчика 2. Выход генератора 9 синхроимпульсов подключен к управляющим входам первого и второго генераторов 1 и 0 прямоугольных импульсов, формирователя 8 бло <ирующих импульсов и коммутатора 11. Позицией 14 обозначен согласующий элемент — — резистор.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 синхроимпульсов <рормирует

B H

25 зс

4с

50 с (фиг. 2s). Прямоугольные импульсы от генераторов 1 и 10 подводятся к коммутатору 11, который под воздействием импульсов от генератора 9 синхроимпульсов обеспечивает поочередное подключение генераторов 1 и 10 прямоугольных импульсов к пьезоэлектрическому датчику 2 (фиг. 2г) .

Передний фронт каждого импульса возбуждает в пьезоэлектрическом датчике 2 свободные механические колебания на резонансных частотах. При этом задний фронт прямоугольного импульса от генератора 1 прямоугольных импульсов повторно возбуж. дает в пьезоэлектрическом датчике 2 продольные (осевые) колебания в противофазе с существующими и они взаимно ослабляются. Аналогичным образом ослабляются радиальные колебания при возбуждении пьезоэлектрического датчика 2 импульсов от генератора 10 прямоугольных импульсов.

Таким образом, в пьезоэлектрическом датчике 2 поочередно возбуждаются преимущественно то радиальные, то продольные колебания. Благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту в процессе колебаний на электродах пьезоэлектрического датчика 2 возникают электрические колебания (фиг. 2д), которые полосовыми усилителями-формирователями 3 и 12 усиливаются и преобразуются в прямоугольные колебания (фиг. 2е). Полосовой усилитель-формирователь 3 настраивается на частоту, равную частоте продольных колебаний пьезоэлектрического датчика 2. Полосовой усилительформирователь 12 настраивается на частоту, близкую к частоте свободных колебаний пьезоэлектрического датчика 2, заполненного жидкой фазой. Г1рошедшие через схему

ИЛИ 13 сформированные прямоугольные колебания дифференцируются дифференцируюп<ей цепочкой 4 (фиг. 2ж) и подаются ня первый вход схемы 5 антисовпадений. которая управляется формирователем 8 блокирующих импульсов. Этот формирователь запускается импульсом от генератора 9 синхроимпульсов и вырабатывает IlpHMovf0.lüный видеоимпульс (фиг. 2з), которым схема 5 антисовпадений закрывается на время подачи возбуждающего видеоимпулься и переходных процессов. Прошедшие через схему 5 антисовпадений импульсы используются для измерения периодов радиальных и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика 2. Первый нродифференцироиянный импульс, прошедший через схему 5 янтисовпадений, запускает измеритель 7 временных интервалов, который поочередно измеряет временные интервалы tl и t2, соответствующие и периодам свободных радиальных и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика. Импульс, соответствующий и периодам свободных колебаний, формируется счетчиком 6, емкость (разрядность) которого выбирается таким образом, что при поступлении на его вход (п+1)-го

1262355 импульса счетчик 6 выдает импульс (фиг. 2, 10), который поступает на второй вход измерителя 7 временных интервалов

Усредненное значение периода продольных («высотных») колебаний Т: и радиальных

Тр колебаний получается путем деления измеренных временных интервалов (1 и 1 на число измеренных периодов. Для определения температурного изменения периода (частоты) колебаний пьезоэлектрического датчика 2 предварительно снимаются тарировочные кривые Tp=f(T С) и Т.=1(Т C) в заданном интервале температур. В процессе измерений по измеренному периоду Т. и тарировочной кривой Т =f(T C) определяется температура пьезоэлектрического датчика 2, а по найденной температуре и тарировочной кривой Tp=f(T С) определяется температурный уход периода радиальных колебаний относительно какой-то заданной температуры.

2О.

Так как частота радиальных колебаний зависит как от концентрации газовой фазы в среде, так и от усредненной температуры пьезоэлектрического датчика 2, а частота продольных («высотных») колебаний — только от температуры, и «вы25 сотные» и радиальные колебания распространяются в одной и той же пьезокерамике, то влияние температуры пьезоэлектрического датчика 2 на эти резонансные частоты в относительных единицах оказывается одинаковым. Поэтому, контролируя изменения частоты продольных («высотных») колебаний при изменении температуры пьезоэлектрического датчика 2, можно определить и соответствующее изменение частоты радиальных колебаний и тем самым внести температурную поправку в результаты измерений.

ИзобретсIIHB позволяет повысить точность измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах при изменении температуры двухфазной среды в широких прсделах, повысить достоверность результаТоВ и надежность тепловых, гидравлических и других систем, эксплуатационные характеристики которых зависят от газосодержания рабочей жидкости.

Фор.тула изобретения

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средаi, содержащее первый генератор прямоугольш>1х импульсов, пьезоэлектрический датчик, первый усилитель-формирователь, последовательно соединенные дифференцирующук> BBïü, схему антисовпадений, счетчик и измеритель временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом схемы антисовпадений, формирователь блокирующих импульсов, подключенный выходом к второму входу схемы антисовпадений, генератор синхроимII@ lbcoB, выход KQTopol o подключен к вторОму входу счетчика, отличающееся тем, что, с целью IIQBhlliIEíèÿ точности, оНо oнаб>кено последовательно соединенными вторым генератором прямоугольных импульсов и коммутатором, к второму входу которого подключен выход первого генератора прямоуголь11ых импульсов, последовательно сое,jHHåHíûìH вторым усилителем-формирователем H схемой ИЛИ, выхо >0%1 IIO3K. I1Оченной к входу дифферени,ирующей цепи, входы усилителей-формирователей объединеHbl И ПОДКЛЮЧЕНЫ К ВЫХОДУ ПЬЕЗОЭЛСКтрического датчика, выход генератора синхропм пульсов подключен к уира вл я ю1ци м вхо..1ам первого и второго генераторов прямоугольных импульсов, формирователя блокирующих импульсов и коммутатора.

1262355

Составитель K., Icu}ioB

I i,tàêTèð O. 1й гпр Текред И. Бсрсс Корректор О. Луговая

:Заказ 5419;-10 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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