Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюз Советских

Сецрепнсткческп х

Распубп к

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<«657332 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 021176 (21), 2417568/25-10 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет— (61) М. Кл.

G 01 N 29/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (68) УДК 534.232 (088. 8) Опубликовано 150479. Бюллетень ph 14

Дата опубликования описания 150479

P2) Авторы язобретения

A.Н. Бутенко и Е.С. Чистяков

Харьковский авиационный институт

P1) Заявитель (54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

FA30BOH ФАЗЫ В ДВУХФАЗНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к ультра звуковой технике и может найти применение для контроля концентрации газов в жидкостях, транспортируемых по трубопроводам.

Известны устройства для измерения сплошности потока жидкости (1), представляющие собой электромагнитную систему, образованную совокупностью отрезков длинных линий, стенками трубопровода и средой. Электромагнитная система с длинной линией из тонкой металлической проволоки возбуждается внешним источником напряжения, включающим в себя генератор высокочастотных колебаний.

Недостатками этого устройства является сложная конструкция датчика, необходимость установки его внутри трубопровода, что не всегда представляется возможным. Кроме того, датчик вносит возмущения в поток жидкости, что может привести к искажению результатов измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (2), содержащее полый цилиндрический пьезоэлектрический датчик, подключенный через резистор к ульт развукбвому генератору, измеритель временных интервалов и генератор синхроимпульсов, соединенный с ультразвуковым генератором и измерителем временных интервалов.

Однако это устройство недостаточно точно и требует больших затрат времени для измерений.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение, времени

10 измерения.

Цель достигается благодаря тому, что в предлагаемое устройство введены полосовой усилитель-формирователь„

l5 дифференцирующая цепочка, формирователь блокирующего импульса, счетчик и схема антисовпадений, причем один вход схемы антисовпадений через последовательно расположенные поло20 совой усилитель-формирователь и дифференцирующую цепочку соединен с пьезоэлектрическим датчиком, а выход— со счетчиком и одним из входов измерителя временных интервалов, другой

25 вход которого соединен с выходом счетчика, а генератор синхроимпульсов соединен сс счетчиком и через формирователь блокирующего импульса — co вторым входом схемы антисов80 падений.

657332

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 осциллограммы напряжений в различных точках схемы устройства.

Принцип работы устройства основан на использовании зависимости частоты свободных затухающих колебаний пьезо- б электрического датчика от концентрации газовой фазы среды, заполняющей внутреннюю полость датчика.

Устройство состоит из пьезоэлектри-. ческого датчика 1, подключенного че- 10 рез резистор 2 к ультразвуковому генератору 3. Датчик 1 подключен также ко входу полосового усилителя-формирователя 4, выход которого через дифференцирующую цепочку 5 и схему анти- )б совпадений б соединен со счетчиком 7 и одним из входов измерителя 8 временных интервалов, другой вход которого соединен с выходом счетчика.

Генератор 9 синхроимпульсов соединен с ультразвуковым генератором, измерителем временных интервалов, счетчиком, а также через формирователь

10 блокирующего импульса с одним из входов схемы антисовпадений и предназначен для синхронизации их работы во времени °

В соответствии с выбранным режимом работы (ручной или автоматический) генератор 9 синхроимпульсов выдает одиночные видеоимпульсы прямоугольной О формы (см.. эпюру 1. фиг. 2), под воз-. действием которых ультразвуковой генератор 3 вырабатывает радиоимпульс с частотой заполнения, близкой к резонансной частоте датчика 1 (см. эпюру 35

2 фиг.2) .

Через резистор 2 радиоимпульс возбуждает пьезоэлектрический датчик 1 и после окончания радиоимпульса в датчике устанавливаются. затухающие 40 механические свободные колебания, частота которых определяется конструкцией датчика и свойствами среды, заполняющей внутреннюю полость датчика.

Благодаря прямому пьезоэлектрическо- 48 му эффекту в процессе колебаний на обкладках датчика возникают электрические колебания (см. эпюру 3 фиг. 2), которые полосовым усилителем-формирователем 4 усиливаются и преобразуются в прямоугольные колебания (см. эпюру 4 фиг.2), Полосовой усилитель- формирователь 4 настраивается на частоту, близкую к частоте свободных колебаний датчика, заполненного жидкой фазой, что позволяет избавиться от всяких паразитных колебаний датчика, возникающих в результате переходных процессов при возбуждении датчика. . Сформированные прямоугольные коле- 80 бания дифференцируются дифференцирующей цепочкой 5 (см. эпюру 5 фиг. 2) и подаются на один из входов схемы антисовпадений 6, которая управляется формирователем 10 блокирующего импульса.

Формирователь запускается импульсом от генератора 9 синхроимпульсов и вырабатывает прямоугольный видеоимпульс (см. эпюру 6 фиг. 2), которым схема антисовпадений б закрывается на время подачи возбуждающего .радиоимпульса и переходных процессов.

Длительность видеоимпульса выбирают исходя из длительности возбуждающего датчика 1 радиоимпульса и времени переходных процессов установления свободных затухающих колебаний в датчике.

Прошедшие через схему антисовпадений 6 продифференцированные импульсы (см. эпюру 7 фиг. 2) используются для измерения периода свободных колебаний датчика.

Первый продифференцированный импульс, прошедший через схему антисовпадений б, запускает цифровой или осциллографический измеритель 8 временных интервалов, который измеряет временной интервал, соответствующий п-периодам свободных колебаний датчика. Импульс, соответствующий и-периодам свободных колебаний, формируется счетчиком 7, емкость (разрядность) которого выбирается таким образом, что при поступлении на его вход n+1 импульса счетчик выдает импульс (см. эпюру 8 фиг. 2), который поступает на второй вход измерителя временных интервалов 8.

Устредненное значение периода свободных колебаний получается путем деления измеренного временного интервала t> „ на число измеренных периодов и.

Благодаря тому, что в режиме свободных колебаний датчик колеблет,ся с постоянной частотой (периодом), а сами колебания затухают сравнительно быстро, точность измерения предлагаемым устройством существенно повышается при одновременном значительном сокращении (до 5-6 раз) времени измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах,.содержащее полый цилиндрический пьезоэлектрический датчик, подключенный через резистор к ультразвуковому генератору, измеритель временных интервалов и генератор синхроимпульсов, соединенный с ультразвуковым генератором и измерителем временных интервалов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, в него введены йолосовой усилитель-формирователь, дифференцирующая цепочка, формирователь блокирующего импульса, счетчик и схема антисовпадений, причем один вход схемы антисовпадений через последователь657332

Составитель В. Пирогов

Техред М.Петко Корректор О. Билак

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Гвсударственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытиЯ

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

Редактор И. Шубина

Заказ 1783/42

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4! но соединенные полосовой усилительформирователь и дифференцирующую цепочку соединен с пьезоэлектрическим датчиком, а выход — co счетчиком и одним иэ входов измерителя временных интервалов, другой вход которого соединен с выходом счетчика, à генератор синхроимпульсов соединен со счетчиком и через формирователь блокирующего импульса — co вторым входом схемы антисовпадений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР к -440585, кл. G 01 N 21/12, 1973.

5 2. Авторское свидетельство по заявке М 2391149/10, кл. G 01 N 29/00, 01.08.1976.