Устройство для определения концентрации частиц в жидкости

Патент 989389

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сайд-ву(22) Заявлено 121280 (21) 3233390/18-25

Союз Севетскик

Се»циалистическиа

Республик (щ989389

РОУД КИ з

6 01 И 15/Оо// .0 01 N 29/02 с присоединением-заявки HP

Государствеянм1 коинтет

СССР по деааи изобретеннй я открмтмй (23) Приоритет, Опубликовано 1501.83. Бюллетень HP 2

Дата опубликования описания 2%0L83 (53) УДК 534. 321. 9 (088. 8) T

Вп Ь .В.. »

1 (72) Авторы изобретения щевцов и В Т Матецкий Я ;,"; ° (t .= " С1." "-.. Ь :::.: научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к конеройьно-измерительной технике и может быть использовано для контроля жидкости, в частности для определения концентрации свободного газа в жидкости.

Известно устройство для контроля жидкости, содержащее генератор элект- рических колебаний, ультразвуковые излучатель и приемник с региетраторсй, филнтр верхних частот, включенный последовательно между приемниксое и реги-. стратором. При наличии в жидкости «нрродньзс включений в виде газовых гузырьков ультразвуковая волна модели- . руется, на выходе филътра верхних час тот появляется низкочастотный сигнал, который поступает на детектор с кон--: денсатором и регистрируется измери- тельным прибором (1) .

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные воэможности, посколъку устройство то- лько Фиксирует наличие газовых пузырЬ- ков нли посторонних частиц, причем в ограниченном объеме жидкости, и не может бить использовано для определе« ния концентрации пузырьков газа, на- 30 пруер, и океане, при движении судна с которого осуществляются замеры.

Известно также устройство для ойределения концентрации свободного га- за в жидкости, содержащее погруженныЬ в жидкость гидрофон и излучатель, два генератора низкочастотных и высокочастотных колебаний, два селективных усилителя, генератор синхроимпульсов, соединенный с измерителем временных интервалов и генератором низкочастотных колебаний, два счетчика и погру-. женный в жидкость дополнителъны@ as- лучатель. В соответствии с выбранньм режимом работы генератор синхровмпульсов выцает одиночные видеоимпулъсы или их последовательность. Под воз. действием этих импульсов генератор низкочастотных колебаний вырабатывает радиоимпульс, который подводится к треобразователю, и через формирова тель. прямоугольных импульсов вЂ” к счетчику. Счетчик подсчитывает число по-: ложительных полупериодов низкочастотных колебаний и выполняет роль,фикси» рованной задержки посылки высокочас- тотного радиоимпулъса относительно низкочастотного. По времени запаздывания низкочастотного сигнала относи» тельно высокочастотного at и с по989389 ров взвеси, содержащее генератор, два пьезоэлектрических преобразователя, один иэ которых соединен с генерато ром, а второй подключен ко входу блока выделения и измерения допплеровской частоты, один выход которого че- рез интегратор соединен с первым вхо- 15 дом делительного устройства, второй вход которого через накопитель импульсов подключен к пороговому устройству, которое через амплитудный детек- тор соединеносо вторым выходом блока 2О выделения и измерения допцлеровской частоты. При работе устрОйства на одном из выходов блока выделения и измерения допплеровской частоты формируется сигнал, уровень которого про- 25 порционален мгновенной скорости потока. Этот сигнал подается на интегратор, и с выхода интегратора снимается сигнал, пропорциональный объему среды, прошедший через область изме-, Зр рения за определенное время интегрирования. На втором выходе блока выделения и измерения допплеровской частоты формируется сигнал, амплитуда которого пропорциональна силе рассеяния ультразвука в исследуемой сфэде .

При наличии в ней дискретных рассеивателей (взвеси) этот сигнал носит импульсный характер, и после амплитудного детектирования импульсы подаются на схему счета. В результате на дли- 4О тельном устройстве вырабатывается сигнал, пропорциональный концентрации взвеси в жидкости (3)..

Однако указанное устройство не позволяет измерять концентрацию газа в 45 жидкости.

Цель изобретения вЂ” расширение области применения устройства путем обеспечения возможности определения концентрации пузырьков газа в жидкости. 50

Схема содержит генератор 1, к которому подключен излучающий пьезоэлектрический преобразователь 2, приемный пьезоэлектрический преобразователь 3, соединенный с блоком 4 выделения и измерения допплеровской частоты, на выход которого параллельно подключе ны интегратор 5 и дифференцирующая цепочка б; Последовательно с диффереицирующей цепочкой .б включены пороговое устройство 7,. накопитель импульсов 8, делительное устройство 9.

Устройство работает следующим об- разом.

Электрический сигнал фиксированной . частоты с генератора 1 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 2 и в виде ультразвуковых колебаний излучается в исследуемую среду. Часть энергии, рассеянной в жидкости на посторонних включениях в области 10 измерения и выделенной пересечением диаграмм направленности излучающего и приемного пьезоэлектрических преобразователей 2 и 3, в последнем преобразуется в электрический сигнал, имеющий частоту, отличающуюся от частоты излучения на величину допплеровского сигнала. Этот сигнал в блоке 4 усиливается, преобразуется в сигнал допплеровской частоты и детектируется ° В результате на выходе блока 4 формируется аналоговый сигнал, пропорциональный мгновенной скорости движения пузырьков жидкости. Этот сигнал подается на интегратор 5, выходной сигнал которого пропорционален объему среды, прошедшей через область 10 измерения за установленное время интегрирования. Пузырьки газа, которые обладают высокой эффективностью рассеяния, попадая в область 10 измерения, под воздействием ультразвукового излучения приобретают ускорение и изменяют свою скорость. В выходном сигнале бло.ка 4 появляются импульсы, которые выделяются дифференцирующей цепочкой б и через пороговое устройстио 7 подают55

dS мощью тарировочной кривой Qg f (dt) оп" ределяется концентрация свободного газа в жидкости (2).

Недостатками данного устройства являются сложность и длительность замеров.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения физических параметПоставленная цель достигается тем, что в устройство для определения концентрации частиц, содержащее генератор, два пьезоэлектрических преобразователя, один из которых соединен с генератором, а второй подключен ко входу блока выделения и измерения допплеровской частоты, выход которого через интегратор соединен с первым входом делительного устройства, второй вход которого через накопитель импульсов подключен к выходу пороговогo устройства, дополнительно введена дифференцирукицая цепочка, вход которой соединен с выходом блока выделения и измерения допплеровской частоты, а выход подключен ко входу порогового устройства. Пузырьки свободного газа занимают во взвеси особое место вследствие того, что их акустические параметры существенно отличаются от параметров воды, поэтому на блюдается эффект увлечения их.акустическим излучением, в результате чего скорость пузырьков газа в жидкости резко изменяется, и в сигнале, пропорциональном скорости потока появляются импульсоподобные перепады уровня, которые выделяются дифференцирую(щей цепочкой и .далее подаются на схе му счета.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения физических параметров взвеси.

989389

Формула изобретения

Составитель В. Алексеев

Техред М. Гергель Коррек тор Г . Реме тннк

Редактор T. Веселова

Заказ 11113/60 1 ираж 87-1 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся на накопитель 8. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный числу импульсов, имеющих амплитуду выше установленного порога срабатывания и накопленных за тот же ин» терзал времени T. С выхода интегратора 5 и накопителя импульсов 8 сигналы подаются на соответствующие входы делительного устройста 9, который вырабатывает сигнал, пропорциональный их отношению. 1ак как линейные разме- 10 ры области 10 измерения выбирают за ведомо меньше среднего расстояния между пузырьками газа в среде, то число импульсов, накопленных в накопителе 8, равно числу пузырьков газа, по- <5 павших в объем 10 измерения. Следовательно, сигнал на выходе делительноI о устройства 9 пропорционален коннтрации пузырьков газа в исследуе«

oN среде. 20. Устройство для определения концен- >5 ,трации частиц в жидкости, содержащее генератор, два пьезоэлектрических преобразователя, один из которых сое динен с генератором, а другой подклю-чен ко вхоцу блока жщеления и измерения допплеровской частоты, выход которого через интегратор соединен с первыи входом делительного устройст- ва, второй вход которого через накопитель импульсов подключен к выходу порогового устройства, о т л и ч а ю« щ .е е с я тем, что, с целью расшире ния области прююенения устройства путем обеспечения возможности определения концентрации пузырьков rajya в жидкости, в него введена дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с выходом блока выделения и измерения допплеровской частоты, а выход подключен ко входу порогового устройства.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 233273, кл. G 01 Н 29/02, 1968

2. Авторское свидетельство СССР

,9 575559, кл. G 01 N 29/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР .по заявке 9 2843474/18-25, кл. G 01 N 15/06, 23.11.79 (прототип) .