RU1778674C - Устройство дл контрол газосодержани в жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  газосодержани  жидкости в трубопроводе . Цель изобретени  - повышение надежности. Зондируемый сигнал принимаетс  пьезоприемником и запрещает прохождение импульсов через счетчик, которые начинают поступать туда в момент начала зондировани . Число импульсов от генератора счетных импульсов мен етс  в зависимости от амплитуды прин того сигнала, а врем  подсчета импульсов в счетчике зависит от скорости ультразвука в жидкости. Это позвол ет одновременно при контроле учитывать и давление и скорость ультразвука . 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  контрол  параметров двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводам.

Известно устройство, реализующее способ определени  концентрации нерастворенного газа в жидкости. Устройство содержит акустический излучатель, акустический приемник и вторичную аппаратуру преобразовани  и обработки прин тых сигналов, в которой осуществл етс  сравнение сигналов, прошедших различные рассто ни  в жидкости с газовыми пузырьками . О газосодержании суд т по изменению коэффициента ослаблени  сигнала 1.

Недостатком этого устройства  вл ютс  невысокие чувствительность и точность в диапазоне газосодержаний 0-4%.

Наиболее близким техническим решением к за вл емому, которое выбрано за прототип,  вл етс  устройство дл  определени  газосодержани  в жидкости 2. Устройство-прототип состоит из последовательно соединенных генератора, усилител  мощности, пьезоизлучател , пье- зоприемника, согласующего усилител , полосового фильтра и выпр мител , а также содержит АЦП, первый и второй компараторы , триггер, элемент И, генератор импульсов , счетчик и вычислительное устройство. АЦП формирует цифровой код значени  звукового давлени  Р в исследуемой среде. С помощью компараторов, триггера, элемента И, генератора и счетчика определ етс  скорость звука в исследуемой среде С. Значени  звукового давлени  Р и скорости звука С ввод тс  в пам ть вычислительного устройства, в котором по известным соотношени м вычисл етс  газосодержание.

Недостатком устройства-прототипа  вл етс  сложность и св занна  с этим недостаточно высока  надежность. Сложность обусловлена наличием в составе устройства дл  определени  газосодержани  вычислительного устройства и ЦАЦП.

При использовании устройства-прототипа в производственных услови х (например на ТЭЦ) дл  контрол  газосодержани  в рабочей жидкости и дл  отключени  подачи жидкости при превышении газосодержани  в ней некоторого значени  выход из стро  вычислительного устройства (как наименее надежного) может привести к аварии.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности.

Дл  достижени  поставленной цели в устройство контрол  газосодержани  о жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности и пьезоизлучатель , последовательно соединенные пьезоприемник, согласующий усилитель, полосовой фильтр и выпр митель, последовательно соединенные первый компаратор,

вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, триггер, элемент И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходом полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход

первого компаратора подключен к входу

сброса счетчика, снабжено управл емым по

частоте генератором, включенным между

выходом выпр мител  и входом элемента И.

Введение в известное устройство генератора управл емого напр жени  по частоте позвол ет существенно упростить устройство дл  контрол  газосодержани , а именно исключить из его состава АЦП, вычислительное устройство, его периферийные устройства (печать, дисплей, НГМД), интерфейс св зи вычислительного устройства с устройством контрол . Такое упроще- ние устройства контрол  приводит к существенному повышению его надежности , упрощению обслуживани  и к снижению его стоимости. Отпадает необходимость в разработке и отладке программы .

В то же врем  предлагаемое устройства контрол  обеспечивает повышенную точность по сравнению с известными, так как алгоритм его работы включает операции по определению значений звукового давлени  Р, скорости звука С и определению значени  сплошности потока, равный (1 -/3), где Р- газосодержание. Коэффициент пропорциональности предлагаемого устройства контрол  подбираетс  при регулировке и настройке путем совместных измерений газосодержани  предлагаемым устройством и устройством-прототипом, которое в этом случае используетс  как высокоточное образцовое устройство.

Сущность изобретени  по сн етс 

структурной схемой, приведенной на фиг. 1 и временными диаграммами на фиг. 2, по сн ющими работу устройства.

Устройство дл  контрол  газосодержани  в жидкости содержит последовательно

соединенные генератор синусоидального напр жени  1, усилитель мощности 2, пье- зоизлучатель 3 и последовательно соединенные пьезоприемник 4, согласующий усилитель 5, полосовой фильтр Ь, выпр митель 7, управл емый по частоте напр жением генератор 8, выход генератора 1 соединен с входом первого компаратора 9, подключенного сооим выходом к установочному входу триггера 10, выход фильтра 6

соединен с входом второго компаратора 11, подключенного своим выходом к входу сброса триггера 10, пр мой выход которого соединен с первым входом элемента 12 И, второй вход которого соединен с выходом управл емого генератора 8, выход элемента 12 И соединен со счетным входом счетчика 13, вход сброса которого соединен с выходом компаратора 9.

Работа устройства контрол  газосодержани  в жидкости происходит следующим образом.

Пьезоизлучателем 3, вделанным заподлицо в стенку трубы и запитываемым от генератора 1 через усилитель мощности 2, в потоке исследуемой жидкости, содержащей газовые пузырьки и транспортируемой по трубе, возбуждают акустические колебани  (фиг. 2а) с частотой, меньшей резонансной частоты газовых пузырей.

Известно, что звуковое давление, колебательна  скорость, плотность среды и скорость звука в ней св заны соотношением

V

где Р - звуковое давление; v - колебательна  скорость; р- плотность среды, (-р).(2)

ро - плотность .жидкости; / - газосодержание; С - скорость звука в среде, С f( / ); в данном конкретном случае

(3)

где d - диаметр трубы;

t - врем  распространени  звукового сигнала от одной стенки трубы до противоположной .

Из (1), (2), (3) получаетс  соотношение

О-Я-р Р- Ю

В усилителе мощности 2 поддерживаетс  посто нство напр жени  на излучателе 3, а значит обеспечиваетс  и посто нство колебательной скорости v. Так как /5о и d также  вл ютс  посто нными величинами,

то весь множитель . .  вл етс  в (А)

масштабным коэффициентом, который учитываетс  при настройке устройства.

Акустические колебани  среды воспринимаютс  пьезоприемником 4, усиливаютс  усилителем 5 и проход т полосовой, фильтр 6, где выдел етс  синусоидальный сигнал (фиг. 26), модулированный по амплитуде , который поступает на выпр митель, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р.

Этот сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р, поступает в цепь управлени  частотой генератора 8 и модулирует его частоту , поэтому частота сигнала на выходе

генератора 8 о каждый момент времена пропорциональна звуковому давлению Р.

Одновременно синусоидальное напр жение с генератора 1 поступает на компаратор 9, на выходе которого в момент

перехода синусоидального напр жени  через ноль формируетс  импульс (фиг. 2в), который устанавливает триггер 10 в состо ние 1 и сбрасывает счетчик 13 в исходное состо ние .

С триггера 10 логическа  1 поступает на первый вход элемента 12 И, который начинает пропускать счетные импульсы, поступающие на его второй вход с управл емого генератора 8. С выхода элемента 12 И счетные импульсы поступают на счетчик 13, который начинает их счет.

В это врем  синусоидальный сигнал с фильтра б поступает на компаратор 11, на выходе которого в момент перехода сигнала

через ноль формируетс  импульс (фиг. 2г), сбрасывающий триггер 10 в состо ние О, который запрещает поступление счетных единиц на счетчик 13. При этом длительность сброса, формируемого триггером 10

(фиг. 2д), равна t и, так как частота счетных импульсов, как указано выше, пропорциональна Р, то число, записанное в счетчик 13 (фиг. 2е), пропорционально Р -t, т.е. пропорционально сплошности, равной (1 - /5 ) в (4),

Claims (1)

1. При повышении газосодержани  заданного значени  срабатывает исполнительный механизм, управл емый счетчиком 13, т.е. выполн етс  выдача контрол . Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  газосодержани  в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности и пьезои лучатель, последовательно соединенные пьезоприемпик, согласующий усилитель, полосовом фильтр и выпр митель, последовательно соединенные первый компаратор, вход которого под- ключен к выходу генератора

   синусоидального сигнала, триггер, элемент И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходами полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход первого компаратора подключен к входу сброса

   счэтчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, оно снабжено управл емым по частоте генератором, включенным между выходом выпр мител  и вторым входом элемента И.

   а

   S

   7

   m

   JH