RU1805377C - Устройство дл определени распределени газовых пузырьков в жидкости по размерам - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  определени  в реальном масштабе распределени  газовых пузырьков в жидкости по их размерам. Цель изобретени  - повышение точности. В исследуемую жидкость излучают ультразвук в виде радиоимпульса эквидистантного спектра. Прин тый сигнал сформировывают и усиливают. В многоканальном блоке вычитатель определ ет разницу амплитуд излученного сигнала на данной частоте и прин того сигнала, по которой суд т о размере пузырька газа в жидкости . Частотна  многоканальность позвол ет получить распределение пузырьков по размерам. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  определени  в реальном масштабе времени распределени  газовых пузырьков в жидкости по размерам и может быть использовано в технике кавитационных качеств гидромаш ин, в океанологических исследовани х и других задачах прикладной гидродинамики .

Цель изобретени  - повышение точности определени  распределени  газовых пузырьков по размерам.

Поставленна  цель достигаетс  за счет .формировани  с помощью вновь введенных формировател  треугольных колебаний, многоканального селективного усилител , управл емого многоканальным усилителем посто нного тока, сумматора и излучени  многокомпонентного широкополосного сигнала с строго определенным и стабильным во времени эквидистантным спектром, в результате чего по затуханию звуковых колебаний строго определенных и стабильных частот, распростран ющихс  в жидкости с пузырьками газа, определ ют концентрацию газовых пузырьков, размеры которых (их радиусы) резонансны этим частотам, т.е. определ ют распределение газовых пузырьков в жидкости по размерам с большей точностью за счет повышени  частотной стабильности широкополосного сигнала с известным эквидистантным спектром.

На фиг.1 приводитс  структурна  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.

Устройство дл  определени  распределени  газовых пузырьков в жидкости по размерам содержит синхронизатор .1, выход которого соединен с входом схемы 2 задержки . Вход формировател  3 пр моугольных импульсов соединен с выходом схемы 2 задержки , а его выход - с входом оперативно00

о ел со 1

xj

го запоминающего блока 4. Вход многоканального вычитающего блока 5 соединен с выходом оперативного запоминающего блока4, а его выход- с входом многоканального регистратора 6, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1..

Вход формировател  7 пр моугольных импульсов соединен с выходом синхронизатора 1. Управл емый вход модул тора 8 соединен с выходом .формировател  7 пр моугольных ШГпуль сов, а его выход - с входом усилител  9 мощности, выход которого соединён с входом акустического излучател  10,

В ыход акустического приемника 11 соединен с сигнальным входом модул тора 12, управл емый вход которого соединен с выходом формировател  3 пр моугольных импульсов . Сигнальный вход многоканального селективного усилител  13 соединен с выходом модул тора 12, а управл емые входы его соединены с управл емыми входами многоканального селективного усилител  14. Выходы многоканальных селективных усилителей 13 и 14 соединены с входами многоканального блока 5 вычитани , первого - непосредственно, второго - через оперативный запоминающий блок 4.

Выход генератора 15 гармонических колебаний соединен с входом формировател  16 треугольных колебаний. Вход многоканального селективного усилител  17 соединен с выходом формировател  16 треугольных колебаний, а его выход - с входом сумматора 18, выход которого соединен с входом модул тора 8. Вход многоканального усилител  19 посто нного тока соединен с управл ющим выходом генератора 15, а его выход соединен с управл емыми входами многоканальных селективных усилителей 13; 14,17.

Устройство работает следующим образом . Работу всего устройства синхронизируют синхроимпульсы 11, формируемые на выходе синхронизатора 1, задними фронтами которых запускаетс  схема 2 задержки, на выходе которой формируютс  видеоимпульсы длительностью Г3ад стр И 2, задними фронтами которых запускаетс  формирователь 3 пр моугольных импульсов, на выходе которого формируютс  видеоимпульсы И 3 длительностью гстр , участвующие в временной селекции принимаемых широкополосных сигналов, котора  осуществл етс  дл  повышени  точности измерений за счет устранени  различного рода акустических и электрических помех.

Задними фронтами синхроимпульсов И 1 запускаетс  также формирователь 7 пр моугольных импульсов, на выходе которого формируютс  видеоимпульсы И 4 с необхо . димой длительностью Ти , под воздействием которых на выходе модул тора 8 формируютс  радиоимпульсы И 6 с широкополосным заполнением, имеющим эквидистантный спектр, которые усиливаютс 

усилителем 9 мощности и излучаютс  в исследуемую газожидкостную среду акустиче- i ским излучателем 10.

Излучаемые широкополосные сигналы с эквидистантным спектром образуютс  сле5 дующим образом. Непрерывные колебани  частоты f с выхода генератора 15 гармонических колебаний поступают на вход формировател  16 треугольных колебаний, с выхода которого непрерывные пилообраз0 ные колебани  И 5 поступают на вход многоканального селективного усилител  17, с помощью которого из непрерывных пилообразных колебаний, спектр которых обладает. р дом гармонических составл ющих от 1 до

5 п, выдел ютс  гармонические колебани  с частотами f, 2f,3f,...,nf, которые суммируютс  сумматором 18, с выхода которого непрерывный широкополосный сигнал с эквидистантным спектром поступает на сиг0 нальный вход модул тора 8, на выходе кото- рого формируютс  радиоимпульсы с требуемой длительностью и скважностью И б, которые излучаютс  в исследуемую газожидкостную среду.

5 При распространении в исследуемой среде с газовыми пузырьками акустического широкополосного сигнала, состо щего из п эквидистантных чаетотных компонент, в результате рассе ни  на газовых пузырьках

0 происходит их затухание главным образом на резонансных этим п частотным компонентам пузырьках. Ослабленный рассе нием на резонансных газовых пузырьках сигнал принимаетс  широкополосным при5 емным преобразователем 11, селектируетс  (стробируетс ) во времени модул тором 12, с выхода которого отстробированный сигнал И 7 поступает на вход многоканального селективного усилител  13.

0 Отселектированные по частотам селективными усилител ми с частотами селекции равными f, 2f, 3f,.,.,nf, выпр мленные и ос- редненные в пределах длительности зондирующего импульса сигналы И8П (индекс п

5 означает принадлежность сигнала к одному из п каналов многоканального селективного усилител ) поступают дл  вычитани  на первые входы многоканального блока 5 вычитани , на вторые входы которого поступают сигналы И 9 , уровни которых соответствуют (в результате предварительно проведенной калибровки коэффициентов передачи многоканального селективного усилител  14 в обезгаженной воде)уровн м, образующимс  при прохождении исходного зонди- рующего широкополосного сигнала с эквидистантным спектром через обезга- женную жидкость.

Дл  осуществлени  операции вычитани  двух сигналов, разнесенных во време- ни, отселектированные, выпр мленные и осредненные сигналы, образующиес  на выходах многоканального селективного усилител  14, запоминаютс  в многоканальном оперативном запоминающем блоке 4, с выходов которого в виде И9П поступают на соответствующие вторые входы многоканального вычитающего блока 5 вычитани , при этом на соответствующих выходах его формируютс  сигналы с уровн ми И 10П пропорциональными коэффициентам затухани  звуковых колебаний на каждой из п эквидистантных частотных компонент широкополосного сигнала, т.е. сигналы , уровни которых несут информацию о концентрации газовых пузырьков, размеры которых резонансны каждой из п эквидистантных частотных компонент излучаемого широкополосного сигнала, которые регистрируютс  многоканальным регистратором 6, синхронизируемым синхроимпульсами 11.

Перед излучением очередного зондирующего сигнала задними фронтами видеоимпульсов И 3 запоминаема  многоканальным

оперативным запоминающим блоком 4 информаци  И 9П сбрасываетс  результате чего оперативный запоминающий блок 4 подготавливаетс  к очередному циклу своей работы.

По величине затухани  на каждой из п эквидистантных частотных компонент, регистрируемого многоканальным регистратором 6, с помощью тарировочной кривой вычисл етс  концентраци  газовых пузырь- ков с радиусами резонансными этим частот- н.ым компонентам, т.е. определ етс  распределение газовых пузырьков по их размерам в исследуемой газожидкостной среде.

Дл  одновременной перестройки частот селекции f, 2f. 3f,..., nf всех трех многоканальных селективных усилителей в

-точном соответствии с изменением частоты генератора 15 гармонических колебаний уп- равл ющие выходы многоканального усилител  19 посто нного тока соединены с соответствующими управл емыми входами многоканальных селективных усилителей, частоты селекции которых могут плавно перестраиватьс  с изменением частоты колебаний f.

Использование изобретени , по сравнению с прототипом, обеспечивает преимущество , заключающеес  в увеличении точности определени  распределени  газовых пузырьков в жидкости по размерам, что позволит, например, уточнить методики определени  кавитационных качеств гидромашин .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  определени  распределени  газовых пузырьков в жидкости по размерам , содержащее последовательно соединенные синхронизатор, схему задержки , первый формирователь пр моугольных импульсов, оперативный запоминающий блок, многоканальный блок вычитани  и регистратор , синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора, последовательно соединенные второй формирователь пр моугольных импульсов, вход которого подключен к выходу синхронизатора , первый модул тор, усилитель мощности и акустический излучатель, последовательно соединенные акустический приемник, второй модул тор, первый многоканальный селективный усилитель, выход которого подключен к второму входу многоканального блока вычитани , второй многоканальный усилитель, вход которого подключен к выходу первого модул тора, а выход -.к информационному входу оперативного запоминающего блока, и генератор, а,выход первого формировател  пр моугольных , импульсов подключен к управл емому входу второго модул тора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено последовательно соединенными формирователем треугольных колебаний, вход которого подключен к выходу генератора, третьим многоканальным селективным усилителем и сумматором , выход которого подключен к сигнальному входу первого модул тора, и многоканальным усилителем посто нного тока, вход которого св зан с выходом генератора , выход - с управл емыми входами многоканальных усилителей, а генератор выполнен в виде генератора гармонических колебаний.