RU2089860C1 - Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089860C1 RU2089860C1 RU96104141A RU96104141A RU2089860C1 RU 2089860 C1 RU2089860 C1 RU 2089860C1 RU 96104141 A RU96104141 A RU 96104141A RU 96104141 A RU96104141 A RU 96104141A RU 2089860 C1 RU2089860 C1 RU 2089860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- spectrum
- liquid
- unit
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: контроль физических параметров газожидкостной системы. Сущность изобретения: способ заключается в регистрации акустических колебаний внутри резонансной трубки, частично погруженной в жидкость, преобразования их в электрический сигнал, получении спектральной характеристики этого сигнала, определении частоты следования резонансных пиков в спектре, сравнении его с определяемой частотой следования резонансных пиков в спектре, получении информации об уровне жидкости, температуре газожидкостной системы, молекулярном весе и составе газа в системе. Описано устройство, реализующее данный способ. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение может быть реализовано для контроля физических параметров жидкости в различных областях техники: в гидравлике, в нефтяной и химической промышленности, медицине, в области морского и нефтеналивного транспорта и др.
Изобретение может быть использовано, в частности, для определения резонансным методом таких физических параметров газожидкостных систем, как уровень в сосудах, водоемах, температура жидкости, давление, плотность, состав и молекулярный вес бинарных смесей и др.
Широко известны резонансные способы определения параметров жидкости, например способ определения силы давления текучей среды по патенту Великобритании N 1600883 (G 01 L 9/00), когда твердый элемент, способный к механическому резонансу, помещают в находящуюся под давлением среду и возбуждают до резонансного состояния. Для изготовления этого элемента выбирают материал, резонансная частота которого изменяется в зависимости от изменения давления. Таким образом, регистрируя значения резонансной частоты по известным зависимостям определяют силу давления.
Известен, например, способ определения температуры с применением акустических резонаторов по патенту США N 4233843 (кл.G 01 K 11/26), заключающийся в том, что в жидкую среду помещают термочувствительный резонатор, имеющий по крайней мере две моды колебаний с первой и второй резонансными частотами; эти частоты пропорциональны температуре, а разность между первой и второй резонансными частотами постоянна; при этом измерение разности первой и второй резонансной частот с последующим сравнением ее с указанной выше дает возможность оценить наличие ложного сигнала, а по одной из измеренной частот по известным формулам определяют температуру жидкости.
Известен, например, способ измерения плотности загрязненной текучей среды с помощью резонаторов, причем резонансная измеряемая частота зависит от плотности загрязнения, т.е. по частоте по известным зависимостям определяют плотность.
Недостатком указанных способов является низкая точность, т.к. их реализация зависит от добротности аппаратуры для минимизации ширины резонансного пика; кроме того, велико время измерения (уменьшение ширины резонансного пика требует увеличения времени проведения однократного измерения), трудности настройки на резонансную частоту при изменении ее в широких пределах, например при определении уровня жидкости ограничена область функционального применения указанных способов.
Известен также способ определения параметров жидкости, таких как уровень, температура, состав и молекулярный вес, заключающийся в том, что трубчатый резонатор заполняют газом и приводят в термодинамическое равновесие с контролируемой средой, возбуждают в газовом столбе внутри резонатора вынужденные акустические колебания синусоидальной формы, настраивают частоту колебаний на характерную точку частотной характеристики резонатора, определяют частоту или период этих колебаний и по ним судят о температуре, уровне, составе и молекулярном весе контролируемой среды.
Недостатками способа являются неудовлетворительная точность, которая лимитируется добротностью резонатора, достаточно большое время измерения, т.к. необходимо настраиваться на характерную частоту; низкая помехоустойчивость, т.к. случайный резонансный сигнал воспринимается как полезный.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности, уменьшение времени измерения, повышение помехоустойчивости.
Данный технический результат достигается тем, что в способе определения физических параметров газожидкостных систем, заключающемся в регистрации акустических колебаний внутри резонансной трубки, частично погруженной в жидкость, преобразовании их в электрический сигнал и получении информации об уровне жидкости, температуре газожидкостной системы, молекулярном весе и составе газа в системе, после преобразования акустических колебаний в электрический сигнал получают спектральную характеристику этого сигнала, определяют частоту следования резонансных пиков в спектре, задают эталонное значение частоты следования резонансных пиков, сравнивают ее с определяемой частотой следования резонансных пиков и рассчитывают параметры системы по зависимостям
где L уровень жидкости, м;
Lэт эталонное значение уровня жидкости,м;
T частота следования резонансных пиков в спектре, с;
Tэт эталонное значение частоты следования резонансных пиков в спектре, с;
θ температура жидкости, К;
qэт эталонное значение температуры жидкости,К;
M молекулярный вес газа;
Mэт эталонное значение молекулярного веса газа.
где L уровень жидкости, м;
Lэт эталонное значение уровня жидкости,м;
T частота следования резонансных пиков в спектре, с;
Tэт эталонное значение частоты следования резонансных пиков в спектре, с;
θ температура жидкости, К;
qэт эталонное значение температуры жидкости,К;
M молекулярный вес газа;
Mэт эталонное значение молекулярного веса газа.
Известно устройство для определения температуры, давления, плотности текучей среды [1] содержащее вибратор с чувствительным элементом, одна поверхность которого принимает эталонное давление, а другая обращена к измеряемой среде; пьезодатчик, установленный на вибраторе, воспринимает колебания и через усилитель выдает сигнал с тремя модами; блок операционной обработки по сигналу на входе, соответствующему собственной частоте колебаний вибратора, определяет температуру, плотность, давление текучей среды.
Известно устройство для определения физических параметров жидкости, содержащее трубчатый резонатор, в котором установлен приемно-передающий блок в виде обратимого мембранного микрофона, который является одним плечом мостового генератора синусоидального напряжения, выход которого подключен к схеме измерения периода колебаний. [2]
Недостатками прототипа являются низкая точность и длительность измерения из-за необходимости настройки моста для его уравновешивания в широком диапазоне частот и погрешности аппаратуры, влияющей на измерение периода колебаний, недостаточная помехоустойчивость.
Недостатками прототипа являются низкая точность и длительность измерения из-за необходимости настройки моста для его уравновешивания в широком диапазоне частот и погрешности аппаратуры, влияющей на измерение периода колебаний, недостаточная помехоустойчивость.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности и уменьшение времени определения физических параметров газожидкостной системы, увеличение помехоустойчивости.
Данный технический результат достигается тем, что в устройстве определения физических параметров жидкости, содержащем резонансную трубу и установленный внутри нее приемник акустических колебаний, введены усилитель, блок измерения частоты следования резонансных пиков в спектре, задатчик эталонного значения частоты следования резонансных пиков в спектре, блок сравнения и операционный блок, причем вход усилителя соединен с выходом приемника акустических колебаний, а его вход подключен к первому входу блока сравнения через блок измерения частоты следования резонансных пиков в спектре, выход задатчика эталонного значения частоты следования резонансных пиков в спектре подключен к второму входу блока сравнения, а выход блока сравнения подключен к входу операционного блока.
Ha фиг.1 показано устройство для определения физических параметров жидкости; на фиг.2 представлены 9 спектр А акустических колебаний; 10 - кепстр мощности G акустических колебаний.
Устройство содержит резонансную трубу 1, погруженную в жидкость 8, в резонансной трубе размещен приемно-передающий блок 2, выход которого через усилитель 3 подключен на вход 4, выходы блока измерения частоты следования резонансных пиков в спектре 4 и задатчика эталонного значения частоты следования резонансных пиков 5 подключены к входам блока сравнения 6, выход которого связан с входом операционного блока 5.
По предлагаемому способу и устройству в газовом столбе внутри трубчатого резонатора возбуждают и регистрируют (или просто регистрируют собственные акустические колебания, которые всегда присутствуют при наличии внешних шумов и вибрации) с помощью приемно-передающего блока 2 акустические колебания.
Зарегистрированные с помощью приемно-передающего блока 2 колебания усиливаются усилителем 3 и поступают на вход блока измерения частоты следования резонансных пиков в спектре 4, где определяется частота следования резонансных пиков T ( см. кривую 10 кепстра мощности G на фиг.2; кепстр мощности это спектр импульса, форма которого является логарифмом спектра мощности сигнала). Аргумент кривой 10 имеет размерность времени и max приходится на характерную величину времени T, соответствующую частоте следования резонансных пиков.
Далее сигнал, соответствующий частоте T, поступает из блока измерения частоты следования резонансных пиков в спектре 4 на вход блока сравнения 6, на второй вход которого поступает сигнал от задатчика эталонного значения частоты следования резонансных пиков 5, соответствующий эталонному значению Tэт частоты следования резонансных пиков, а уже с блока сравнения 6 величина (T/Tэт) поступает на вход операционного блока 7, где вычисляются параметры газожидкостной системы по вышеприведенным зависимостям.
Приемно-передающий блок 2 может быть выполнен в случае регистрации собственных колебаний в виде приемного устройства, например чувствительного микрофона или гидрофона.
В случае возбуждения колебаний блок 2 может быть выполнен, например, в виде источника импульсного давления, запитывающегося от генератора широкополосных сигналов, в качестве которого может быть использован генератор случайного шума 1045 фирмы Брюль и Къер (Каталог фирмы; 1986 г.)
В качестве блока измерения частоты следования резонансных пиков может быть использован анализатор периодических составляющих в спектре сигналов 2034 фирмы Брюль и Къер (Каталог фирмы; 1986 г.).
В качестве блока измерения частоты следования резонансных пиков может быть использован анализатор периодических составляющих в спектре сигналов 2034 фирмы Брюль и Къер (Каталог фирмы; 1986 г.).
В качестве задатчика эталонного значения частоты следования может быть использовано любое запоминающее устройство либо измеритель частоты следования резонансных пиков в трубчатом резонаторе с известными параметрами.
Блок сравнения и операционный блок могут быть выполнены в виде процессоров.
Claims (2)
1. Способ определения физических параметров газожидкостной системы, заключающийся в регистрации акустических колебаний внутри резонансной трубки, частично погруженной в жидкость, преобразовании их в электрический сигнал и получении информации об уровне жидкости, температуре газожидкостной системы, молекулярном весе и составе газа в системе, отличающийся тем, что после преобразования акустических колебаний в электрический сигнал получают спектральную характеристику этого сигнала, определяют частоту следования резонансных пиков в спектре, задают эталонное значение частоты следования резонансных пиков в спектре и сравнивают его с определяемой частотой следования резонансных пиков в спектре, рассчитывают параметры системы по зависимостям
L = Lэт• T/Tэт;
М/Мэ т (Т/Тэ т)2,
где L уровень жидкости;
Lэ т эталонное значение уровня жидкости;
Т частота следования резонансных пиков в спектре;
Тэ т эталонное значение частоты следования резонансных пиков в спектре;
θ - температура жидкости и газа;
θэт- эталонное значение температуры жидкости и газа;
М молекулярная масса газа;
Мэ т эталонное значение молекулярной массы газа.
L = Lэт• T/Tэт;
М/Мэ т (Т/Тэ т)2,
где L уровень жидкости;
Lэ т эталонное значение уровня жидкости;
Т частота следования резонансных пиков в спектре;
Тэ т эталонное значение частоты следования резонансных пиков в спектре;
θ - температура жидкости и газа;
θэт- эталонное значение температуры жидкости и газа;
М молекулярная масса газа;
Мэ т эталонное значение молекулярной массы газа.
2. Устройство для определения физических параметров газожидкостной системы, содержащее резонансную трубку и установленный внутри нее приемник акустических колебаний, отличающееся тем, что в него введены усилитель, блок измерения частоты следования резонансных пиков в спектре, задатчик эталонного значения частоты следования резонансных пиков в спектре, блок сравнения и операционный блок, причем вход усилителя соединен с выходом приемника акустических колебаний, а его выход подключен к первому входу блока сравнения через блок измерения частоты следования резонансных пиков в спектре, выход задатчика эталонного значения частоты следования резонансных пиков в спектре подключен к второму входу блока сравнения, а выход блока сравнения подключен к входу операционного блока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104141A RU2089860C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104141A RU2089860C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2089860C1 true RU2089860C1 (ru) | 1997-09-10 |
RU96104141A RU96104141A (ru) | 1998-05-20 |
Family
ID=20177622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96104141A RU2089860C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2089860C1 (ru) |
-
1996
- 1996-03-14 RU RU96104141A patent/RU2089860C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Заявка Японии N 60-611, кл. G 01 H 13/00, 1985. 2. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. - Л.: Энергия, 1970, с. 163 - 172. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4383443A (en) | Liquid-level measurement | |
US4325255A (en) | Ultrasonic apparatus and method for measuring the characteristics of materials | |
US6851313B2 (en) | Vibratory level sensor | |
US20020040592A1 (en) | Apparatus for determining and/or monitoring the viscosity of a medium in a container | |
US4329875A (en) | Ultra sensitive liquid level detector and method | |
ATA237790A (de) | Vorrichtung zur bestimmung der dichte von fluessigkeiten und gasen aus der periodendauer eines mit einem praeparat gefuellten schwingers | |
US5099691A (en) | Method for measuring length, and apparatus for implementing the method | |
RU2089860C1 (ru) | Способ определения физических параметров газожидкостной системы и устройство для его осуществления | |
US6079266A (en) | Fluid-level measurement by dynamic excitation of a pressure- and fluid-load-sensitive diaphragm | |
RU2089859C1 (ru) | Способ определения физических параметров газожидкостных систем и устройство для его осуществления | |
EP0502197A4 (en) | Method and device for determining physical state parameters of a medium | |
RU2115116C1 (ru) | Способ контроля состава газовой смеси и жидких сред (варианты) | |
RU2029265C1 (ru) | Способ определения физических параметров состояния среды | |
SU1599711A1 (ru) | Вибрационный датчик в зкости | |
RU56637U1 (ru) | Акустический газоанализатор | |
SU1437772A1 (ru) | Способ определени концентрации свободного газа в газожидкостной среде и устройство дл его осуществлени | |
EP0070334B1 (en) | Liquid-level measurement | |
RU2688883C2 (ru) | Акустический детектор текучей среды и способ его применения | |
JPH0126017B2 (ru) | ||
SU721678A1 (ru) | Способ определени двух компонент механических колебаний конструкций и устройство дл его осуществлени | |
RU2045024C1 (ru) | Твердомер | |
RU1140571C (ru) | Способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью | |
RU80011U1 (ru) | Акустический газоанализатор | |
SU1702542A1 (ru) | Устройство дл измерени характеристик сжимаемости жидкости в камере | |
RU2079819C1 (ru) | Ультразвуковой уровнемер |