1
..:. Изобретение относитс к измерительной технике и может быть испол эовано дл измерени количества не растворённого газа в жидкости при эксплуатации различных систем - гид равлических, топливных, охлаждени и других; Известен .способ измерени конце трации нерастворенного газа в жидкости , заключакщийс в генерировании акустической волны на частоте, превышающей резонансную частоту са мых мелких пузырьков, прозвучивании исследуемой среды, регистрации волны, прошедшей через нее, и последующем сравнении величин сигнало прошедших различное рассто ние в жидкости, и определении концентрации . нерастворенного газа в жидкост по изменению коэффициента затухани О. Недостатком известного способа вл етс зависимость результатов измерени от размеров пузырьков (при одной и той же их концентрации ), что приводит к большой погреш ности определени объемной концентрации нерастворенного газа. Наиболее близким к изобретению вл етс способ измерени концентрации нерастворенного газа в жидкости , заключахнцийс в том, что исследуемую жидкость облучают акустическими колебани ми на двух часто тах, щ е8ышающшс резонансную частоту наименьвих по размеру пузырьков газа. |0 наличии газа в жидкости суд т по уровню рассе нного жидкостью сигнала, измеренного на разностной частоте этих колебашсй 2 Однако этот способ дает большую погрешность из1 1ерею1Я при определении концентрации газа в жидкости np одновременном наличии в ней пузьфьков газа различных размеров. Цель изобретени - повышение точ ности измерений концентра цш нераст воренного газа в жидкости с пузырьками различных размеров. Поставленна достигаетс тем, что согласно способу измерени концентрации нерастворенного газа в жидкости, заклмщающемус в том, что исследуемую жидкость облучают акустическими колебани ми на двух частотах, превышаю1чих резонансную частоту наименьших по размеру пузырьков газа, первую частоту , аку тических колебаний выбирают в 1,1-1,5 раза большей резонансной частоты указанных пузырьков газа в жидкости, а вторую частоту ij акус1:ических колебаний - большей первой частоты-f, не менее, чем в 1,7 раза, дл каждой частоты 1, и ij определ ют затухание колебаний и отношение К этих затуханий, а.по тарировочному графику М- (К) определ ют значение поправочного коэффициента М/, с учетом значени которого определ ют концентрацию нерастворенного газа в жидкости по затуханию колебаний на второй частоте 2 Сущность способа заключаетс в следующем. Известно, что затухание звука, вносимое пеленой пузырьков одного размера и выраженное в децибелах, определ етс выражением Р 20eg- 20.0,434-n-de-r J (1) где РО - амплитуда звуковых колебаний , прошедших исследуемую среду без пузырьков; Ч - амплитуда звуковых колебаний , прошедших рассто ние по области, содержащей пузырьки со средней плотностью распределени п в единице объемаj поперечное сечение затухани энергии пузырьком Сз. Из выражени (1) видно, что затухание звука пропорционально количеству пузырьков К п- г и поперечному сечению затухани d , которое определ етс следующим вьфажением; 41 Я{8| 1 la/l-O+S -радиус пузырьков,-резонансна частота пузырька , - частота акустических ко- лебаний, - посто нна затухани , 2 г - волновой коэффициент; 1 - длина волны акустических колебаний. Из выражени (2) следует, что при фиксированной частоте i«fo поперечное сечение затухани jg нз-; мен етс пропорционально изменению радиуса пузырька R , в то врем как количество пузырьков N При посто нной их объемной концентрации ОС пропорционально 1/R А это означает, что при одинаковой концентрации пузырьков, но отличающих с друг от друга размерами R , затухание звука в среде будет различ ным. Так, например, при изменении радиуса пузырьков в 10 раз затухание звука измен етс на 100 дБ, вследствие чего по вл етс больша ошибка измерени . Из выражени (2) следует также, что при неизменном радиусе пузырька R зависимость dg от частоты акустических колебаний носит нелинейный характер, что и положено в основу описанного мето да измерени , при котором один и тот же объем жидкости прозвучивают на двух разных частотах. При этом одну частоту акустических колебани if вьй}ирают близкой к максимальной резонансной частоте пузырьков, а другую ij - значительно вьше. Прозвучивание одного и того же объема жидкости позвол ет считать рассто ние г и количество пузырьков N дл каждой частоты одинаковыми . в этом случае изменение амплиту да звуковых колебаний дл каждой ч тоты и отношение К затуханий коле баний можно записать в иде Рв1 гОВ у-20-0.434. N.de,j 20eg-px20.0,4M-M б„-, ФЗначение К при изменении радиу са пузырьков R (при фиксированных частотах 1 и i ) не остаетс пос то нным, а мен етс определенным - с уменьшением радиуса пу зырька отношение увеличиваетс . При этом каждсжу размеру пузьфьков соот ветствует вполне конкретное значение отношени К, Следовательно, измен затухание звука дл каж{1ой частоты акустических колебаний и определ отношение К затуханий, с помсэдью зависимости ) можно определить размер пузырьков, присутствую1чкх в жидкости. Дл корректировки измеренного затухани звука на частоте ,ij в соответствии с размерами пузырьков R ввод т поправочный коэ41фициент М, который наход т по тарировочному графику М f ();) и измеренному значению отношени . Измеренное затухание звука На частоте 1 « по которому определ ют концентрацию нерастворенного газа в жидкости, умножшот на найденный коэффициент М. Практически поправочный котффи циент АИ определ ют из услови , чтобы затухание звука дл . любого размера пузырьков при «(: const быпо одинаковым . Этому условию удовлетвор ет соотношеюсе /о М- поперечное сечение затухани , соответствующее произвольно выбранному радиусу пузырька R,, внутри диапазона размеров пузырьков, присутствующих в жидкости; поперечное сечение затухани пузырька с радиусом К-П Таким образе прозвучивание одного и того же объема исследуемой среды на двух разных частотах позвол ет определ ть размер пузырьков в исследуемой среде, а следовательно, и соответствующий им поправоч1ШЙ коэффициент и тем г. значительно снизить погрешность измерени , обусловленную зависимостью затухани звука от размеров пузырьков. При измерении концентрации нерастворенного газа в,жидкости, содержащей пузырьки различных размеров, общее затухание звука равно сумме затуханий, вносимых каждым пузырьком в отдельности . При этом результирующа крива затухани получаетс эквивалентной какому-то одному размеру пузырьков , дл которого и определ ют поправочный коэффициент М по формуле (3). Точность измерений данным слособом зависит от соотношени частот акустических колебаний и резонансных частот пузырьков. Установлено, что максимальна точность измерени обеспечиваетс в случае, если д6полнительное прозвучивание жидкости