SU1226279A1 - Ультразвуковое устройство дл контрол параметров жидкостей - Google Patents

Abstract

Ультразвуковое устройство дл  контрол  параметров жидкостей предназначено дл  измерени  скорости ультразвука, плотности и изотермической сжимаемости и может быть использовано в молекул рной физике и физической химии дл  исследовани  свойств вещества, в химической промьшшенности дл  контрол  технологических процессов с использованием экспресс-анализа. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повышение производительности контрол  за счет уменьшени  времени измерений. Генератор синусоидальных сигналов, генератор импульсов и модул тор формируют радиосигнал и возбуждают электроакустический преобразователь. Сигналы с преобразовател  проход т через исследуемую жидкость и принимаютс  вторым электроакустическим преобразователем . Формирователь строба формирует пр моугольный нмпульс, который поступает на управл ющий вход временного селектора в момент прихода акустического импульса на преобразователь . Сигнал с временного селектора нормализуетс  с помощью пикового детектора, фильтра низких частот и амплитудного дискриминатора. Число пульсаций на выходе амплитудного дискриминатора подсчитываетс  счетчиком и регистрируетс  регистратором , который запускаетс  ключом с задержкой первой линии задержки. С задержкой второй линии задержки открьгеаетс  второй ключ и снова запускаетс  регистратор и регистрируетс  значение давлени  камеры с датчика давлени . С задержкой третьей линии задержки откры - ваетс  третий ключ и в регистраторе регистрируетс  текущее значение . перемещени  поршн . При непрерывном плавном повьппении давлени  регистрируетс  давление и величина перемещени , которые используютс  ; дл  расчета скорости ультразвука, плотности и сжимаемости исследуемой жидкости. Задержка сигналов в лини х задержки меньше общего времени измерений и не вли ет на точность измерений. 1 ил. о (Л с ю

Description

1I

Изобретение относитс  к ультразвуовым измерительным устройствам и ожет быть использовано дл  контро  параметров жидкостей под давлеием: скорости ультразвука. плотности и сжимаемости.

Цель изобретени  - расширение ункциональных возможностей и повышение производительности контрол  за счет уменьшени  времени измерени .

- На чертеже изображена блок-схема ультразвукового устройства дл  кСнт- рол  параметров жидкостей.

Устройство содержит камеру 1 высокого давлени , состо щую из корпуса 2 с первым электроакустическим преобразователем 3 и расположенного в нем поршн  А, последовательно соединенные генератор 5 синусоидальных сигналов и модул тор 6, выход которого соединен с первым электроакустическим преобразователем 3, последовательно соединенные приемник 7 и менной селектор 8, последовательно соединенные генератор 9 импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом модул тора 6, и формирователь 0 строба, выход которого соединен с управл ющим входом временного селектора 8, последовательно соединенные фазовращатель 1, вход которого соединен с выходом генератора 5 синусоидальных сигналов , аттенюатор 12, выход которого соединен с входом приемника 7 и счетчик 13.

Кроме того, устройство содержит акустически св занные толкатель 14 поршн  4 и второй электроакустический преобразователь 15j соединенные с входом приемника 7j формирователь 16 импульсов, вход которого соединен с выходом формировател  10 строба, регистратор 17, три ключа 18 - 20, выходы которых соединены с входом регистратора 17, последовательно соединенные пиковый детектор 21 , пер- вый вход которого соединен с выходом временного селектора 8, а второй вход - с выходом формировател  16 импульсов, фильтр 22 низких частот, амплитудный дискриминатор 23, первую 24, вторую 25 и третью 26 линии задержки , выходы которых соединены с управл ющими входами соответственно первого 18, второго 19 и третье- го 20 ключей, и управл ющим входом

262792

регистратора 17, датчики давлени  переме1це1 и  28, выходы которых соединены соответственно с входами второго 19 и третьего 20 ключей.

Г) Выход амплитудного дискриминатора 23 соединен с входом счетчика 13, выход которого соединен с входом первого ключа 18. Корпус 2 камеры 1 выполнен в виде стакана, снабжен10 ного уплотнением 29 дл  герметизации зазора 30 между поршнем 4 и корпусом 2. Толкатель 4 и поршень 4 выполнены монолитно и СПЛОШНЬЕМИ, слуг жат звукопроводом и предназначены

15 дл  создани  давлени  в камере 1. Устройство работает следующим образом.

В корпус 2 камеры 1 заливают исследуемую жидкость 31, ввод т в

20 корпус 2 поршень 4 так, чтобы в пространство под поршнем 4 не попал воздух. Устанавливают поршень 4 со- осно корпусу 2, после чего герметизируют зазор 30 между корпусом 2 и

25 поршнем 4 с помощью уплотнени  29, которое может быть выполнено из набора латунных и фторопластовых колец, сжимаемых ввинчивающейс  в корпус 2 гайкой (не показана).

30 Камера 1 устанавливаетс  в гидро- пресс (не показан с возможностью передачи усили  через толкатель 14 на поршень 4 дл  создани  давлени  в исследуемой жидкости.

JC С помощью генератора 5 синусои-;

дальных сигналов, генератора 9 импульсов и модул тора 6 формируют радиосигнал , который подают на первый электроакустический преобразователь

40 3. Последний излучает в исследуемую .жидкость 31 ультразвуковые импульсы, которые проход т через поршень 4, толкатель 14 поршн  и воспринимаютс  вторым электроакустическим преобразо45 вателем 15, сигнал с которого пос- TynaieT на вход приемника 7. На вход последнего подают сигнал с генератора 5 синусоидальных импульсов через фазовращатель 11 и аттенюатор 12.

-лО Устанавливают исходное давление (Рд) и с помощью фазовращател  11 и аттенюатора 12 добиваютс  того, чтобы сигналы, поступающие на вход приемника 7, были в противофазе и

55 равны по амплитуле. При этом на выходе приемника 7 в моменты прихода акустических импульсов на второй электроакустический преобразователь

15 получают сигнал, близкий по амплитуде к нулю.

Формирователь 10 строба, запускаемый генератором 9 импульсов, Формирует пр моугольный импульс - (строб), который подаетс  на управл ющий вход временного селектора 8 момент прихода акустического импульса на второй электроакустический преобразователь 15. На выходе временного селектора 8 получают сигнал с амплитудой, близкой к нулю. Счетчик 13 устанавливают в нуль, по ле чего приступают к измерени м. С помощью гидропроцесса плавно увеличивают давление в исследуемой жидкости, что приводит к изменению скорости ультразвука (длины волны) в исследуемой жидкости и, следовательно , к изменению фазы сигнала на выходе второго электроакустического преобразовател  15. Это вызывает пульсации амплитуды сигнала на выходе временного селектора 8, сигнал с которого нормализуетс  с помощью пикового детектора 21 , сЬил1зТра 22 низких частот и амплитудного дискри минатора 23. Сброс пикового детектора 21 осуществл етс  формирователем 16 импульсов по переднему фронт сигнала формировател  10 строба.

Число пульсаций, получаемых на выходе амплитудного дискриминатора 23, подсчитывают счетчиком 13. С приходом каждого очередного импульса на счетчик 13 с задержкой, определ емой первой линией 24 задержки, открываетс  первый ключ 18 и запускаетс  регистратор 17, Текущее значние счета с выхода счетчика 13 регистрируетс  регистратором 17.

С задержкой, определ емой второй линией 25 задержки, открываетсй второй ключ 19 и снова запускаетс  регистратор 17. В результате регистрируетс  текущее значение Р давлени , информаци  о котором поступает с датчика 27 давлени , св занного с камерой 1.

Наконец, с задержкой, определ емой третьей линией 26 задержки от-г крываетс  третий ключ 20 и запускаес  регистратор 17. При этом регистрируетс  текущее значение дх перемещени  порщн  4 с толкателем 14 под действием сжимающего усили . Информаци  поступает с выхода датчика 28 перемещени , св занного с камерой 1.

226279

При поступлении очередного импульса на вход счетчика 13 описанный процесс повтор етс .

Таким образом, при непрерывном 5 плавном повьшении давлени  получают р д измеренных значений 1,2,...п и соответствующие им значени  Р , Р, ,Pf, и дх,, дх2,...лх„. Задержка сигналов в лини х 24 - 26 10 задержки много меньше общего времени измерений и не вли ет на точность.

Значени  искомых параметров жидкости: скорости ультразвука (С), плотности (р ) сжимаемости (Р), (5 определ ютс  по формулам

ТГ

J-0 i . I.

20

PoLo

Ppn° L«

n-U-i 2 РП-РПМ

(2J

(3)

30

где L,

- a + b P

(A)

b

5

0

f - частота ультразвука; Cp и С - скорость ультразвука при давлении РП и

исходном давлении Р, ;

о

5соответственно;

Lg - высота столба исследуемой жидкости при давлени х Р.. и Р соотЧ о ветственно;

-плотность жидкости при давлени х Р,, и Р соответственно;

-показание датчика перемещени  при давлении Рд ;

-коэффициенты,значени  которых определ ют из . градуировочных измерений одного из параметров, например р , в жидкости с известной зависимостью Р 9 (Р).

РРп Р

а и b

Значение коэффициентов определ ют, реша  систему уравнений (2) и (4). Использование предлагаемого изобретени  обеспечивает преимущества, заключающийс  в расширении функциональных возможностей и уменьшении

5 .

времени измерени . За один цикл увеличени  давлени  в исследуемом интервале давлени  получают информаицю о зависимости от давлени  скорости ультразвука, плотности и изотермической сжимаемости.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковое устройство дл  контрол  параметров жидкостей, содержащее камеру высокого давлени , /состо щую из корпуса с первЫм электроакустическим преобразователем и расположенного в нем поршн  последовательно соединенные генератор синусоидальных сигналов и модул тор, выход которого соединен с первым электроакустическим преобразователем , последовательно соединенные приемник и временной селектор, последовательно соединенные генератор импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом модул тора, и формирователь строба, выход которого соединен с управл ющим входом временного селектора, последовательно соединенные фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора синусоидальных сигналов, аттенюатор выход которого соединен

   2796

   с входом приемника, и счетчик, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  производи- тельности контрол , оно снабжено вторьсм электроакустическим преобразователем , расположенным на поршне и соединенным с входом приемника, формирователем импульсов, входом

   подключенньм к выходу формировател  строба, регистратором, трем  ключами, вькоды которых соединены с входом регистратора, последовательно соединенными пиковым детектором , первым входом подключенным к выходу временного селектора, вторым входом к выходу формировател  импульсов , фильтром низких частот, амплитудным дискриминатором, первой, второй и третьей лини ми задержки, выходы которьк соединены с управл ющими входами соответственно первого, второго и третьего ключей, и управл ющим входом регистратора, датчиком давлени  и датчиком перемещени , выходы которых соединены соответственно с входами второго и третьего ключей, выход амплитудного дискриминатора соединен с входом счетчика

   выход которого соединен с входом первого ключа.