SU1328745A1

SU1328745A1 - Apparatus for measuring integrity of liquid flow

Info

Publication number: SU1328745A1
Application number: SU864039482A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Козлов; Алексей Иосафович Удалов
Original assignee: Войсковая Часть 11284
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1987-08-07

Abstract

Изобретение относитс к области Измерительной техники и приборостроени и может быть использовано в различных отрасл х промышленности дл измерени сплошности потока жидкости. Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение числа измер емых параметров. Устройство содержит направл ющую с последовательно установленными на ней призмами, одна бокова грань каждой призмы соединена посредством волоконно-оптического световода с источником излучени , га - с фотоприемником. Сплошность потока жидкости измер етс следующим образом. Стабилизированный свет излучателей подводитс к призмам с помощью волоконно-оптических световодов . В случае отсутстви газовых пузырьков в потоке жидкости в призмах имеет место нарушение полного внутреннего отражени . При по влении пузырька (пузырьков) в потоке жидкости и столкновении его с призмой световой поток испытывает изменение внутреннего отражени и соответственно измен етс световой поток, попадающий на фотоприемник (фотоприемники).Электрические сигналы от фотоприемников через усилители суммируютс на общем дл всех фотоприемников суммирующем устройстве, которое соединено с индикаторным устройством, отображающим информацию о количестве газовых пузырьков в потоке жидкости. Кроме того , с помощью пороговых устройств происходит селекци величин электрических сигналов, соответствующих определенным диаметрам газовых пузырь- ков и возможным фазовым состо ни м исследуемой жидкости. 1 ил. (ЛThe invention relates to the field of Measuring equipment and instrumentation and can be used in various industries to measure the continuity of the fluid flow. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements and the expansion of the number of measured parameters. The device contains a guide with prisms arranged in series with it, one side face of each prism is connected by means of a fiber-optic light guide with a radiation source, and ha is connected with a photodetector. The continuity of the fluid flow is measured as follows. The stabilized light from the emitters is supplied to the prisms using fiber optic light guides. If there are no gas bubbles in the fluid flow in the prisms, the violation of total internal reflection occurs. When a bubble (bubbles) appears in the fluid flow and collides with a prism, the luminous flux undergoes a change in internal reflection and, accordingly, the luminous flux falling on the photodetector (s), the photodetectors through amplifiers are summed by the totalizer for all photodetectors, which is connected to the indicator device that displays information about the number of gas bubbles in the fluid flow. In addition, with the help of threshold devices, the values of electric signals are selected that correspond to specific diameters of gas bubbles and possible phase states of the liquid under study. 1 il. (L

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных отрасл х промьппленности дл измерени сплошности потока.The invention relates to measurement technology and instrumentation and can be used in various industrial fields to measure flow continuity.

Цель изобретени - повышение точности измерени сплошности потока жидкости и расширение числа измер емых параметров.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the continuity of the fluid flow and expand the number of measured parameters.

На чертеже показано устройство дл измерени сплошности потока жидкости.The drawing shows a device for measuring the continuity of a fluid flow.

Устройство содезэжит направл ющую 1 с Последовательно установленными на ней призмами 2. Одна бокова грань каждой призмы соединена посредством одного из жгутов передающего волоконно-оптического световода 3 с источником 4 излучени , друга бокова граньThe device sozazhit guide 1 with successively installed on it the prisms 2. One side face of each prism is connected through one of the harnesses of the transmitting fiber-optic light guide 3 with the source 4 radiation, the other side face

каждой призмы оптически св зана через один из жгутов прие1 ного волоконно-оптического световода 5 с одним из элементов фотоприемника 6, Все элементы фотоприемника через соответствующие усилители 7 соединены с по- роговыми элементами 8 и общим сумматором 9 с индикатором 10. J .each prism is optically coupled through one of the bundles of the receiving optical fiber 5 to one of the elements of the photodetector 6. All elements of the photoreceiver are connected to the threshold elements 8 and the common adder 9 with the indicator 10 through the appropriate amplifiers 7. J.

Выходы всех пороговых элементов 8Outputs of all threshold elements 8

соединены с суммирующим устройством 11, которое, в свою очередь, соедине- но с индикаторным устройством 12.Сум- матор 13 (вход щий в состав суммирующего устройства 11) и индикатор 14 (вход щий в состав индикаторного устройства 12) служат дл определени уровн жидкости в трубопроводе 15. На чертеже показано поперечное сечение трубопровода, направление потока жидкости перпендикул рно плоскости чертежа .connected to the summing device 11, which, in turn, is connected to the indicator device 12. The totalizer 13 (included in the summing device 11) and the indicator 14 (included in the indicator device 12) serve to determine the level of the liquid in the pipeline 15. The drawing shows a cross-section of the pipeline, the direction of fluid flow perpendicular to the plane of the drawing.

Сущность изобретени заключаетс в том, что призмы, представл ющие собой чувствительный элемент, гипоте- нузными гран ми обращены перпендикул рно потоку жидкости, в случае от- сутстви газовых пузырьков в потоке жидкости в призмах имеет место нарушение полного внутреннего отражени . При по влении пузырька (пузырьков) газа в потоке жидкости и столкнове- ни его с призмой световой поток от источника излучени , проход по волоконно-оптическому световоду, испытывает изменение внутреннего отражени на гипотенузной грани призмы и, соот- ветственно, измен етс световой поток , попадающий на фотоприемник.The essence of the invention is that the prisms, which are a sensing element, are turned by hypotensive faces perpendicular to the fluid flow, in the absence of gas bubbles in the fluid flow in the prisms there is a violation of the total internal reflection. When a bubble (bubbles) of gas appears in the fluid flow and collides with a prism, the luminous flux from the radiation source, the passage through the fiber-optic fiber, undergo a change in the internal reflection on the hypotenuse edge of the prism and, accordingly, the luminous flux changes falling on the photodetector.

Зависимость отраженного светового потока от диаметра пузырьков представQThe dependence of the reflected light flux on the diameter of the bubbles

с with

00

5 five

0 5 00 5 0

5 0 g 5 0 g

л ет собой изменение отражательной способности на границе двух оптических сред, разделенных тонким зазором переменной величины (газовые пызурь- ки различного диаметра).This is a change in reflectivity at the boundary of two optical media separated by a thin gap of variable size (gas pulsures of different diameters).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Стабилизированный свет источника 4 подводитс к призмам 2 с помощью жгутов волоконно-оптического световода 3. В случае отсутстви гаэовых пузырьков в потоке жидкости в призмах 2 имеет место нарушение полного внутреннего отражени . При по влении пызурька (пузырьков) в потоке жидкости и столкновении его с призмой 2 световой поток испытывает изменение внутреннего отражени и соответственно измен етс световой поток , -попадающий на фотоприемник 6. Электрические сигналь от элементов фотоприемника 6 через усилители 7 суммируютс на общем дл всех фотоприемников сумматоре 9, которьй соединен с индикаторным устройством 10, отображающим информацию о количестве газовых пузырьков в потоке жидкости,The stabilized light of the source 4 is supplied to the prisms 2 by means of fiber optic bundles 3. In the absence of gae bubbles in the fluid flow in the prisms 2, the total internal reflection is disturbed. When pisur (bubbles) appear in the fluid flow and collide with prism 2, the luminous flux undergoes a change in internal reflection and the luminous flux changes accordingly, falling on the photodetector 6. The electrical signal from the elements of the photoreceiver 6 through the amplifiers 7 are summed up on the total for all photodetectors an adder 9, which is connected to the indicator device 10, which displays information about the number of gas bubbles in the fluid flow,

Параллельно электрические сигналы с усилителей 7 подаютс на.пороговые элементы 8, где и происходит се- лекци величин электрических сигналов с их последующим суммированием в устройствах 11 и 13. На соответствующем суммирующему устройству 11 индикаторном устройстве 12 отображаетс информаци о количестве газовых пузырьков определенных диаметров в потоке жидкости . Пороговое устройство 7 каждого фотоприемника, соединенное с суммирующим устройством 13 и соответствующим ему индикаторным устройством 14, служит дл отслеживани границы раздела двух фаз в трубопроводе 15 с исследуемой жидкостью.In parallel, electrical signals from amplifiers 7 are sent to threshold elements 8, where the selection of electrical signals is carried out, followed by summation in devices 11 and 13. Information on the number of gas bubbles of certain diameters in the stream is displayed on the corresponding summing device 11. fluid. The threshold device 7 of each photodetector, connected to the summing device 13 and the corresponding indicator device 14, serves to monitor the interface between the two phases in the pipeline 15 with the liquid under study.

Повышение точности измерени достигаетс за счет того, что пространственна модул ци света однозначно соответствует количеству газовых пузырьков, претерпевших столкновение с чувствительным элементом, а также за счет ртсутстви вли ни размеров трубопровода, скорости потока, прозрачности жидкости и др. на чувствительный элемент.The increase in measurement accuracy is achieved due to the fact that the spatial modulation of light unambiguously corresponds to the number of gas bubbles that have collided with the sensitive element, as well as due to the influence of the dimensions of the pipeline, the flow rate, the transparency of the liquid, etc. on the sensitive element.

Расширение числа измер емых параметров достигаетс тем, что кроме измерени общего количества газовых пузырьков и их селекции по диаметрамThe expansion of the number of measured parameters is achieved by the fact that in addition to measuring the total number of gas bubbles and their selection by diameter

отслеживаетс граница раздела двух фаз в трубопроводе с исследуемой жидкостью.the interface between the two phases in the pipeline and the liquid under investigation is monitored.

ФормулFormulas

изобретеinventing

н и n and

Устройство дл измерени сплошности потока жидкости, включающее источник излучени , оптически св занный че через передающий и приемный волоконно-оптические световоды с фотоприемником , соединенным с регистрирующей системой, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений и расширени числа измер емых параметров, оно дополнительно содержит направл ющую с последовательно установленными на ней п призмами, фотоприемник выполнен в виде линейки из п независимых элементов, передающий и приемный волоконно-оптические световоды содержат по. п независимых друг от друга световодных жгутов.A device for measuring the continuity of a fluid flow, including a radiation source, optically coupled through a transmitting and receiving optical fiber with a photodetector connected to a recording system, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and expand the number of measured parameters, it additionally contains a guide with successively installed on it prisms, a photodetector made in the form of a line of n independent elements, transmitting and receiving fiber-optical luminous dy contain po. n independent light guide harnesses.

5five

00

причем перва бокова грань каждой призмы оптически св зана через один из жгутов передающего световода с источником излучени , втора бокова грань каждой призмы оптически св зана через один из жгутов приемного световода с одним из элементов фотоприемника ,а гипотенузные грани всех призм ориентированы перпендикул рно вектору скорости потока жидкости, при этом регистрирующа система содержит п усилителей, п пороговых элементов, суммирующее устройство, соединенное с индикаторным устройством, общий сумматор с индикатором, причем каждый из элементов фотоприемника соединен с соответствующим пороговым элементом через ; соответствующий усилитель , выходы пороговых э лемен- тов соединены с суммирующим устройством , а выходы всех усилителей - с общим сумматором с индикатором .the first side face of each prism is optically coupled through one of the transmitting fiber harnesses to the radiation source, the second side face of each prism is optically coupled through one of the receiving fiber leads to one of the photodetector elements, and the hypotenuse faces of all prisms are oriented perpendicular to the flow velocity vector fluid, while the recording system contains n amplifiers, n threshold elements, a summing device connected to the indicator device, a common adder with an indicator, each th element of the photodetector is connected to the respective threshold element through; the corresponding amplifier, the outputs of the threshold elements are connected to a summing device, and the outputs of all amplifiers are connected to a common adder with an indicator.

ИAND

Редактор П. ГерешиEditor P. Geresi

-ОН -дИ-ON -DI

iciMiciM

Составитель В. КалечицCompiled by V. Kalechits

Техред М.Ходанич Корректор Г. РешетникTehred M. Khodanich Proofreader G. Reshetnik

VV

1515

Заказ 3479/47Тираж 776ПодписноеOrder 3479/47 Circulation 776 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

Claims

Claim

A device for measuring the continuity of a fluid flow, including a radiation source, optically coupled through; through a transmitting and receiving optical fiber with a photodetector connected to a recording system, characterized in that, in order to increase the accuracy of -j measurements and expand the number of measured parameters, it further comprises a guide with η prisms sequentially mounted on it, the photodetector is made in the form a line of η independent elements, the transmitting and receiving optical fibers contain. η independent from each other light guide bundles, the first side face of each prism being optically connected through one of the harnesses of the transmitting fiber to the radiation source, the second side face of each prism is optically connected through one of the harnesses of the receiving fiber to one of the photodetector elements, and the hypotenuse faces of all the prisms > oriented perpendicular to the fluid flow velocity vector, while the recording system contains η amplifiers, η threshold elements, a summing device connected to an indicator device Twomey, shared indicator adder, each of the photodetector elements connected to the corresponding threshold element through; corresponding amplifier, the outputs of all threshold elements are connected to a summing device, and the outputs of all amplifiers are connected to a common adder with an indicator.

Tehred M. Khodanich

Proofreader G. Reshetnik