SU1390529A1 - Способ определени плотности жидких сред и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  измерени  плотности жидких двухкомпонентных сред радиоизотопным методом. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности определени  плотности путем обеспечени  максимальной чувствительности во всем диапазоне изменени  плотности среды. Измерение интенсивности излучени  N производ т при переменной толщине сло  жидкости d перемещением источника излучени  или детектора. Наход т такую толщину сло , при которой произведение dN максимально, что соответствует максимуму чувствительности схемы измерени , после чего по градуировочным кривым определ ют искомую величину. Устройство дл  осуществлени  способа содержит реверсивный привод перемещени  источника излучени  или детектора , погруженных в исследуемую жидкую среду, счетно-решающий блок и аналоговую схему, обеспечивающую автоматический выбор рассто ни  между источником и детектором, при котором чувствительность измерени  максимальна , что повышает точность определени  плотности. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л со |Х СП S

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, н частности к измерению плотности двухкомпонентных смесей жидкости и диспергированным или растворенным в ней т желым элементам по степени поглощени  исследуемой смесью гамма-излучени , и может быть применено в химической, горнодобывающей , нефт ной и других отрасл х / промьшшенности.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  плотности жидких сред путем обеспечени  максимальной чувствительности схемы из- мерени  интенсивности прошедшего через слой исследуемой жидкости гамма-излучени  во всем диапазоне изменени  плотности.

Интенсивность излучени  N, прошед шего через слой исследуемого вещества толщиной d, плотностью р , определ етс  выражением

N NP exp(-/4-/ d), (1) где N - интенсивность излучени  ис- точника

/У - массовый коэффициент поглощени  излучени  исследуемог материала.

Чувствительность измерений можно определить как

S Ь -/wdN exp(-/y/)d)

Таким образом, чувствительность измерений пропорциональна произведению толщины исследуемого сло  на интенсивность прошедшего через него излучени 

S -- d N.(3)

При изменении толщины сло  эта

величина имеет максимум при

-(О N expC-fMRd) + + -(dNoexp(-Npd)(-|4p) -/HN expC-f pdXl- pd) О,

1-|Mpd 0, d 1//gp. (4) Сущность способа заключаетс  в следующем.

Измен   толщину d сло  жидкости между источником гамма-излучени  и детектором, перемеща  либо детектор, либо источник, измер ют интенсивност прошедшего через слой излучени  N и вычисл ют произведение Nd. Наход т толщину d, при которой произведение Nd максимально, а следовательно, обеспечиваетс  максимум чувствитель- ности измерени . При этом значении d по градуировочным кривым определ ют плотность жидкой среды.

Q

5

0

5

о

5

0

5

0 5

При известных значени х плотностей жидкой матрицы и диспергированном в ней элементе по найденному значению средней плотности смеси определ ют концентрацию элемента в жидкой среде.

На фиг. 1 схематично изображено устройство дл  реализации способа, обеспечивающее автоматический выбор рассто ни  между источником и детектором , соответствующего максимальной чувствительности измерени  плотности исследуемой жидкости среды; на фиг.2- временна  диаграмма распределени  фаз.

Устройство содержит детектор 1 и источник 2 гамма-излучени , помещенные в сосуд 3 с жидкой средой А . Источник 2 излучени  св зан через редуктор 5 с реверсивным приводом 6 (например, электродвигателем), С приводом 6 соединен датчик 7 перемещени . Детектор 1 св зан электрически со схемой 8 измерени  интенсивности излучени  (интенсиметром). Выход схемы 8 измерени  соединен с первым входом схемы 9 умножени . Второй вход схемы 9 умножени  соединен с выходом датчика 7 перемещени  через масштабирующий усилитель 10. Один из выходов схемы 9 умножени  соединен с сумматором 11 непосредственно,, а второй выход - через схему 12 выборки-хранени . Выход сумматора 11 соединен с двухуровневым компаратором 13, два других входа которого соединены с источником 14 опорного напр жени . Два.выхода двухуровневого компаратора 13 соединены с двум  од- новибраторами 15 и 16, каждый из которых через свои электронные ключи 17 и 18 соединен с реверсивным приводом 6, Схема 8 измерени  интенсивности , схема 12 выборки-хранени  и двухуровневый компаратор 13 св заны с выходом генератора 19 фаз.

Устройство содержит также счетно- решающий блок 20, входы которого соединены со схемой 8 измерени  интенсивности излучени , двухуровневым компаратором 13 и через масштабирующий усилитель 10 с датчиком 7 перемещени , а выход соединен с показывающим прибором 21,

Устройство работает следующим образом,

Интенсиметр 8 совместно с детектором 1 обеспечивают измерение интенсивности излучени  от источника 2,

прошедшего через контролируемую среду 4 . С выхода интенсиметра 8 напр жение , пропорциональное интенсивности излучени , поступает на вход аналогового умножител  9, на другой вход которого поступает напр жение, пропорциональное рассто нию между детектором 1 и источником 2. Это напр жение вырабатываетс  датчиком 7 линейных перемещений и поступает на умножитель 9 через масштабирующий усилитель 10. С выхода умножител  9 напр жение, пропорциональное произведению двух входных напр жений, по- ступает на сумматор 11, где вычитаетс  из напр жени , поступающего со схемы 12 выборки-хранени . На схеме

12.выборки хранени  запоминаетс  произведение тех же измер емых вели- чин, но в предыдущем цикле регулировани . Дл  этого с второго пр мого выхода умножител  9 подаетс  сигнал

на вход схемы 12 выборки-хранени  о С выхода сумматора 11 разность двух произведений (в предыдущем цикле регулировани  и в текущем) поступает на вход двухуровневого компаратора

13, определ етс  знак этой разности . Если значение разности положи тельно и превьппает уровень положител ного опорного напр жени  вьфабатывае мого источником 14 опорного напр жени , то запускаетс  одновибратор 15

и разрешаетс  включение электронного ключа 17, обеспечивающего питание привода 6. Одновибратор 15 задает врем , в течение которого к обмоткам привода 6 подаетс  напр жение и тем самым производитс  перемещение источника 2 с помощью редуктора 5. Если разность отрицательна и больше уровн  отрицательного опорного напр жени  от источника 14 опорного напр жени , то запуститс  другой одновибратор 16 и включитс  другой электрон ный ключ 18, и вращение привода будет противоположным. Величина опорных напр жений (положительного и отрицательного ) источника 14 определ ет зону нечувствительности схемы измере- ни  к статистическим разбросам интен сивности излучени , регистрируемого интенсиметром 8, а именно: когда сигнал с умножител  11 меньше опорного положительного или отрицательного напр жени , компаратор 13 не вырабатывает сигнал на включение привода 6 а вырабатывает сигнал на измерение

плотности. Дл  правильной работы устройства необходимо обеспечить определенную последовательность стробирую- щих сигналов (фаз) на узлы интенсиметра 8, схемы 12 выборки-хранени  и компаратора 13. Эту последовательность обеспечивает генератор 19 фаз, вырабатывающий четыре таких строби- рующих сигнала. Временна  диаграмма распределени  фаз представлена на фиг. 2. Фаза Ф1 (фаза измерени ) определ ет начало цикла и обеспечивает суммирование зарегистрированных детектором гамма-квантов. По окончании фазы вход детектора отсоедин етс  от входной цепи интенсиметра. Фаза Ф2 (фаза запуска) обеспечивает стро- бирование компаратора. Фаза ФЗ (фаза записи) обеспечивает запоминание (запись) произведени  измеренных величин в текущем цикле дл  использовани  в следующем цикле как предьщу- щее произведение. Фаза Ф4 (фаза сброса ) обеспечивает установку в исходное состо ние интенсиметра дл  подготовки измерени  в следующем цикле.

Период следовани  фаз устанавливаетс  большим суммы времени измерени  и времени отработки двигателем управл ющего сигнала на вращение (определ етс  одновибраторами), Когда компартор вырабатывает сигнал на измерение плотности, этот сигнал подаетс  на управл ющий вход счетно-решающего блока 20. На информативные входы подаютс  сигналы от датчика 7 перемещени  через масштабирующий усилитель 10 и от схемы 8 измерени  интенсивности излучени . Счетно-решающий блок по измеренной толщине сло  и интенсивности поглощенного излучени  вычисл ет величину плотности и передает ее на показывающий прибор 21. Это вычисление проводитс  после фазы Ф2 и до фазы Ф4.

Положительный эффект от использовани  изобретени  достигаетс  за счет того, что измерение плотности производитс  при толщине сло  исследуемой жидкости между источником гамма-излучени  и детектором, обеспечивающей максимальную чувствительность схемы измерени , что повышает точность определени  плотности.

Claims (1)

1. Способ определени  плотности жидких сред, заключающийс  в измереНИИ интенсивности гамма-излучени , прошедшего через слой исследуемой среды, измерении толщины сло  и определении плотности среды по градуиро- вочным кривым, отличающий- с   тем, что, с целью повьшени  точности определени  путем обеспечени  максимальной чувствительности во всем диапазоне измерени , измерение тoлп9 ны сло  производ т при ее изменении , вычисл ют величину произведени  толщины сло  на интенсивность прошедшего через слой гамма-излучени  и в момент максимума этого произведени  определ ют искомьШ параметр

2с Устройство дл  определени  плотности жидких сред, содержащее детектор и источник гамма-излучени , выполненные с возможностью перемещени  друг относительно друга, помещенные в сосуд с исследуемой жидкой средой , датчик перемещени , схему измерени  интенсивности излучени  и показывающий прибор, отличаю- ш, е е с   тем, что, с целью повьшени  точности измерений за счет авто

матизации обеспечени  измерений при максимальной чувствительности, оно дополнительно снабжено реверсивным приводом перемещени  источника излучени  или детектора, выход которого через датчик перемещени  соединен с первым входом схемы умножени , второй вход которой соединен с выходом детектора, а два выхода соединены с сумматором, причем один из выходов - через схему выборки хранени , двух-... уровневым компаратором, входы которого соединены с выходом сумматора, источником опорных напр жений и генератором фаз, а выходы - с двум  одновибраторами, каждый из которых через электронные ключи подключен к входу реверсивного привода, и счетно- решающим блоком, выход которого подключен к показывающему прибору, а входы подключены к датчику перемещени  и схеме измерени  интенсивности излучени , входы которой подключены к детектору и генератору фаз, еще один выход которого подключен к схеме выборки-хранени .

/

иг.1

fPuz.l