SU1702290A1 - Акустическое устройство дл определени содержани газа в газожидкостных средах - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  дистанционного бесконтактного определени  содержани  газа в газожидкостных средах. Цель изобретени  -- повышение точности v. пространственной разрешающей способности за счет устранени  вли ни  излучателей и приемника на среду. В устройстве, содержащем генератор 1 видеоимпульсов, схему 2 задержки, кварцевый генератор 3, модул тор 4, усилитель 5 мощности, кварцевый генератор 7, модул тор 8, усилитель 9 мощности, селективный усилитель 12, модул тор 13, регистратор 14, схему 15 задержки, формирователь 16 пр моугольных импульсов , кварцевый генератор 17, модул тор 18, усилитель 19 мощности, формирователи 21 и 22 пр моугольных импульсов. Фокусирующие излучатели 6, 10. 20 выполнены в виде концентрических колец с общим фокусом и расположены в одной плоскости, а приемник 11 - в их центре 1 ил

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительным устройствам и предназначено для определения содержания газа в газожидкостных средах с высокой точностью и пространственной разрешающей способностью.

Цель изобретения - повышение точноί сти пространственной разрешающей споί собности за счет устранения влияния излучателей и приемника на исследуемую среду.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Акустическое устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах содержит генератор видеоимульсов 1, выход которого соединен с входом первой схемы задержки 2, выход ее соединен с входом первого формирователя прямоугольных импульсов 3. Выход первого кварцевого генератора 4 соединен с первым входом первого модулятора 5, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов 3, а выход которого соединен с входом первого усилителя мощности 6. выход его соединен с входом первого фокусирующего излучателя 7. Выход второго кварцевого генератора 8 соединен с первым входом второго модулятора 9, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов 3, а выход которого соединен с входом второго усилителя мощности 10, выход его соединен с входом второго фокусирующего излучателя 11. Выход третьего кварцевого генератора 12 соединен с первым входом третьего модулятора 13, выход которого соединен с входом третьего усилителя мощности 14, выход его соединен с входом третьего фокусирующего преобразователя 15. Вход второго формирователя прямоугольных импульсов 16 соединен с выходом генератора видеоимпульсов 1, а выход его соединен с вторым входом третьего модулятора 13. Выход приемного преобразователя 17, находящегося в центре трех фокусирующих излучателей, выполненных в виде концен. трических пьезоэлектрических колец с общим фокусом, соединен с входом селективного усилителя 18. его выход соединен с первым входом четвертого модулятора 19, выход которого соединен с входом регистратора 20. Вход второй схе• мы задержки 21 соединен с выходом генератора видеоимпульсов 1, а выход ее соединен с входом третьего формирователя прямоугольных импульсов 22, выход которого соединен с вторым входом четвертого модулятора 19.

Устройство работает следующим образом.

Генератор видеоимпульсов 1 формирует синхроимпульсы, задними фронтами которых запускается первая схема задержки 2, на выходе которой формируются видеоимпульсы с необходимой длительностью -зад и задними фронтами которых запускается первый формирователь прямоугольных импульсов 3, на выходе которого формируются видеоимпульсы длительностью Гц, которые из непрерывных гармони; ческих. колебаний с частотами f-f и 1г. генерируемых первым 4 и вторым 8 кварцевыми генераторами, с помощью первого 5 и второго 9 модуляторов формируют излучаемые зондирующие радиоимпульсы, которые усиливаются первым 6 и вторым 10 усилителями мощности и излучаются в исследуемую газожидкостную среду первым 7 и вторым 11 фокусирующими излучателями. Эти излучатели выполнены в виде концентрических колец, расположены в одной плоскости и разнесены в пространстве, так как между ними располагается третий фокусирующий излучатель 15, выполненный также в виде пьезоэлектрического кольца с общим с первым 7 и вторым 11 излучателями фокусом, так. чтобы исключалось нелинейное взаимодействие между излучаемыми ими волнами с частотами fi и fs и чтобы формируемый сигнал разностной частоты F = fi - f2. в общем фокусе излучателей 7 и 11 был обусловлен рассеянием на газовых пузырьках, присутствующих в газожидкостной среде в свободном состоянии, либо рассеянием на газовых пузырьках, выделившихся из растворенного в жидкости газа под воздействием сфокусированной волны с частотой f, излучаемой третьим фокусирующим излучателем 15. В начале измерений задними фронтами синхроимпульсов запускается второй формирователь прямоугольных импульсов 16, на выходе которого формируются видеоимпульсы длительностью Тил. под воздействием которых из непрерывных гармонических колебаний с частотой f. генерируемых третьим кварцевым генератором 12, на выходе третьего модулятора 13 образуются радиоимпульсы, которые усиливаются третьим усилителем мощности 14 и излучаются в дегазируемую среду третьим фокусирующим излучателем 15. Под воздействием сфокусированных акустических' колебаний с частотой f в общем фокусе трех излучателей выделяется растворенный в исследуемой среде газ. В следующий момент, времени выделившиеся при дегазации газовые пузырьки одновременно облучаются сфокусированными акустическими волнами с частотами fi и f2, излучаемыми фокусирующими излучателями? и 11. Уровень рассеянного пузырьками акустического сигнала разностной 5 частоты, несущий информацию о концентрации газовых пузырьков, регистрируется с помощью широкополосного приемника 17, установленного вне зоны воздействия акустических колебаний с частотами f, fi, f2. 10 селективного усилителя 18. соединенного через четвертый модулятор 19 с входом регистратора 20. Для уменьшения уровня шумов принимаемые сигналы стробируются во времени. Для этого задними фронтами 15 синхроимпульсов запускается вторая схема задержки 21, на выходе которой формируются видеосигналы длительностью Тзадстр . задними фронтами которых запускается третий формирователь прямоугольных им- 20 пульсов 22, на выходе которого формируются видеоимпульсы длительностью T_CTp , управляющие работой четвертого стробирующего модулятора 19. который пропускает на вход регистратора 20 только 25 сигналы разностной частоты, уровни которых несут информацию о концентрации растворенного газа в исследуемой среде. По регистрируемому уровню принимаемых сигналов с помощью тарировочной 30 кривой определяется концентрация растворенного газа в жидкости.

Использование изобретения по сравнению с прототипом обеспечивает преимуще- 35 ства, заключающиеся в повышении точности и пространственной разрешающей способности определения содержания газа в исследуемых газожидкостных средах, что позволит, например, уточнить методики 40 определения кавитационных качеств гидромашин. Кроме того, изобретение обеспечивает измерение абсолютной величины параметра нелинейности исследуемой среды (без использования дегазации), так как 45 рассеянный озвучиваемой точечной областью сигнал разностной частоты обусловлен только акустической нелинейностью среды, поскольку нелинейное взаимодейст- . вие излучаемых волн и образование а ре- 50 зультате этого волны разностной частоты вне озвученной точечной области, находящейся в общем фокусе излучателей, исключается за счет разнесения в пространстве излучаемых акустических сигналов. Это обстоятельство позволяет использовать предлагаемое устройство, например, для диагностики объектов по их акустической нелинейности, например, в медицине, где по известной акустической нелинейности пораженных биологических тканей возможна диагностика с высокой точностью и разрешающей способностью злокачественных образований и т.п.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Акустическое устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах, содержащее последовательно соединенные генератор видеоимпульсов, первую схему задержки и первый формирователь прямоугольных импульсов, последовательно соединенные первые кварцевый генератор, модулятор, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, усилитель мощности и излучатель, последовательно соединенные вторые кварцевый генератор, модулятор, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, усилитель мощности и излучатель, последовательно соединенные третьи кварцевый генератор, модулятор, усилитель мощности и излучатель, второй формирователь прямоугольных импульсов, включенный между выходом генератора видеоимпульсов и вторым входом третьего модулятора, последовательно соединенные приемник, селективный усилитель, четвертый модулятор и регистратор и последовательно соединенные вторую схему задержки, вход которой подключен к выходу генератора видеоимпульсов, и третий формирователь прямоугольных импульсов, выход которого связан с вторым входом четвертого модулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и пространственной разрешающей способности за счет устранения влияния излучателей и приемника на исследуемую среду, излучатели выполнены в виде концентрических пьезоэлектрических колец с общим фокусом, в центре которых установлен приемник.

   I