SU838552A1 - Устройство дл определени концентрацииНЕРАСТВОРЕННОгО гАзА B жидКОСТи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  концентрации нерастворенного газа в жидкост х, преимущественно транспортируемых по трубопроводам.

Известны устройства дл  измерени  концентрации газовой фазы в потоке жидкости, содержащие полый цилиндрический датчик, подключенный через резистор к ультразвуковому генератору . Индикатор концентрации газовой фазы подключен непосредственно к датчику tl .

Однако имеетс  недостаточна  точность измерени , особенно при измерении небольших концентраций газовой фазы.

Известны также устройства дл  определени  объема газовых пузырей в жидкости содержсццие генератор ультразвуковых импульсов, которыми озвучиваетс  исследуема  жидкость на длине волны, сравнимой с размерами пузырей, приемник эхо-сигналов от пузырей и индикатор {2,

Недостаткг1ми этого устройства  вл етс  также недостаточна  точность измерени  и трудности практического использовани  его дл  измерени  газо

содержани  в жидкост х, протекающих по трубопроводу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство , содержащее установленные на противоположных сторюнах отрезка трубопровода ультразвуковой из луча- тель, подключенный к выходу генератора электрических колебаний, и

0 приемник, подключенный к последовательно соединенным усилителю, де ,тёктору и индикатору Гз.

Однако больша  зависимость резуль5 татов измерени  от температуры жидкости обусловлена тем, что внутренние стенки трубопровода  вл ютс  хорошими отражател ми дл  ультразвуковых колебаний, вследствие чего

0 сигнал на выходе приемника представл ет собой результат интерференции двух кЪлёбаний - пр мой и отраженной волн.

При изменении температуры или дав5 лени  среды мен етс  скорость распространени  ультразвуковых колебаний,а следовательно, и фазовые соотношени  между пр мой и отраженной волнами, что приводит к значительным колеба0 ни м уровн  сигнала на выходе приемника при одной и той же концентрации нерастворенного газа в жидкости.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  при изменении температуры и давлени  контролируемой среды .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены усилитель-ограничитель , фазовращатель, ограничитель амплитуды, блок автоматической перестройки частоты и фазовый детектор, один вход которого через усилитель-ограничитель соединен с выходом усилител , другой вход через последовательно соединенные ограничитель амплитуды и фазовращатель подключен к выходу генератора а выход фазового детектора соединен со входом блока автоматической перестройки частоты, выход которого подключен к генератору.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство состоит из двух пьезоэлектрических преобразователей - излучател  1 и приемника 2, установленных на противоположных сторонах отрезка трубопровода 3, генератора 4 электрических колебаний, подключенного к излучателю 1, усилител  5 детектора 6, индикатора 7, усилител ограничител  8, фазовращател  9, ограничител  амплитуды 10, блок 11 автоматической подстройки частоты и фазового детектора 12. Один из входов фазового детектора 12 через усилитель-ограничитель 8 соединен с выходом усилител  5, другой вход фазового детектора 12 через последоват€;льно соединенные ограничитель амплитуды 10 и фазовращатель 9 подключен к выходу генератора 4. Выход фазового детектора 12 соединен со входом блока 11 автоматической подстройки частоты, выход которого подключен к генератору 4.

Принцип работы устройства основан на прозвучивании контролируемой среды в трубопроводе ультразвуковыми колебани ми с частотой, выбранной выше резонансных частот пузырьков в жидкости, и измерении амплитуды электрических колебаний на выходе приемного преобразовател , по величине которой наход т концентрацию нерастворенного газа в жидкости.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 4 электрических колебаний вырабатывает непрерывные электрические колебани  фиксированной амплитуды, которые подвод тс  к излучателю 1. Прошедшие через исследуемую жидкость ультразвуковые колебани  приемника 2 преобразуютс  в электрические и после усилени  усилителем 5 и детектировани  детектором б поступают на индикатор 7. Амплитуда напр жени  на выходе приемни

ка 2 зависит как от величины затухани , вносимого пузырьками газа, так и от фазовых соотношений между пр мой и отраженной волнами в трубопроводе . При равенстве фаз между этими волнами результирующа  амплитуда сигнала на выходе приемного преобразовател  максимальна , поэтомуприменительно к конкретной жидкости и трубопроводу частота ультразвуковых колебаний предварительно устанавливаетс  такой, чтобы фазы пр мой и отраженной волн были равны. Дл  устрнени  вли ни  температуры и давлени  среды на результаты измерений частота ультразвуковых колебаний в устройстве в процессе измерени  автоматически перестраиваетс  таким образом , чтобы пр мые и отраженные волны приходили на приемник 2 всегда в одной фазе при любых значени х температуры и давлени  контролируемой среды Перестройку частоты осуществл ет блок 11 автоматической перестройки частоты, на вход которого подаетс  управл ющее напр жение с выхода фазового детектора 12. Величина и знак управл ющего напр жени  пропорциональны величине и знаку фазового сдвига между электрическими сигналам на излучателе 1 и приемнике 2.

Дл  преобразовани  фазового сдвига в напр жение на один вход фазового детектора с выхода усилител  5 через усилитель-ограничитель В подаетс  нормализованный по амплитуде сигнал, совпадающий по фазе с электрическим сигналом на приемнике 2. На другой вход через фазовращатель 9 и ограничитель амплитуды 10 подаетс  .нормализованный по амплитуде, но сдвинутый по фазе, электрический сигнал с приемника 2. Сдвиг по фазе Б фазовращателе 9 устанавливаетс  предварительно и выбираетс  таким, чтобы при равенстве фаз пр мой и отраженной волн на приемнике 2 сдвиг фаз между нормгшизёванными сигналами , подаваемыми на входы фазового детектора 12, бып равным 90°. В этом случае напр жение на выходе детектора 12 равно нулю.

Claims (3)

1. При изменении температуры и давлени  жидкости фазовый сдвиг между нормализованными сигналами уже не будет равным 90, и на выходе фазового детектора 12 по вл етс  управл ющее напр жение, величина и знак которого определ ютс  величиной и знаком фазового сдвига между нормализованными сигналами. Под воздействием управл ющего напр жени  исполнительный элемент в блоке 11 автоматической перестройки частоты перестраивает частоту генератора 4, а следовательно, и фазовые соотношени  между пр мой и отраженной волнами до тех пор, пока фазы между ними не станут равными. При этом управл кхцее напр жение становитс  равным нулю и перестройка частоты прекращаетс . Таким образом введение в предлагаемое устройство дополнительных элементов, обеспечивающих перестрой ку частоты ультразвуковых колебаний при изменении температуры и давлени контролируемой жидкости, позвол ет исключить колебани  уровн  сигнала на выходе приемника и тем самым существенно повысить точность измерени . Формула изобретени  Устройство дл  определени  концентрации нерастворенного газа в жидкости, содержащее установленные противоположных сторонах отрезка трубопровода ультразвуковой излучатель , подключенный к выходу генерат ра электрических колебаний, и прием ник, подключенный к последовательно соединенным усилителю, детектору и индикатору, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено усилителем-ограничителем/ фазовращателем, ограничителем амплитуды , блоком автоматической перестройки частоты и фазовым детектором, один вход которого через усилительограничитель соединен с выходом усилител , другой вход через последовательно соединенные ограничитель амплитуды и фазовращатель подключен к выходу генератора, а выход фазового детектора соединен со входом блока автоматической перестройки частоты, выход которого подключен к генератоИсточники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №427641, кл. G 01 N 29/00, 1978.
2. 2.Патент США 3974683, кл. 77-43, 1977.
3. 3.Патент США № 3974681, кл. 74-43, 1977.