Устройство для измерения физических параметров взвеси

СОЮЗ СОВЕТСНИХНВРЛОРНРВИРЕСПУБЛИН 191 01) зад С 01 И 15/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРОНОНУ ОВИРВТВРЪАТВУ(71) Тихоокеанский океанологическийинститут Дальневосточного научногоцентра АН СССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 989389, кл. С 01 й 15/06, 1983.2. Авторское свидетельство СССРУ 953530, кл. С 01 К 15/06, 1982(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗВЕСИ, содержащее генератор, подключенный к немупьезоэлектрический преобразователь,блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и т 1 Ереэ соединенныепоследовательно амплитудный детектор,пороговое устройство и накопительимпульсов - к входу делительного устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достовер"ности измерений концентрации взвесив широком диапазоне ее изменений иувеличения пространственной разрешаю.щей способности, генератор выполненимпульсным, пьезоэлектрический преобразователь - приемно-излучающим,дополнительно введен счетчик посылок,счетный вход которого подключен квторому выходу генератора, выход - квторому входу делительного устройст"ва, а выход интегратора подключен куправляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок,Изобретение относится к измерениюфизических параметров и свойств веществ, например взвеси жидкости илигаза, и может быть использовано, вчастности для измерения концентрациибиологической взвеси в океане,Известно устройство для.определения концентрации частиц в жидкости,содержащее генератор, два пьезоэлектрических йреобраэоватеЛя, блок выде Оления и измерения допг 1 леровскойчастоты, интегратор, делительное устройство, дифференцирующую цепочку,накопитель импульсов и пороговоеустройство 1 .15Недостатком этого устройства является низкая ростоверность получаемых данных при измерении малых концентраций взвеси при ее неоднородномпространственном распределении. 20Наиболее близким к изобретению1 по технической сущности являетсяустройство для измерения физическихпараметров взвеси, содержащее генератор, подключенный к нему пьезоэлект рический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные последовательно амплитудный детектор, 30пороговое устройство и накопительимпульсов - к входу делительногоустройства,Измерения осуществляются за счетпротекания,взвесесодержащей средычерез область пространства, ограниченную пересечением диаграмм направленности излучающего и приемногоакустических преобразователей 2 .Недостатком известного устройства 40является низкая достоверность измерений, что определяется противоречивостью требований к величине рабочей области, образованной пересечением диаграмм направленности. Она 45должна быть столь мала, чтобы вероят"ностью одновременного попадания внее более одной частицы Можно былоЛРенебречь даже при самых высокихконцентрациях взвеси, и достаточновелика, чтобы при самых низких концентрациях вероятность попадания внее частицы не была ничтожно мала.Цель йзобретения - повышениедостоверности измерений концентрации 55взвеси в широком диапазоне ее изменений и увеличение пространственной разрешающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения физических параметров взвеси, содержащем генератор, подключенный к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные последовательно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов - к входу делительного устройства, генератор выполнен импульсным, пьезоэлектричес. кий преобразователь - приемно-излучающим, дополнительно введен счетчик посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход - к второму входу делительного устройства, а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения физических параметров взвеси.Схема содержит импульсный генератор 1, подключенный к нему приемно-излучающий преобразователь 2, к выходу которого подключен блок 3 выделения и измерения допплеровского смещения частоты. Выход блока 3 подключен к каналу временного интегрирования, состоящему из соединенных последовательно интегратора 4 и счетчика 5 посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора 1, Второй выход блока 3 подключен к каналу интегрирования по периоду посыпок, состоящему из соединенных последовательно амплитудного детекто ра 6, порогового устройства 7 и накопителя 8 импульсов, к .управляющему входу которого подключен выход интегратора 4. Выход счетчика 5 посылок соединен с одним из входов делитель- ного устройства 9, к второму входу которого подключен выход накопителя 8 импульсов. Устройство работает следующим образом,Сформированный генератором 1 радио импульс поступает на пьезоэлектрический преобразователь 2, излучающий в исследуемую среду ультразвуковой импульс длительностью ь, которая определяется из распределения Пуассона по заданным пределам измерения концентрации и вероятностью перекры1117492 Составитель Ю. АгеевТехред С,Легеза Корректор М. Розман Редактор О. Черниченко Заказ 7187/26 Тираж 822 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тия сигналов рассеяния. Излучение производится узконаправленным пьезоэлектрическим преобразователем в направлении, составляющем с вектором относительной скорости движения среды 5 уголО .(180 ), обеспечивающий необходимую для измерения скорости чувствительность к допплеровскому смещению частоты Ь 1 .Импульсный режим работы генератора 0 позволяет при совмещенном излучении и приеме выделить элементарный объемСозвученной среды Ь 1 = 5 С - и проска 2 нировать им по дальности, где б площадь апертуры; С - скорость звука 1 в среде с - длительность импульса.лУт Максимальная дальность= С р, где Т - период следования импульсов, определяет масштаб осреднения вдоль одной координаты, 20Дополнение устройства счетчиком посылок обеспечивает измерение по второй координате с масштабом В(61 жЯ и25 где 3 - модуль относительной скоростидвижения среды;- время;Н - число импульсных посылок.Энергия, рассеянная в обратном 30 направлении частицей, находящейся в объеме ЬУ, возвращается в преобразователь 2, с выхода которого в виде радиоимпульса с частотой заполнения, отличающейся наот излученной, 35 подается в блок 3 измерения допплеровского смещения частоты, выполняющий кроме своЕЙ основной функции фильтрацию сигнала от шумов, С выходов блока 3 сигналы распределяются 40 в каналы временного интегрирования и интегрирования по периоду посылок.В первом канале измеренная скорость интегрируется до момента достижения порога интегратора 4, величина которого определяет масштаб осреднения вдоль вектора относительной скорости, Во втором канале отфильтрованный от шумов сигнал детектируется амплитудным детектором 6 и подается на пороговое устройство 7, выполняющее функцию обнаружения частиц.В процессе интегрирования скорости движения происходит счет импульсных посылок генератора счетчиком 5 посылок и накопление сигналов, превьппающих порог обнаружения, в накопителе 8. импульсов, выполняющем роль счетчика частиц. При достижении порога интегрирования сигнал интеграто. ра запрещает счет обоим счетчикам и инициирует передачу записанной в них информации в делительное устройство 9, где число накопленных сигналов частиц нормируется на число импульсных посылок генератора. С выхода делителя выдается результат измерения средней концентрации взвеси К =14= - Е и; в объеме одной посылки1ъ 5 С - , где и, - число частиц в 1-й посылке.Таким образом, измерение по двум координатам обеспечивает повышение разрешающей способности уст" ройства, а осреднение по большому числу импульсных посылок позволяет получить достоверный результат измерения средней концентрации взвеси.