Устройство для определения газосодержания в жидкости

(11) Особое конструкторско-техноское бюро "Пьезоприбор" при Росгосударственном университете(56) Авторское свидетельство СССРМ 618674, кл, 0 01 Г 4 29/02, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 1370544, кл, 6 01 К 29/02, 1985,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводаЦель изобретения - повышение то эа счет учета изменений плотности вызванных изменениями гидростат го давления.На чертеже приведена блок-схема устройства для определения газосодержания в жидкости.устройство для определения газосодержания в жидкости содержит последовательно соединенные генератор 1 синусоидального напряжения, усилитель 2 мощности, пьезоэлектрический излучатель 3 и последовательно соединенные пьезоэлектрический приемник 4 акустических колебаний, согласующий усилитель 5, полосовой фильтр 6, выпрямитель 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 и первый буферный регистр 9, второй буферный регистр 10, перЖ, 1626146 А 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ В ЖИДКОСТИ57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводам, Целью изобретения является повышение точности за счет учета изменений плотности среды, вызванных изменениями гидростатического давления. В устройстве осуществляется определение газосодержания по измеренным значениям звукового давления и скорости звука при постоянном значении колебательной скорости и при известном значении плотности жидкости, 1 ил. мпараторы 11 и 12, триггер 4, генератор 15 импульсов и льсов и блок 17 вычислений, ти данных АЦП 8 соединен с рования первого буферного оды данных первого и второгистров 9 и 10 подключены к им входам блока 17 вычислевления которого соединен с ения ввода данных первого рных регистров 9 и 10 и с АЦП 8, выход генератора 1 го напряжения соединен с компаратора 11, выход кочен к установочному входу ход фильтра 6 соединен с компаратора 12, выход поючен к входу сброса триггевыход которого соединен с рования второго буферного первым входом элемента И которого соединен с генерав л и второи ко, элемент И 1 счетчик 16 импу ВЫХОД ГОТОВНОС входом строби регистра 9, вых го буферных ре соответствующ ний, выход упра входами разреш и второго буфе входом запуска синусоидально входом первого торого подклю триггера 13, вь входом второго следнего подкл ра 13, прямой входом строби регистра 10 и с 14, второй вход5 10 15 20 25 р =р. (1 - Р),Р- =рС,чС=ОТ,30 35 40 45 50 55 тором 15 импульсов, а выход - со счетным входом счетчика 16 импульсов, выход которого соединен с входом данных второго буферного регистра 10. Позицией 18 обозначена труба с контролируемой жидкостью,Устройство работает следующим образом,С помощью генератора 1, усилителя 2 мощности и пьезоизлучателя 3. вмонтированного эаподлицо в стенку трубы 18, с потоком исследуемой жидкости, содержащей газовые пузыри, возбуждают акустические колебания с частотой, меньшей резонансной частоты газовых пузырей.Далее акустические колебания среды воспринимаются пьезоприемником 4. Сигналы с выхода последнего усиливаются усилителем 5 и фильтруются полосовым фильтром б, На выходе выпрямителя 7 получают сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р, В усилителе 2 мощности поддерживается постоянство напряжения на излучателе 3. т.е. обеспечивается постоянство колебательной скорости ч.Далее сигнал с выпрямителя 7 поступает на аналоговый вход АЦП 8.По окончании преобразования АЦП 8 вырабатывает сигнал "Готовность данных". По этому сигналу цифровой код с цифровых выходов АЦП 8 записывается в буферный регистр 9, а из него по сигналу "Чтение", подаваемому на регистр 9 из блока 17 вычислений. записывается в память последнего,Одновременно синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на компаратор 11, который формирует импульс при переходе через ноль синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором 1, Импульс, генерируемый компаратором 11, в момент перехода через ноль с отрицательной полуволны на положительную синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором 1. устанавливают триггер 13 в состояние "1", Этот сигнал поступает на первый вход элемента И 14, который начинает пропускать импульсы с генератора 15 на счетный вход счетчика 16.В это время задержанный при прохождении в среде синусоидальный сигнал с фильтра 6 поступает на аналогичный компаратор 12, формирующий импульс в момент перехода через ноль с отрицательной полуволны на положительную сигнала фильтра б.Этот импульс устанавливает триггер 13 в состояние "0", который запрещает поступление через элемент И 14 счетных импульсов с выхода генератора 15 на счетчик 16. Число. записанное в счетчике 16, пропорционально времени прохождения акустического сигнала между стенками трубы. По времени распространения акустического сигнала от одной стенки трубы до противоположной, т.е. от излучателя 3 до приемника 4, и известному расстоянию между последними в блоке 17 вычислений определяется значение скорости звука в контролируемой среде.Цифровой код счетчика 16 записывается в буферный регистр 10 сигналом стробирования, подаваемым на регистр 1 О с триггера 13 в момент окончания щета. Блок 17 вычислений, подавая на буферные регистры 9 и 10 сигнал разрешения ввода, считывает коды иэ этих регистров и одновременно запускает АЦП 8 для выполнения следующего цикла. В то время, когда АЦП 8 проводит цикл преобразования, блок 17 вычислений, имея в своей памяти значение звукового давления Р, полученное из АЦП 8, время Т распространения звукового сигнала от одной до другой стенки по диаметру трубы, значение колебательной скорости ч, диаметр трубы О и плотность жидкости р, введенные в память заранее, вычисляют газосодержание Р по формулам: Излучатель 3 и приемник 4 устройства могут быть выполнены из пьеэокерамики ЦТС. В качестве АЦП 8 может быть использована микросхема К 111 ЗПВ 1. буферные регистры 9 и 10 - микросхема КР 580 ИР 82, блок 17 вычислений может быть выполнен на основе ДВКс контроллером связи.Предлагаемое устройство характеризуется более высокой точностью, так как измеренное значение скорости звука позволяет учесть изменение плотности среды с пузырями, происходящее с изменением гидростатического давления. При этом исключается методическая погрешность и повышается точность определения гаэосодержания. Кроме того, инструментальная погрешность устройства меньше на величину погрешности измерителя уровня жидкости, применяющегося при градуировке известного устройства, который отсутствует в данном устройстве. Формула изобретения Устройство для определения газосодержания в жидкости, содержащее по1626146 Составитель Г,МакисочкинРедактор С.Патрушева Техред М,Моргентал Корректор Т. Малец Заказ 274 Тираж 389 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 следовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности, пьезоэлектрический излучатель и последовательно соединенные пьезоэлектрический приемник, согласующий усили тель, полосовой фильтр и выпрямитель, о тл ича ю щеес я тем,что,сцельюповышения точности. оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, первым и вторым компараторами, первым и вторым буферны ми регистрами, триггером, генератором импульсов, элементом И, счетчиком импульсов и блоком вычислений, выход выпрямителя соединен с аналоговым входом аналогоцифрового преобразователя, цифровые 15 выходы которого соединены с соответствующими входами данных первого буферного регистра, выход готовности данных аналого-цифрового преобразователя соединен с входом стробирования первого буферного 20 регистра, выходы данных первого и второго буферных регистров поцключены к соответствующим входам блока вычислений, выход управления которого соединен с входами разрешения ввода данных первого и второго буферных регистров и с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с установочным входом триггера, выход фильтра соединен с входом второго компаратора, выход которого соединен с входом сброса триггера, прямой выход триггера соединен с входом стробирования второго буферного регистра и с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, а выход - к счетному входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом данных второго буферного регистра, а вход сброса подключен к выходу первого компаратора.