Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 126235 4 6 01 М 29 БРЕТЕНИЯ," ПИСАНИ КАВ КО ВИДЕТЕЛЬСТ ина авиаЖуковскогоко,н(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕ РЕ НИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ДВУХФАЗНЫХ СРЕДАХ(57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля концентрации газовой фазы в двухфазных средах, преимущественно транспортируемых по трубопроводам. Целью изобретения является повышение точности за счет учета влияния температуры двухфазной среды на измеряемый параметр. Генератор синхроимпульсов формирует одиночные видеоимпульсы, под воздействием которых генераторы прямоугольных импульсов вырабатывают видеоимпульсы различной длительности, возбуждающие в пьезоэлектри ческом датчике поочередно преимущественно то радиальные, то продольные колебания. На электродах пьезоэлектрического датчика возникают электрические колебания, которые ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский ордена Леционный институт им. Н. Е.(56) Авторское свидетельство С427641, кл. 6 01 М 29/02, 1Авторское свидетельство СС637332, кл. 6 01 Х 29/00. полосовыми усилителями-формирователями усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы. Прошедшие через схему ИЛИ сформированные прямоугольные колебания дифференцируются дифференцирующей цепочкой и подаются ца первый вход схемы ацтисовпадений, управляемой формирователем блокирующих импульсов. Прошедшие через схему антисовпаденцй импульсы используются для измерения периодов радиальных и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика. Импульс, соответствующий и периодам свободных колебаний, формируется счетчиком, емкость которого выбирается такой, что при поступлении на его вход п+1 импульса счетчик выдаст импульс ца второй вход из- а мерителя временных интервалов, который поочередно измеряет временные интервалы ффц 1 соответствующие п периодам сво- Ю Ф бодных радиальных и продольных коле- ( баний. Усредненное значение периода продольных (высотных) Т. колебацй и радиальных Тр колебаний получа;от путем деления измеренных временных цтервалов фф 11 и 1 на число измеренных периодов. фЯ В процессе измерения по измеренному пс- рь риоду и тарировочцой кривой Тв= 1(ТС) определяют температуру пьезоэлектр:ц ского датчика, по этой температуре и - цч ровочцой кривой Тр= (ТС) опре сляют ".мпературный уход периода радиальных колебаний относительно заданной температуры.2 ил.О 15 Изобретение относится к неразрушаюсцему контролю и может быть использовано для контроля концентрации газовой фазы в двухфазных средах, преимущественно транспортируемых по трубопроводам.Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах за счет учета влияния температуры двухфазной среды.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -- временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах (фиг. 1) содержит первый генератор 1 прямоугольных импульсов, пьезоэлектрический датчик 2, первый усилитель-формирователь 3, последовательно соединенные диффереццирующую цепь 4, схему 5 ацтисовпадений, счетчик 6 и измеритель 7 временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом схемы 5 антисовпадеций, формирователь 8 блокирующего импульса, подключенный выходом к второму входу схемы 5 антисовпадений, генератор 9 синхроимпульсов, выход которого подключен к второму входу счетчика 6, последовательно сослиценные второй генератор О прямоугольных импульсов и компаратор 11, к второму входу которого подключен выхо,ссрвого,снератора 1 прямоугольных импульсов, последовательно соединенные Ророй усилитель-срормиров- тель 12 и схс му ИЛИ 13, выходом подключенную к ходу дифферецси рующей цепи 4. Входы усилителей-формирователей 3 и 12 обьединецы иолклкгче сы к выходу пьезоэлектрического датчика 2. Выход генератора 9 синхроимцульсов подключен к управляющим входам первого и второго генераторов 1 и0 прямоугольных им. пульсов, формирователя 8 олокируюгцих импульсов и коммутатора 11. Позицией 14 обозначен согласусогций элемент -- резистор.Устройство работает следующим образом.Генератор 9 синхроимцульсов срормирует одиночные видеоимпульсы прямоугольной формы (фиг. 2 а), под воздействием которых генераторы 1 и 10 прямоугольных импульсов одновременно вырабатывают видеоимпульсы различной длительности. Для возбуждения радиальных колебаний в пьезоэлекгрическом датчике 2 используется гецсраторпрямоугольных импульсов, вырабатываоисий импульс с длительностью, близкой (равцой) к периоду продольных (осевых) колебаний, распространяющихся вдоль образуюшей цилиндра пьезоэлектрического датчика 2 (фиг. 2 б). Для возбуждения продольных, или высотных колебаний в пьезоэлектрическом датчике 2 используется генератор 10 прямоугольных импульсов, вырабатывающий импульс с длительностью, близкой к периоду радиальных колебаний 20 25 ЗС сО 4 с 50 с(фиг. 2 в). Прямоугольные импульсы от генераторов 1 и 10 подводятся к коммутатору 11, который под воздействием импульсов от генератора 9 синхроимпульсов обеспечивает поочередное подключение генераторов 1 и 10 прямоугольных импульсов к пьезоэлектрическому датчику 2 (фиг. 2 г). Передний фронт каждого импульса возбуждает в пьезоэлектрическом датчике 2 свободные механические колебания на резо. нацсных частотах. При этом задний фронт прямоугольного импульса от генератора 1 прямоугольных импульсов повторно возбуж дает в пьезоэлектрическом датчике 2 продольные (осевые) колебания в противофазе с существующими и они взаимно ослабляются. Аналогичным образом ослабляются радиальные колебания при возбуждении пьезоэлектрического датчика 2 импульсов от генератора 10 прямоугольных импульсов. Таким образом, в пьезоэлектрическом датчике 2 поочередно возбуждаются преимущественно то радиальные, то продольные колебания. Благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту в процессе колебаний на электродах пьезоэлектрического датчика 2 возникают электрические колебания (фиг. 2 д), которые полосовыми усилителями-формирователями 3 и 12 усиливаются и преобразуются в прямоугольные колебания (фиг. 2 е). Полосовой усилитель-формирователь 3 настраивается на частоту, равную частоте продольных колебаний пьезоэлектрического датчика 2. Полосовой усилитель- формирователь 12 настраивается на частоту, близкую к частоте свободных колебаний пьезоэлектрического датчика 2, заполненного жилкой фазой. Прошедшие через схему ИЛИ 13 сформированные прямоугольные колебания дифференцируются дифференцирующей цепочкой 4 (фиг. 2 ж) и подаются на первый вход схемы 5 антисовпадений. которая управляется формирователем 8 блокирующих импульсов. Этот формирователь запускается импульсом от генератора 9 сицхроимпульсов и вырабатывает прямоугольный видеоимпульс (фиг. 2 з), которым схема 5 антисовпадений закрывается на время подачи возбуждающего видеоим пульса и переходных процессов. Прошедшие через схему 5 антисовпалений импульсы используются для измерения периодов ралиальцых и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика 2. Первый цродифференцирояцный импульс, прошедший через схему 5 ацтисовпадений, запускает измеритель 7 временных интервалов, который поочередно измеряет временные интервалы ( и 12, соответствующие и периодам свободных радиальных и продольных колебаний пьезоэлектрического датчика. Импульс, соответствующий и периодам свободных колебаний, формируется счетчиком 6, емкость (разрядность) которого выбирается таким образом, что при поступлении на его вход (п+1)-гоимпульса счетчик 6 выдает импульс (фиг. 2, 10), который поступает на второй вход измерителя 7 временных интервалов. Усредненное значение периода продольных (высотных) колебаний Т, и радиальных Тр колебаний получается путем деления измеренных временных интервалов ( и 1 ца число измеренных периодов. Для определения температурного изменения периода (частоты) колебаний пьезоэлектрического датчика 2 предварительно снимаются тарировочные кривые Т:1(ТС) и Тв="(ТС) в заданном интервале температур. В процессе измерений по измеренному периоду Т. и тарировочной кривой Та=1(ТС) определяется температура пьезоэлектрического датчика 2, а по найденной температуре и тарировочной кривой ТР=1(ТС) определяется температурный уход периода радиальных колебаний относительно какой-то заданной температуры.2 ГТак как частота радиальных колебаний зависит как от концентрации газовой фазы в среде, так и от усредненной температуры пьезоэлектрического датчика 2, а частота продольных (высотных) колебаний - только от температуры, и вы 25 сотные и радиальные колебания распространяются в одной и той же пьезокерамике, то влияние температуры пьезоэлектрического датчика 2 на эти резонансные частоты в относительных единицах оказывается одинаковым. Поэтому, контролируя изменения частоты продольных (высотных) колебаний при изменении температуры пьезоэлектрического датчика 2, можно определить и соответствующее изменение частоты радиальных колебаний и тем самым внести температурную поправку в результаты измерений. Изобретение позволяет повысить точность измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах при изменении температуры двухфазной среды в широких прсделах, повысить достоверность результатов и надежность тепловых, гидравлических и других систем, эксплуатационные характеристики которых зависят от газосодержация рабочей жидкости.Фор.тула изобретенияУстройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах, содержащее первый генератор прямоугольных импульсов, пьезоэлектрический датчик, первый усилитель-формирователь, последовательно соединенные дифференцируюпук) цепь, схему антисовпадений, счетчик и измеритель временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом схемы антисовпадений, формирователь блокирующих импульсов, подключенный выходом к второму Входу схемы антисовпадеций, генератор синхроимП 3 ЛЬСОВ, ВЫХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН К ВТОРО- му входу счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными вторым генератором прямоугольных импульсов и коммутатором, к второму входу которого подключен выход первого генератора црямоуголыых импульсов, последовательно соединенными вторым усилителем-формирователем и схемой ИЛИ Выхо ом покл 0- ченцой к входу диффсренцирующей цепи, входы усилителей-формирователей обзедине. цы ц подключены к выходу пьезоэлектрического датчика, выход генератора синхроцмпульсов подключен к управляюццм входам первого и второго генераторов прямоугольных импульсов, формирователя блокирующих импульсов и коммутатора.:Заказ 5419;:10ВН ИИПИ Г по дел13035, Моск лиал ППП П. Бсрсд7 оного комитета ений и открытРаушская на 6 Ужгород, ул. П СоставиТекред ИТираж 7осударствегм изобрета, Ж - 35,атент, г,Корректор О. ЛуговаПодписноеСССРийд. 4(5роектная, 4