Устройство для определения концентрации свободного газа в жидкости

(19) (1 1)4 601 1 х 1290 ОБРЕТЕ АН СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСК нсти ЛЕНИЯ ГАЗА В измерителья является ирение фун чет опредерей газа в у излучают аай 4 ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕКОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНОЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится кной технике. Целью изобретениповышение достоверности и расшкциональных возможностей за сления также и размеров пузыжидкости, В исследуемую сред низкочастотный радиоимпульс и два высокочастотных радиоимпульса в начале переходного процесса и в установившемся режиме низкочастотных колебаний. Гидрофоном 2 принимают акустические сигналы и селектируют их по частоте усилителями 11 и 12, На счетчик 15 поступают два высокочастотных радиоимпульса, второй из которых проходит на измеритель 14 временных интервалов. Первый импульс проходит на измеритель 13 временных интервалов. По показаниям измерителя 3 временных интервалов судят о концентрации газа в жидкости. По показаниям измерителя 14 временных интервалов судят о размере пузырьков газа в жидкости. По соотношению показаний этих измерителей принимают заключение об из- Я меяении частот излучаемых ультразвуковых колебаний. 3 ил.С:Изобретение относится к устройствам дляопределения концентрации свободного газа в жидкостях акустическим методом и является усовершенствованием устройства по авт. св. Мо 896544.Целью изобретения является повышениедостоверности и расширение функциональных возможностей за счет измерения также М размеров пузырей газа в жидкости.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - осциллограммы напряжений; на фиг. 3 - зависимости, поясняющие суть изобретения с физической точкизрения.Устройство состоит из погруженных в , жидкость 1 гидрофона 2, двух излучателей 3 и 4 и дополнительного гидрофона 5. Из, лучатель 3 соединен с генератором 6 высо, кочастотных колебаний, а излучатель 4 - сгенератором 7 низкочастотных колебаний.Дополнительный гидрофон 5 через формирователь 8 прямоугольных импульсов, счетчик 9, схему ИЛИ 10 подключен к генератору 6 высокочастотных колебаний. Гидрофон 2 подключен к селективным усилителям 11 и 12.Первые входы измерителя 13 временных интервалов через счетчик 15 подключены к выходу селективного усилителя 11. Вторые входы измерителей 13 и 14 временных интервалов через счетчик 16 соединены с выходом селективного усилителя 12. Генератор 17 синхроимпульсов соединен с генератором 7 низкочастотных колебаний, измерители 13 и 14 временных интервалов, счетчиками 9, 15 и 16 и предназначен для синхронизации их работы во времени.Устройство работает следующим образом.Генератор 17 синхроимпульсов вырабатывает последовательность видеоимпульсов, частота посылок которых определяется требуемой дискретностью отсчета (фиг, 2 а).Под воздействием этих импульсов счетчики 9, 15 и 16 и измерители 13 и 14 временных интервалов приводятся в исходное состояние, а генератор 7 низкочастотных колебаний вырабатывает радиоимпульс (фиг. 2 б), подводимый к излучателю 4, Излученные акустические колебания принимаются гидрофоном 2 и дополнительным гидрофоном 5, имеющим непосредственный акустический контакт с излучателем 4. Дополнительный гидрофон моделирует работу основного гидрофона 2, обеспечивая одинаковые с ним фазовые сдвиги Л (р при изменении температуры среды (фиг. 2 в). Для устранения погрешности измерения, образующейся за счет этих сдвигов, генератор высокочастотных колебаний в устройстве запускается электрическими колебаниями от дополнительного гидрофона 5. Низкочастотные колебания с гидрофона 5 формирователем 8 прямоугольных импульсов преобразуются в прямоугольные (фиг. 2, эпюра 4) и подаются на счетчик 9, которыйподсчитывает число периодов низкочастотных колебаний и выполняет роль задержки генерирования высокочастотных радиоимпульсов (фиг. 2 ж) относительно начала низкочастотных колебаний (фиг. 2 в). Счетчик 9 в данном устройстве подключен двумя своими выводами через схему ИЛИ 10 к генератору 6 высокочастотных колебаний и запускает последний импульсами (фиг. 2 д, е). Если импульс е, как и в известном устройстве, соответствует старшему периоду колебаний г, то импульс д формируется счетчиком 9 в начале колебаний в (в данном случае он соответствует второму периоду колебаний). Таким образом, в пределах одной посылки низкочастотных колебаний излучается два высокочастотных импульса, причем один из них синхронизирован с низкочастотным радиоимпульсом в самом начале его, а второй - в стационарной части (порядка 5 - 10 периодов от начала низкочастотного импульса). Это сделано для того, чтобы произвести измерение разности времен пробега 61 и Ь 1 низкочастотного и высокочастотного ультразвуковых сигналов для разной степени возбуждения пузырей газа в исследуемой жидкости под действием низкочастотного ультразвукового поля. Переходной процесс установления вынужденных колебаний пузырей резонансных и околорезонансных размеров длится значительное время и занимает 5 в 10 периодов низкочастотного сигнала (это зависит от добротности пузырей). В пределах переходного процесса установления колебаний пузыря фазовые соотношения его колебаний и ультразвуковой волны претерпевают значительные изменения, что обусловливает переменное (возрастающее) воздействие пузырей на скорость распространения низкочастотного сигнала. Пузыри, слабо возмущенные ультразвуковой волной (в начале переходного процесса), обеспечивают малое значение разности Ь 1, пузыри, колеблющиеся в установившемся режиме (по крайней мере сильно возмущенные ультразвуковой волной), обеспечивают большие значения разности д 1 (фиг. 2 п, р). 5 10 15 2025 30 35 40 45 50 55 Что касается нерезонансных пузырей, то их переходной процесс длится мало, они практически сразу возмущаются ультразвуковой волной до своих установившихся значений амплитуды и фазы. Это определяет одинаковость показаний интервалов времени как в начале ультразвукового низкочастотного импульса, так и в его стационарной части (й 1= д 1 ).Зависимости ЬС, С (1) скорости распространения периодического ультразвукового возмущения частотой 1 для первого периода этого возмущения, а также для стационарного режима в жидкости с пузырями радиуса г, приведены на фиг, 3. На рисунках заштрихованы участки кривых для околоре570 Формула изобретения 15 141 зонансных частот сигнала. Видно, что на этих участках отклонения д С, и д С,( сильно отличаются друг от друга на разных кривых (например, в точке 2). На незаштрихованных участках вдали от резонансной частоты 1, пузырей (например, в точке 1) отклонения Ь С и а С скорости распространения сигнала одинаковы как для первого периода сигнала, так и для стационарного режима.Сравнивая величины показаний д 1, ид 1, двух измерителей 13 и 14 временных интервалов, можно судить удовлетворяет ли частота низкочастотного сигнала условию правильного выбора ее (в этом случае показанияд 1 и л 1 одинаковы) или пузыри выросли настолько, что условие выбора нарушилось (ь 1,б 1). В последнем случае следует либо принять решение о понижении частоты измерительного сигнала для производства точных измерений, либо констатировать факты достижения пузырями определенного размера в процессе их роста и считать дальнейшие измерения концентрации неточными,В дальнейшем работа устройства осуществляется следующим образом. Селективные усилители 11 и 12 обеспечивают необходимое усиление, селекцию и формирование принятых низкочастотных (фиг. 2 з) и высокочастотных колебаний (фиг. 2 и). Из низкочастотного колебания формируется меандр (фиг. 2 о), из высокочастотных - импульсы (фиг. 2 к). Последние поступают на первый вход измерителя 13 временных интервалов и вход счетчика 15. Первый из импульсов 4(фиг. 2 к) запускает измеритель 13, после чего вход последнего блокируется. Второй из импульсов (фиг. 2 к) обеспечивает срабатывание счетчика 15 (фиг. 2 л), в результате чего обеспечивается запуск по первому входу измерителя 14 временных интервалов. Остановка счета измерителей 13 и 14 производится по вторым входам с помощью импульсов (фиг. 2 п, р), вырабатываемых счетчиком 16. Функция последнего заключается в выделении из меандра (фиг. 2 о) тех периодов, которые использовались для запуска высокочастотного генератора. Устройство для определения концентрации свободного газа в жидкости по авт. св.896544, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и расширения функциональных возможностей за счет измерения также и размеров пузырей газа в жидкости, оно снабжено схемой ИЛИ, два входа которой подключены к выходам разных разрядов первого счетчика, а выход - к входу генератора высокочастотных колебаний, и последовательно соединенными третьим счетчиком и вторым измерителем временных интервалов, второй вход которого подключен к второму выходу второго счетчика, выход усилителя высокочастотного сигнала соединен с входом третьего счетчика, а выход генератора синхронм пульсов связан с входами сброса второго измерителя временных интервалов и третьего счетчика./ 7( Редактор Л. ГратиллоЗаказ 3870/42ВНИИПИ Государственно113035, МосПроизводственно-полигра 1 щац,ынарньш рею Составитель Л. Кондрыкинская Техред И. Верее Кор Тираж 847 Под комитета СССР по делам изобр а, Ж - 35, Раушская наб., д. ческое предприятие, г. Ужгородектор исное тений 4/5 ул. П