Устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах

(19) (11) 29 0 1)5 6 ИСА Е ИЗО НИ РЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 2(56) Авторское свидетельство СССРМ 896544, кл. О 01 К 29/02, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 1620931, кл, 6 01 й 29/02, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕСОДЕРЖАНИЯ ГАЗА В ГАЗОЖИНЫХ СРЕДАХ(57) Изобретение относится к конизмерительной технике и преднадля определения газосодержанияжидкостных средах. Целью изобретляется повышение точности измередостигается за счет локализации ЛЕНИЯ ДКОСТтрольнозначенов газо- ения явний, чтов проИзобретение относится к контрольнозмерительной технике и предназначено ля определения концентрации свободного растворенного газа в гаэожидкостных средах.Известно устройство для о концентрации свободного газа содержащее генератор видео два кварцевых генератора, два два усилителя мощности, два приемник, селективный усили схему задержки, регистратор, в к облучении исследуемой жидкос ми пузырьками акустическими двух различных частот по уров ного сигнала разностной частоть вают пузырьки газа фикси размера. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР пределения в жидкости,импульсов, модулятора, излучателя, тель, ключ, отаром при ти с газовысигналами ню рассеянобнаружи- рованного странстве дегаэируемого объема жидкости, который заключается внутри цилиндрического излучателя. Концентрация растворенного газа в жидкости определяется по уровню звукового давления в волне разностной частоты, образующейся в результате взаимодействия акустических волн с частотами 11 и 12, область взаимодействия которых известна и определяется внутренним объемом цилиндрического излучателя, Уровень звукового давления в волне разностной частоты зависит от нелинейного параметра среды в области взаимодействия волн накачки, который определяется концентрацией выделившихся в известном внутреннем объеме цилиндрического излучателя кавитационных газовых пузырьков.2 ил. Недостатком устройства является то, что с его помощью невозможно определение концентрации растворенного газа в жидкости, значение которой необходимо знать в ряде практически важных случаев, например для определения кавитационной прочности рабочих жидкостей с целью оптимизации кавитационных качеств гидромашин или энергетической эффективности параметрических излучателей звука.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее генератор видеоимпульсов, две схемы задержки, три кварцевых генератора, четыре модулятора, три усилителя мощности, два излучателя, фокусирующий излучатель, акустический приемник, селективный усилитель, три формирователя пря5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 моугольных импульсов, регистратор, с помощью которого возможно определение не только концентрации свободного газа в жидкости, но также и концентрации растворенного в ней газа. Для этого растворенный в жидкости газ предварительно переводят посредством кавитации в свободное состояние. Выделяющиеся в фокальной области фокусирующего излучателя кавитационные пузырьки затем облучаются акустическими волнами двух различных частот и по уровню рассеянного пузырьками сигнала разностной частоты определяется концентрации растворенного газа в жидкости.Однако при использовании известного устройства выделение растворенного в жидкости газа происходит не только в фокусе фокусирующего излучателя, где образуются кавитационные пузырьки, но и в фокальной области, находящейся в окрестности фокуса фокусирующего излучателя, что уменьшает точность определения концентрации растворенного газа в жидкости из-за различного расположения выделяющихся газовых пузырьков в озвучиваемом объеме исследуемой жидкости, а также изза того, что облучаемый объем жидкости не имеет определенных границ, т,е. он не локализован в пространстве.Цель изобретения - повышение точности определения концентрации растворенного газа в жидкости за счет локализации в пространстве дегазируемого объема жидкости.Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах, содержащее последовательно соединенные генератор видеоимпульсов, первые схему задержки, формирователь прямоугольных импульсов, модулятор, усилитель мощности и акустический излучатель, последовательно соединенные вторые формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу генератора видеоимпульсов, третий формирователь прямоугольных импульсов, третий модулятор и регистратор, последовательно соединенные акустический приемник и селективный усилитель, выход которого связан с вторым входом третьего модулятора, первый кварцевый генератор, подключенный к второму входу второго модулятора, и второй и третий кварцевые генераторы, снабжено линейным смесителем, входы которого подключены к выходам второго и третьего кварцевых генераторов, а выход - к второму входу первого модулятора, второй акустический излучатель выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндра, а акустические оси первого акустического излучателя, акустического приемника и пьезоэлектрического цилиндра совмещены.На фиг. 1 приведены структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах содержит генератор 1 видеоимпульсов, выход которого соединен с входом схемы 2 задержки, выход которой связан с входом формирователя 3 прямоугольных импульсов. Вход модулятора 4 соединен с выходом формирователя 3 прямоугольных импульсов, а выход его соединен с входом усилителя 5 мощности, нагруженного на акустический излучатель 6. Вход формирователя 7 прямоугольных импульсов соединен с выходом генератора 1 видеоимпульсов, а выход его связан с входом модулятора 8. Вход усилителя 9 мощности соединен с выходом модулятора 8, а выход его соединен с входом акустического излучателя 10, который выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндра. Вход схемы 11 задержки соединен с выходом генератора 1 видеоимпульсов, а выход ее соединен с входом формирователя 12 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом модулятора 13. Выход модулятора 13 соединен с входом регистратора 14, Выход акустического приемника 15 соединен с входом селективного усилителя 16, выход которого соединен с вторым входом модулятора 13. Выход кварцевого генератора 17 соединен с вторым входом модулятора 8. Выходы кварцевых генераторов 18 и 19 соединены с входами линейного смесителя 20, выход которого соединен с вторым входом модулятора 4. Акустические оси излучателей и приемника совмещены.Устройство работает следующим образом.Непрерывные гармонические колебания с частотамии 12 с выходов кварцевых генераторов 18 и 19 поступают на входы линейного смесителя 20, на выходе которого образуются непрерывные биения колебаний двух частот, которые поступают на сигнальный вход модулятора 4, на выходе которого образуются радиоимпульсы с би-. гармоническим заполнением, которые усиливаются усилителем 5 мощности и излучаются в водную среду акустическим излучателем 6, Период следования сигналов накачки определяется периодом следования синхроимпульсов И 1, образующихся на выходе генератора 1 видеоимпульсов, задержанных схемой 2 задержки во время таад Задними фронтами видеоимпульсов ИЗ1728783 55 длительностью гад запускается формирователь 3 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы ИЗ длительностью т под воздействиемкоторых на выходе модулятора 4 формируются сигналы накачки. В начале измеренийзадними фронтами синхроимпульсов И 1 запускается формирователь 7 прямоугольныхимпульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 4 длительностью ти 1, 10под воздействием которых из непрерывныхгармонических колебаний с частотой, генерируемых кварцевым генератором 17, навыходе модулятора 8 образуются радиоимпульсы с гармоническим заполнением И 5,которые усиливаются усилителем 9 мощности и излучаются в водную среду фокусирующим цилиндрическим излучателем 10. Подвоздействием фокусируемых акустическихколебаний с частотой 1 внутри цилиндрического излучателя 10 выделяется растворенный в жидкости газ, В следующий моментвремени в водную среду с выделившимисяпри дегазации жидкости газовыми пузырьками излучаются сигналы накачки И 6 акустическим излучателем 6,В результате нелинейного взаимодействия акустических волн накачки с частотами 11 и 12 в среде с выделившимися придегазации газовыми пузырьками образуются волны разностной частоты Е = т 1 - 12,уровень звукового давления в которых зависит от концентрации выделившегося придегазации растворенного газа. Сигналыразностной частоты принимаются акустическим приемником 15, расположенным наакустической оси излучателя 6, усиливаютсяселективным усилителем 16, стробируютсямодулятором 13 и регистрируются регистратором 14, Для уменьшения уровня шумов 40принимаемые сигналы разностной частотыстробируются во времени.Селекция сигналов осуществляется спомощью схемы 11 задержки, запускаемойзадними фронтами синхроимпульсов И 1 и 45формирующей на своем выходе видеоимпульсы И 7 длительностью гзад стр, заднимифронтами которых запускается формирователь 12 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 8 длительностью тотр, управляющие модулятором 13, который пропускает на вход регистратора 14 сигналы И 9 разностной частоты, уровни которых несут информацию о концентрации растворенного газа в жидкости. По регистрируемому уровню принимаемых сигналов с помощью тарировочной кривой определяют концентрацию растворенного газа в жидкости.Преимущество изобретения заключается в повышении точности измерений концентрации растворенного газа в жидкости, что позволит, например, уточнить методики определения кавитационных качеств гидро- машин,Формула изобретения Устройство для определения содержания газа в газожидкостных средах, содержащее последовательно соединенные генератор видеоимпульсов, первые схему задержки, формирователь прямоугольных импульсов, модулятор, усилитель мощности и акустический излучатель, последовательно соединенные вторые формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу генератора видеоимпульсов, модулятор, усилитель мощности и акустический излучатель, последовательно соединенные вторую схему задержки, вход которой связан с выходом генератора видеоимпульсов, третий формирователь прямоугольных импульсов, третий модулятор и регистратор, последовательно соединенные акустический приемник и селективный усилитель, выход которого связан с вторым входом третьего модулятора, первый кварцевый генератор, подключенный к второму входу, второго модулятора, и второй и третий кварцевые генераторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено линейным смесителем, входы которого подключены к выходам второго и третьего кварцевых генераторов, а выход - к второму входу первого модулятора, второй акустический излучатель выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндра, а акустические оси первого акустического излучателя, акустического приемника и пьезоэлектрического цилиндра совмещены,1728783 7 иг,Составитель Ю,КэбарухинРедактор В.Данко Техред М,Моргентал Корректор С,Шевку изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 1405 ТиражИИПИ Государственного комите113035, Москва Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб., 4/5