Устройство для контроля газосодержания в жидкости

"ИЖИЦИОу,ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ ССР) ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" при Ростовском университете(56) 1. Авторское свиде 1 ельство СССР В 618674, кл. 0 01 й 29/02, 1980.2, Авторское свидетельство СССР М 1626146, кл. О 01 й 29/02, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗО- СОДЕРЖАНИЯ В ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляЫ 2 1778674 А контроля газосодержания жидкости в трубопроводе. Цель изобретения - повышение надежности. Зондируемый сигнал принимается пьезоприемником и запрещает прохождение импульсов через счетчик, которые начинают поступать туда в момент начала зондирования. Число импульсов от генератора счетных импульсов меняется в зависимости от амплитуды принятого сигнала, а время подсчета импульсов в счетчике зависит от скорости ультразвука в жидкости. Это позволяет одновременно при контроле учитывать и давление и скорость ультразвука. 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля параметров двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводам.Известно устройство, реализующее способ определения концентрации нерастворенного газа в жидкости. Устройство содержит акустический излучатель, акустический приемник и вторичную аппаратуру преобразования и обработки принятых сигналов, в которой осуществляется сравнение сигналов, прошедших различные расстояния в жидкости с газовыми пузырьками, О газосодержании судят по изменению коэффициента ослабления сигнала (1).Недостатком этого устройства являются невысокие чувствительность и точность в диапазоне гаэосодержаний 0-4(Наиболее близким техническим решением к заявляемому, которое выбрано за прототип, является устройство для определения газосодержания в жидкости 2), Устройство-прототип состоит . из последовательно соединенных генератора, усилителя мощности, пьезоизлучателя, пьезоприемника, согласующего усилителя, полосового фильтра и выпрямителя, а такке содержит АЦП, первый и второй компараторы, триггер, элемент И, генератор импульсов, счетчик и вычислительное устройство, АЦП формирует цифровой код значения звукового давления Р в исследуемой среде. С помощью компараторов, триггера., элемента И, генератора и счетчика определяется скорость звука в исследуемой среде С. Значения звукового давления Р и скорости звука С вводятся в память вычислительного устройства, в котором по известным соотношениям вычисляется газосодержание.Недостатком устройства-прототипа является сложность и связанная с этим недостаточно высокая надежность. Сложность обусловлена наличием в составе устройства для определения гаэосодержания вычислительного устройства и ЦАЦП,При использовании устройства-прототипа в производственных условиях (например на ТЭЦ) для контроля газосодержания в рабочей жидкости и для отключения подачи жидкости при превышении газосодержания в ней некоторого значения выход из строя вычислительного устройства (как наименее надежного) может привести к аварии.Целью изобретения является повышение надежности,Для достижения поставленной цели в устройство контроля газосодержания в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности и пьезо 40 45 50 зосодержания предлагаемым устройством и устройством-прототипом, которое в этом случае используется как высокоточное образцовое устройство,Сущность изобретения поясняется структурной схемой, приведенной на фиг. 1 и временными диаграммами на фиг. 2, поясняющими работу устройства.. Устройство для контроля газосодержания в жидкости содержит последовательно соеди нен ные генератор синусоидал ьного напряжения 1, усилитель мощности 2, пьеэоизлучатель 3 и последовательно соединенные пьезоприемник 4, согласующий усилитель 5, полосовой фильтр 6, выпрямитель 7, управляемый по частоте напряжением генератор 8, выход генератора 1 соединен с входом первого компаратора 9, подключенного своим выходом к установочному входу триггера 10, выход фильтра б излучатель, последовательно соединенные пьезоприемник, согласующий усилитель, полосовой фильтр и выпрямитель. последовательно соединенные первый компаратор, 5 вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, триггер, элемент И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходом полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход 10 первого компаратора подключен к входусброса счетчика, снабжено управляемым по частоте генератором, включенным между выходом выпрямителя и входом элемента И,Введение в известное устройство гене ратора управляемого напряжения по частоте позволяет существенно упростить устройство для контроля газосодержания, а именно исключить из его состава АЦП, вычислительное устройство, его периферий ные устройства (печать, дисплей, НГМД),интерфейс связи вычислительного устройства с устройством контроля, Такое упрощение устройства контроля приводит к существенному повышению его надежно сти, упрощению обслуживания и к снижению его стоимости. Отпадает необходимость в разработке и отладке программы.В то же время предлагаемое устройст ва контроля обеспечивает повышенную точность по сравнению с известными, так как алгоритм его работы включает операции по определению значений звукового давления Р, скорости звука С и определению значе ния сплошности потока, равный (1 - /3), где3 - газосодержание, Коэффициент пропорциональности предлагаемого устройства контроля подбирается при регулировке и настройке путем совместных измерений га 177867430 соединен с входом второго компаратора 11,подключенного своим выходом к входусброса триггера 10, прямой выход которогосоединен с первым входом элемента 12 И,второй вход которого соединен с выходом 5управляемого генератора 8, выход элемента12 И соединен со счетным входом счетчика13, вход сброса которого соединен с выходом комнаратора 9.Работа устройства контроля газосодержания в жидкости происходит следующимобразом.Пьезоизлучателем 3, вделанным заподлицо в стенку трубы и запитываемым отгенератора 1 через усилитель мощности 2, в 15потоке исследуемой жидкости. содержащейгазовые пузырьки и транспортируемой потрубе, возбуждают акустические колебания(фиг, 2 а) с частотой, меньшей резонанснойчастоты газовых пузырей. 20Известно, что звуковое давление, колебательная скорость, плотность среды и скорость звука в ней связаны соотношением- =рсРч(1)25где Р - звуковое давление;ч - колебательная скорость;.р- плотность среды,р =р. (1 -Д, (г)р - плотность жидкости;р - газосодержание;С - скорость звука в среде, С = 1( /3 );в данном конкретном случаеС = - (3)135где д - диаметр трубы;т - время распространения звуковогосигнала от одной стенки трубы до противоположной.Из (1), (2), (3) получается соотношение 40(1-А= Р (4)1В усилителе мощности 2 поддерживается постоянство напряжения на излучателе3, а значит обеспечивается и постоянство 45колебательной скорости ч. Так как ро и бтакже являются постоянными величинами,1то весь множитель с является в (4)лмасштабным коэффициентом, который учитывается при настройке устройства.Акустические колебания среды воспринимаются пьезоприемником 4, усиливаются усилителем 5 и проходят полосовой:фильтр 6, где выделяется синусоидальныйсигнал (фиг, 2 б), модулированный по амплитуде, который поступает на выпрямитель 7,на выходе которого получают сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р,Этот сигнал, пропорциональный звуковому давлению Р, поступает в цепь управления частотой генератора 8 и модулирует его частоту, поэтому частота сигнала на выходе генератора 8 в каждый момент времени пропорциональна звуковому давлению Р,Одновременно синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на компаратор 9, на выходе которого в момент перехода синусоидального напряжения через ноль формируется импульс (фиг. 2 в), который устанавливает триггер 10 в состояние "1" и сбрасывает счетчик 13 в исходное состоянйе.С триггера 10 логическая "1" поступает на первый вход элемента 12 И, который начинает пропускать счетные импульсы, поступающие на его второй вход с управляемого генератора 8. С выхода элемента 12 И счетные импульсы поступают на счетчик 13, который начинает их счет.В это время синусоидальный сигнал с фильтра 6 поступает на компаратор 11, на выходе которого в момент перехода сигнала через ноль формируется импульс (фиг. 2 г), сбрасывающий триггср 10 в состояние "0", который запрещает поступление счетных единиц на счетчик 13. При этом длительность сброса, формируемого триггером 10 (фиг. 2 д), равна т и, так как частота счетных импульсов, как указано выше, пропорциональна Р, то число, записанное в счетчик 13 (фиг. 2 е), пропорционально Р 1, т.е. пропорционально сплошности, равной (1 - Р ) в (4),При повышении газосодержания заданного значения срабатывает исполнительный механизм, управляемый счетчиком 13, т.е. выполняется выдача контроля,Формула изобретения Устройство для контроля газосодеркания в жидкости, содеркащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности и пьезоиэлучатель, последовательно соединенные пьезоприемник, согласующий усилитель, полосовой фильтр и выпрямитель, последовательно соединенные первый кампаратор, вход которого подключен к выходу генератора. синусоидального сигнала, триггер, элемент И и счетчик и второй компаратор, включенный между выходами полосового фильтра и вторым входом триггера, а выход первого компаратора подключен к входу сброса счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено управляемым по частоте геиератором, включенным между выходом выпрямителя и вторым входом элемента И..Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова едакт лионова ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 1 роиз 10 аказ 4190 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5