Устройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам

,601 й ССР 990, ССР 90 льство С 29/02, 1 льство С 29/02, 19 ЕДЕЛЕНИЯ ПУЗЫРЬКОВ онтрольно- назначено СП 6 д 4 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ В ЖИДКОСТИ ПО РАЗМЕРАМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и пр Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначенодля определения в реальном масштабе времени распределения газовых пузырьков вжидкости по размерам и может быть использовано в технике кавитационных качествгидромашин, в океанологических исследованиях и других задачах прикладной гидродинамики,Цель изобретения - повышение точности определения распределения газовыхпузырьков по размерам,Поставленная цель достигается за счетформирования с помощью вновь введенныхформирователя треугольных колебаний,многоканального селективного усилителя,управляемого многокэнальным усилителемпостоянного тока, сумматора и излучениямногокомпонентного широкополосного сигнала с строго определенным и стабильнымво времени зквидистантным спектром, в редля определения в реальном масштабе распределения газовых пузырьков в жидкости по их размерам. Цель изобретения - повышение точности. В исследуемую жидкость излучают ультразвук в виде радиоимпульса зквидистантного спектра. Принятый сигнал сформировывают и усиливают. В многоканальном блоке вычитатель определяет разницу амплитуд излученного сигнала на данной частоте и принятого сигнала, по которой судят, о размере пузырька газа в жидкости. Частотная многоканальность позволгет получить распределение пузырьков по размерам. 2 ил,зультате чего по затуханию звуковых колебаний строго определенных и стабильных частот, распространяющихся в жидкости с пузырьками газа, определяют концентрацию газовых пузырьков, размеры которых (их радиусы) резонансны этим частотам, т,е. определяют распределение газовых пузырьков в жидкости по размерам с большей точностью за счет повышения частотной стабильности широкополосного сигнала с известным эквидистантным спектром,На фиг,1 приводится структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам содержит синхронизатор .1, выход которого соединен с входом схемы 2 задержки. Вход формирователя 3 прямоугольных импульсов соединен с выходом схемы 2 задержки, а его выход - с входом оперативного запоминающего блока 4, Вход многоканального вычитающего блока 5 соединен с выходом оперативного запоминающего блока 4, а его выход- с входом многоканального регистратора 6, синхронизирующий 5.вход которого соединен с выходом синхронизатора 1.Вход формирователя 7 прямоугольных импульсов соединен с выходом синхронизатора 1. Управляемый вход модулятора 8 соединен с вйходом .формирователя 7 прямоугольныхЙМпльсов, а его выход - с входом усилителя 9 мощности, выход которого соединен с входом акустического излучателя 10. 15Выход акустического приемника 11 соединен с сигнальным входом модулятора 12, управляемый вход которого соединен с выходом формирователя 3 прямоугольных импульсов. Сигнальный вход многоканального 2 О селективного усилителя 13 соединен с выходом модулятора 12, а управЛяемые входыего соединены с управляемыми входами многоканального селективного усилителя 14, Выходы многоканальных селективных 25 . усилителей 13 и 14 соединены с входами многоканального блока 5 вычитания, первого - непосредственно, второго - через оперативный запоминающий блок 4.Выход генератора 15 гармонических 30 колебаний соединен с входом формировател я 16 треуголь н ых колебаний. Вход многоканального селективного усилителя 17 соединен с выходом формирователя 16 треугольных колебаний, а его выход - с входом 35 сумматора 18, выход которого соединен е входом модулятора 8, Вход многоканального усилителя 19 постоянного тока соединен с управляющим выходом генератора 15, а его выход соединен с управляемыми входа ми многоканальных селективных усилителей 13, 14, 17; Устройство работает следующим образом. Работу всего устройства синхронизи руют синхроимпульсы 11, формируемые на выходе синхронизатора 1, задними фронтами которых запускается схема 2 задержки, на выходе которой формируются видеоимпульсы длительностью тзад стрИ 2, задними 50 фронтами которых запускается формирователь 3 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 3 длительностью гр, участвующие в временной селекции принимаемых широкополосных сигналов, которая осуществляется для повышения точности измерений за счет устранения различного рода акустйческих и электрических помех. Задними фронтами синхроимпульсов И 1 запускается также формирователь 7 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 4 с необходимой длительностью Ь, под воздействием которых на выходе модулятора 8 формируются радиоимпульсы И 6 с широкополосным заполнением, имеющим эквидистантный спектр, которые усиливаются усилителем 9 мощности и излучаются в исследуемую газожидкостную среду акустическим излучателем 10,Излучаемые широкополосные сигналы с эквидистантным спектром образуются следующим образом. Непрерывные колебания частоты 1 с выхода генератора 15 гармонических колебаний поступают на вход формирователя 16 треугольных колебаний, с выхода которого непрерывные пилообразные колебания И 5 поступают на вход многоканального селективного усилителя 17, с помощью которого иэ непрерывных пилообразных колебаний, спектр которых обладает, рядом гармонических составляющих от 1 до и, выделяются гармонические колебания с частотами 1, 21, 31п, которые суммируются сумматором 18, с выхода которого непрерывный широкополосный сигнал с эквидистантным спектром поступает на сигнальный вход модулятора 8, на выходе которого формируйтся радиоимпульсы с требуемой длительностью и скважностью И 6, которые излучаются в исследуемую газо- жидкостную среду.При распространении в исследуемой среде с газовыми пузырьками акустического широкополосного сигнала, состоящего из и эквидистантных чаатотных компонент, в результате рассеяния на газовых пузырьках происходит их затухание главным образом на резонансных этим и частотным компонентам пузырЬках. Ослабленный рассеянием на резонансных газовых пузырьках сигнал принимается широкополосным приемным преобразователем 11, селектируется (стробируется) во времени модулятором 12, с выхода которого отвтробированный сигнал И 7 поступает на вход многоканального селективного усилителя 13.Отселектированные по частотам селективными усилителями с частотами селекции равными 1, 21, 31п, выпрямленные и осредненные в пределах длительности зондирующего импульса сигналы И 8" (индекс и означает принадлежность сигнала к одному из и каналов многоканального селективного усилителя) поступают для вычитания на первые входы многоканального блока 5 вычитания, на вторые входы которого поступают сигналы И 9", уровни которых соответству.ют (в результате предварительно проведенной калибровки коэффициентов передачи многоканального селективного усилителя 14 в обезгаженной воде)уровням, образующимся при прохождении исходного зондирующего широкополосного сигнала с эквидистантным спектром через обезгажен ную жидкость.Для осуществления операции вычитания двух сигналов, разнесенных во времени, отселектированные, выпрямленные и осредненные сигналы, образующиеся на выходах многоканального селективного усилителя 14, запоминаются в многоканальном оперативном запоминающем блоке 4, с выходов которого в виде И 9" поступают на соответствующие вторые входы многоканального вычитающего блока 5 вычитания, при этом на соответствующих. выходах его формируются сигналы с уровнями И 10" пропорциональными коэффициентам затухания звуковых колебаний на каждой из н эквидистантных частотных компонент широкополосного сигйала, т,е, сигналы, уровни которых несут информацию о концентрации газовых пузырьков, размеры которых резонансны каждой из п эквидистантных частотных компонент излучаемого широкополосного сигнала, которые регистрируются многоканальным регистратором 6, синхронизируемым синхроимпульсами 11.Перед излучением очередного Зондирующего сигнала задними фронтами видеоимпульсов И 3 запоминаемая многоканальным оперативным запоминающим блоком 4 информация И 9" сбрасывается,в результате чего оперативный запоминающий. блок 4 подготавливается к очередному циклу своейработы.По величине затухания на каждой из иэквидистантных частотных компонент, регистрируемого многоканальным регистратором 6, с помощью тарировочной кривой вычисляется концентрация газовых пузырьков с радиусами резонансными этим частот ным компонентам, т.е, определяетсяраспределение газовых пузырьков по их размерам в исследуемой газожидкостнойсреде.Для одновременной перестройки частот селекции 1, 21, 31, , п 1 всех трех многоканальных селективных усилителей в .точном соответствии с изменением частоты генератора 15 гармонических колебаний управляющие выходы многоканального усили теля 19 постоянного тока соединены с соответствующими управляемыми входами многоканальных селективных усилителей, частоты селекции которых могут плавно перестраиваться с изменением частоты колебаний 1.Использование изобретения, по сравнению с прототипом, обеспечивает преимущество, заключающееся в увеличении 10 точности определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам, что позволит, например, уточнить методики определения кавитационных качеств гидромашин,Формула изобретенияУстройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам, содержащее последовательно 20 соединенные синхронизатор, схему задержки, первый формирователь прямоугольных импульсов, оперативный запоминающий блок, многоканальный блок вычитания и регистратор, синхронизирующий вход которо 25 го соединен с выходом синхронизатора, последовательно соединенные второй формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый модулятор, усилитель 30 мощности и акустический излучатель, по 35 40 соединенными формирователем треугольных колебаний, вход которого подключен к выходу генератора, третьим многоканальным селективным усилителем и сумматором, выход которого подключен к 50 сигнальному входу первого модулятора, и многоканальным усилителем постоянного тока, вход которого связан с выходом генератора, выход- с управляемыми входами многоканальных усилителей, а генератор выполнен в виде генератора гармоническихколебаний,следовательно соединенные акустический приемник, второй модулятор, первый многоканальный селективный усилитель, выход которого подключен к второму входу многоканального блока вычитания, второй многоканальный усилитель, вход которого подключен к выходу первого модулятора, а выход в .к информационному входу оперативного запоминающего блока, и генератор, а выхоД первого формирователя прямоугольных. импульсов подключен к управляемому входу второго модулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно1805377 фиг оставитель Ю. Кабарухинехред М. Моргентал Корректор С. Шекмар Народная еда инат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ьский Прои одственно-иэ Заказ 938 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5