Способ определения плотности жидких сред и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике, н частности к измерению плотности двухкомпонентных смесей жидкости и диспергированным илирастворенным в ней тяжелым элементампо степени поглощения исследуемойсмесью гамма-излучения, и может бытьприменено в химической, горнодобывающей, нефтяной и других отраслях 1промышленности,Целью изобретения является повышение точности определения плотности жидких сред путем обеспечения максимальной чувствительности схемы измерения интенсивности прошедшегочерез слой исследуемой жидкости гамма-излучения во всем диапазоне изменения плотности,Интенсивность излучения М, проведшего через слой исследуемого вещества толщиной Й, плотностью , определяется выражением11 = 11 ехр(-1 Ч.рй), (1)где Х - интенсивность излучения исоточника,- массовый коэффициент поглощения излучения исследуемогоматериала,Чувствительность измерений можноопределить какЯ =д ХЯ= - ,ц ЙМ, ехР(-Рд)= -1 ЧдМ,Таким образом, чувствительностьизмерений пропорциональна произведению толщины исследуемого слоя на интенсивность прошедшего через негоизлученияи ДсЯ(3)При изменении толщины слоя этавеличина имеет максимум придя/оа = -М Ы ехр(-РРа) +-1 ц 11 ехр(-1 рд) (1-/црс 1) = О,1 РД: О, а = 1 УРР, (4)Сущность способа заключается в45следующем,Изменяя толщину с 1 слоя жидкостимежду источником гамма-излучения идетектором, перемещая либо детектор,либо источник, измеряют интенсивность 50прошедшего через слой излучения Ми вычисляют произведение Ид, Находяттолщину Й, при которой произведениеИЙ максимально, а следовательно,обеспечивается максимум чувствительности измерения. При этом значениид по градуировочным кривым определяют плотность жидкой среды. При известных значениях плотностей жидкой матрицы и Лиспергированном в ней элементе по найденному значению средней плотности смеси определяют концентрацию элемента в жидкой среде,На фиг. 1 схематично изображено устройство для реализации способа, обеспечивающее автоматический выбор расстояния между источником и детектором, соответствующего максимальной чувствительности измерения плотности исследуемой жидкости среды; на фиг,2- временная диаграмма распределения фаз.Устройство содержит детектор 1 и источник 2 гамма-излучения, помещенные в сосуд 3 с жидкой средой 4, Источник 2 излучения связан через редуктор 5 с реверсивным приводом 6 (например, электродвигателем). С приводом 6 соединен датчик 7 перемещения. Детектор 1 связан электрически со схемой 8 измерения интенсивности излучения (интенсиметром). Выход схемы 8 измерения соединен с первым входом схемы 9 умножения. Второй вход схемы 9 умножения соединен с выходом датчика 7 перемещения через масштабирующий усилитель 10. Один из выходов схемы 9 умножения соединен с сумматором 11 непосредственно, а второй выход - через схему 12 выборки-храненияВыход сумматора 11 соединен с двухуровневым компаратором 13, два других входа которого соединены с источником 14 опорного напряжения. Два выхода двухуровневого компаратора 13 соединены с двумя одновибраторами 15 и 16, каждый из которых через свои электронные ключи 17 и 18 соединен с реверсивным приводом 6, Схема 8 измерения интенсивности, схема 12 выборки-хранения и двухуровневый компаратор 13 связаны с выходом генератора 19 фаз.Устройство содержит также счетно- решающий блок 20, входы которого соединены со схемой 8 измерения интен" сивности излучения, двухуровневым . компаратором 13 и через масштабирующий усилитель 10 с датчиком 7 пере- мещения, а выход соединен с показывающим прибором 21.Устройство работает следующим образом.Интенсиметр 8 совместно с детекто" ром 1 обеспечивают измерение интенсивности излучения от источника 2, 1390529прошедшего через контролируемую среду 4. С выхода интенсиметра 8 напряжение, пропорциональное интенсивности излучения, поступает на вход аналогового умножителя 9, на другой5 вход которого поступает напряжение, пропорциональное расстоянию между детектором 1 и источником 2. Это напряжение вырабатывается датчиком 7 линейных перемещений и поступает на умножитель 9 через масштабирующий усилитель 10. С выхода умножителя 9 напряжение, пропорциональное произведению двух входных напряжений, поступает на сумматор 11, где вычитается из напряжения, поступающего со схемы 12 выборки-хранения, На схеме 12 выборки хранения запоминается произведение тех же измеряемых величин, но в предыдущем цикле регулирования, Для этого с второго прямого выхода умножителя 9 подается сигнал на вход схемы 12 выборки-хранения. С выхода сумматора 11 разность двух произведений (в предыдущем цикле ре- . гулирования и в текущем) поступает на вход двухуровневого компаратора 13, где определяется знак этой разности. Если значение разности положи 30 тельно и превышает уровень положитель ного опорного напряжения вырабатываемого источником 14 опорного напряжения, то запускается одновибратор 15 и разрешается включение электронного ключа 17, обеспечивающего питание 3 привода 6, Одновибратор 15 задает время, в течение которого к обмоткам привода 6 подается напряжение и тем самым производится перемещение источника 2 с помощью редуктора 5, Если 40 разность отрицательна и больше уровня отрицательного опорного напряжения от источника 14 опорного напряжения, то запустится другой одновибратор 16 и включится другой электрон ный ключ 18, и вращение привода будет противоположным, Величина опорных напряжений (положительного и отрицательного) источника 14 определяет зону нечувствительности схемы измере ния к статистическим разбросам интенсивности излучения, регистрируемого интенсиметром 8, а именно: когда сигнал с умножителя 11 меньше опорного положительного или отрицательного 55 напряжения, компаратор 13 не вырабад тывает сигнал на включение привода 6, а вырабатывает сигнал на измерение плотности, Для правильной работы устройства необходимо обеспечить определенную последовательность стробируюших сигналов (фаз) на узлы интенсиметра 8, схемы 12 выборки-хранения и компаратора 13. Эту последовательность обеспечивает генератор 19 фаз, вырабатывающий четыре таких стробирующих сигнала. Временная диаграмма распределения фаз представлена на фиг. 2. Фаза Ф (фаза измерения) определяет начало цикла и обеспечивает суммирование зарегистрированных детектором гамма-квантовПо окончании фазы вход детектора отсоединяется от входной цепи интенсиметра. Фаза Ф 2 (фаза запуска) обеспечивает стробирование компаратора. Фаза ФЗ (фаза записи) обеспечивает запоминание (запись) произведения измеренных величин в текущем цикле для использования в следующем цикле как предыдущее произведение, Фаза Ф 4 (фаза сброса) обеспечивает установку в исходное состояние интенсиметра для подготовки измерения в следующем цикле.Период следования фаз устанавливается большим суммы времени измерения и времени отработки двигателем управляющего сигнала на вращение (определяется одновибраторами), Когда компартор вырабатывает сигнал на измерение плотности, этот сигнал подается на управляющий вход счетно-решающего блока 20, На информативные входы подаются сигналы от датчика 7 перемещения через масштабирующий усилитель 10 и от схемы 8 измерения интенсивности излучения, Счетно-решающий блок по измеренной толщине слоя и интенсивности поглощенного излучения вычисляет величину плотности и передает ее на показывающий прибор 21. Это вычисление проводится после фазы Ф 2 и до фазы Ф 4.Положительный эффект от использования изобретения достигается за счет того, что измерение плотности производится при толщине слоя исследуемой жидкости между источником гамма-излучения и детектором, обеспечивающей максимальную чувствительность схемы измерения, что повышает точность определения плотности. Формула изобретения 1, Способ определения плотности жидких сред, заключающийся в иэмере1390529 Уиг. 1 нии интенсивности гамма-излучения, прошедшего цереэ слой исследуемой среды, измерении толщины слоя и определении плотности среды по градуировочным кривым, о т л и ч а ю щ и й 5 с я тем, что, с целью повышения точности определения путем обеспечения максимальной чувствительности во всем диапазоне измерения, измерение толщины слоя производят при ее изменении, вычисляют величину произведения толщины слоя на интенсивность прошедшего через слой гамма-излучения и в момент максимума этого произ ведения определяют искомый параметр.2, Устройство для определения плотности жидких сред, содержащее детектор и источник гамма-излучения, выполненные с возможностью перемещения друг относительно друга, помещенные в сосуд с исследуемой жидкой средой, датчик перемещения, схему измерения интенсивности излучения и показывающий прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет автоматиэации обеспечения измерений примаксимальной чувствительности, онодополнительно снабжено реверсивнымприводом перемещения источника излучения или детектора, выход которогочерез датчик перемещения соединен спервым входом схемы умножения, вто-.рой вход которой соединен с выходомдетектора, а два выхода соединены ссумматором, причем один из выходовчерез схему выборки хранения, двух- .уровневым компаратором, входы которого соединены с выходом сумматора,источником опорных напряжений и генератором фаэ, а выходы - с двумяодновибраторами, каждый иэ которыхчерез электронные ключи подключен квходу реверсивного привода, и счетнорешающим блоком, выход которого подключен к показывающему прибору, авходы подключены к датчику перемещения и схеме измерения интенсивностиизлучения, входы которой подключенык детектору и генератору фаз, ещеодин выход которого подключен к схемевыборки-хранения,1390529 оставитель В.Пересадькоехред М.Ходанич Корректор В.Вутяг ктор С.Пекар Тираж 847 ВНИИПИ Государствениог по делам изобретений 13035Москва, %-35Рауш