Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке

(72) Автор изобретени истяков виационныйуковского ковский ордена Л им. Н.71) Заявител РАЦИИ УСТРОИС ГАЗОВОЙ Ы уквцего им.- ен с первым и частоИзобретение относится к контрольной измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений газовой фазы в двухфазном потоке.Известно устройство для измерения концентрации газовой фазы в потоке, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, подключенный через резистор к генератору возбуждаемых импульсов 1Недостатком известного устройства является низкая точность измерений.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для иьмерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждаюпах импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель и диф ференциальную цепочку, схему антисовпадейий, формирователь блокир пульса, выход которого соедин входом схемы антисовпадений, томер2 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕНедостатком известного устройстваявляется низкая точность и производительность измерений, так как при измерениипоявляются ложные паразитные колебания,определяемые геометрическими размерамипреобразователя. Кроме того, время измерений увеличивается за счет частотыпосылок возбуждакшвх импульсов,Бель, изобретения - повышение точности и производительности измерений.Поставленная пель достигается тем,что устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке,содержащее последовательно соединенныегенератор возбуждавзцих импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразователь, усиштель и дифференцирутошув .цепочку, схему антисовпадений, формирователь блокирукацего импульса, выход которого соединен с первым входом схемыантнсовпадений, и частотомер, снабженодифференциальным блоком, включенныймежду усилителем и пьезоэлектрическимпреобразователем, последоватепьно сойди19 4117 (фиг. 2) через резистор 2 подводитсяк пьезоэлектрическому преобразоватеао 3,возбуждая в нем свободные механическиеколебания на резонансных частотах.Благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту в процессе колебаний наобтцтадках преобразователя 3 возникаютэлектрические колебания 18 преимущественно с частотами, соответствутсаптми высотному и радиальному резонансам,Эти ксщебания используются для управления работой триггера 1, который формиттует возбуждающие импульсы (перепадынапряжений) такой длительности и частоты .повторения, чтобы в преобразователе 3в основном возбуждались радиальные колебания, а высотные подавлялись. С этойцеью электрические колебания от преобразователя 3 подаются на один из входовдифференциального блока 4. Для компенсации возбуждающего преобразователь 3 положительного перепада напряжения на другой вход дифференциального блока 4 свыхода триггера 1 подается перепад напряжения отрицательной полярности, в результате чего на выходе дифференциального блока 4 пагучаются топько электрические катебания 19, пропорциональныемеханическим колебаниям преобразователя3. Эти ксщебания усилителем 5 преобразуются в прямоугольные колебания 20,затем, дифференцирутотся дифференцирующей цепочкой 6, после чего положительные импульсы 21 подаются на один извходов схемы 7 ИЛИ непосредственно,а отрицательные импульсы подаются надругой вход скемы 7 ИЛИ через инвертор 14. Положитещьные импульсы 22 свыхода схемы 7 ИЛИ поступают. на схемуанжсовпадений и схему 11 совпадений,управляемуто схемой 10 стробимпульсов.Схема 10 стробимпульсов запускается,первым импульсом, прошедшим схему 8антисовпадений. Ждущий мультивибратор9 вырабатывает задержанный прямоугольный видеоимцульс 23, которым открывается схема 11 совпадений. Время задерж-.кии дтительность стробирующего им 3пульса выбираются так, что в моментокончания первого периода фвысотныхфколебаний сформированный импульс 24проходигг через схему 11 совпадений исхему 12 ИЛИ на вход триггера 1, вызывая его опрокидывание. Образующийся навыходе триггера 1 отриттатетьный перепад напряжения повторно возбуждает впреобразователе 3 фвысотныеф колебанияв противофазе с существукхцими, и поэтому они взаимно подавляются. Радиапь 3 97424ценными инвентором, вход которого соединен с выходом дифференпируюатей цепочки, и первой схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу дифферентптрующей цсцточси, а выход - к второму входусхемы щттисовпадений, последовательносоединенными ждупбтм мультивибратором,вход которого подключен к выходу схемыантисовпадений, схемой стробимнульсовсхемой совпадений, второй вход которой аподключен к выходу первой схемы ИЛИ,а выход - к входу формирователя блокирующего импульса, и второй схемой ИЛИ,второй вход которой подключен к выходуждущего мультивибратора, и блоком коь- имутации, выход которого соединен с треть.им входом второй схемы ИЛИ, а генератор возбуждаквех импульсов выпсцтненв виде триггера, вход которого соединенс выходомвторой схемы ИЛИ, второй 20выход - с вторым входом дифференциального блока и входом частотомера.На Фиг. 1 представлена блок-схемаустройства, на фиг. 2 - . временные эпюры,поясняккцие работу схемы, ИУстройство для измерения концентрациигазовой фазы в двухфазном потоке содержит последовательно соединенные триггер1, резистор 2 и пьезоэлектрический преобразователь 3, дифференциальный бпок Эа4, усилитель 5, дифференцщвдспцую цепочку В, схему 7 ИЛИ, схему 8 антисовпадений, ждутай мультивибратор 9, схему10 стробимпульсов, схему 11 со.ятадений,второй вход которой подключен к выходупервой схемы 7 ИЛИ, и вторую схему 12ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом ждущего мультивибратора 9, третийвход - с выходом блока 13 коммутацйи,а выход подключен к входу триггера 1,Между первой схемой 7 ИЛИ и дифференцирующей цепочкой 6 включен инвертор14, Кроме того, второй выход триггера1 соединен с вторым входом дифференциального блока 4 и входом частотомера 15,Между схемой 8 антисовпадений и схемой 11 совпадетий включен формироватеть16 блокирующего импульса,Устройство работает следуаким обрез ОмвЯПри замыкатаи контактов блока 13коммутации положительный импульс черезсхему 12 ИЛИ поступает на сяетный входтрютера 1, вызывая его опрокидыващте;При этом иа выходах триггера 1 формируются перепады напряжения разной поляр-ффности, нащамер попожатепьной полярностина правом Выходе и Отрицатмьной налевом. Полсакитеьиый перепад напряжения5 0742 ные же ксзтебания с периодом Т используются дпя управления частотой повторения возбуждакзцих импутьсовф формируемых триггером 1.Однако в первые периоды, когда вмтР % ,питуда радиальных копебаний по сравнен нию с вмтяпттудой высотных копебаний маца, запуск триггера производится не каждым, а только отрицатепьными попупериодами радиальных колебаний. 0 Это обусловлено тем, что запуск триггера положительным попупериодом, т.е.через время= Т/2, приведет к фор.мированию положительного перепада напряжения, который возбудит в преобра- тэ зоватепе 3 радиальные колебания в противофазе с существутоитими. Дпя предот-вращения этого схема 8 антисовпадений закрывается блокирующим имттуиьсом 25 от формирователя 16 бпокирукзцего зт импульса, который запускается импульсом 24 с выхода схемы 11 совпадений. До прихода импульса, соответствего началу отрицательного попупериода, схема "8 антисовпадений открывается, и прошед- И ший через схему 8 антисовпвдений, ждуптий мультивибратор 9 и схему 12 ИЛИ импульс вызывает очередное опрокидывание триггера 1.Положительный перепад напряжения от Зф триггера 1 возбуждает в преобразоввтепе 3 высотные и радиальные копебвяия и вьпцеописанный процесс работы устройства с поочередным упрввпением работой триггера 1 высотными и радиапьными копеба- тютями повторяется, но при большей вмт- литуде радиальных кспебаний. Этот про цесс продопжается до тех пор, пока амплитуда радиальных колебаний не превысит существенно амплитуду высотных копеба й ний, В этом спучве запуск третера 1 нроизводится только каждым псцтупериодом радизльных колебаний, что обеспечивает формирование триггером 1 поспедоватепьности прямугопьных импульсов 26, частота посылок и длитепьность которых авто-, матически подстраиваются в соответствии с изменением собственной частоты радиапьных колебаний преобразователя 3.Возбуждение преобразователя 3 прямо угопьными нмпу,пьсами дпитепьностьто, равной 1/2 Т, обеспечивает ивибопьтпую вмтцтитуду радиальных копебвний преобразователя 3, а следовательно, повышенную точность измерений. 40 4Время измерений ограничивается топько быстродействием частотомера 15.Определение коцпентрации газовойфазы производится по тарировачным кривым.Изобретете поэвопяет с высокойточностью и производитепьностьто производить измерение коицентрвтаи газовойфазы в двухфазном потоке.формула изобретенияУстройство дпя измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке,содержащее последоватепьно соединенныегенератор воэбуждакютих импуаьсов,резистор, пьезоэпектрический преобразователь, усипитепь и дифференцирукзцуюцепочку, схему антисовпвдений, формирователь бпотсврутощего имттульса, выходкоторого соединен с первым входом схемы антисовпадений, и частотомер, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепьюповышения точности и производительности измерений, оно снабжено дифференциапьным бпоком, вкпюченным между усилвтепем и пьеэоэпектрическим преобразоватепеи, поспедоватепьно соедтптенныминнвертором, вход которого соединен свыходом дифферентврукзцей цепочки, нпервой схемой ИЛИ, второй вход которойподтцпочен к выходу дифференттнрукзцейцепочки, а выход - к второму входу схемы внтисовпадений, последовательно соединенными ждущим мупьтивнбраторомвход которого подключен к выходу схемыантисовпадений, схемой стробимпульсов,схемой совпадений, второй вход которойподкпючен к выходу первой схемы ИЛИ,а выход - к входу формироватепя блокирукзцего импульса, и второй схемой ИЛИ,второй вход которой подтцпочен к выходуждущего мультивнбратора, и бпоком коммутации, выход которого соединен с третьим входом второй схемы ИЛИ, а генератор возбуждвтацих импульсов выполненв виде триггера, вход которого соединенс выходом второй схемы ИЛИ, второйвыход - с вторым входом дифференциапь-Фнаго бпоиа и входом частотомера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 427641, кп. 601 М 29/00, 1973.2, Авторское свидетельство СССРКу 657332, зд. 601 8 29/00, 1976