Ультразвуковое устройство для измерения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01F23/296 

4 4 СО

Г

ел Изобретение относится к акустическим устройствам для непрерывного измерения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей и может найти применение в нефтехимической химической отраслях промышленности например, для изменения уровня поверхности раздела между рассолом и нерастворителем в камерах скважинной рассолодобычи (контроль уров,ня нерастворителя) , Известно ультразвуковое устройство для определения границы разде фаз многофазной среды, содержащее блок пьезоэлектрических преобразователей, коммутатор, задающий г.ене ратор, блоки памяти, схемы сравнен измерительную схему и блок сигнализации Ij . Недостаток указанного устройств малый диапазон измеряемых yposHeifiji Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ул развуковой прибор для измерения ур ня границы раздела двух несмешивающи ,ся жидкостей, содерисащий акустичес кий задатчик, состоящий из излучат ля, подключенного к генератору зон дирующих импульсов, и приемника, ч рез усилитель подключенного к триггеру, второй вход которого через блок задержки подключен к выводу ге нератора зондирующих импульсов, а также регистрирующий прибор, подключенный через преобразователь к выходу триггера 2 . Недостаток известного устройства заключается в низкой точности измерения, обусловленной погрешностью изменения скорости распро ранения ультраз-вука. в исследуемых .. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом устройстве для измерения границы раздела двух несмешивающихся жидкостей, содержащем акустический датчик, состоящий из излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, иприемника с усилите- . лем, а также преобразователь и регистрирующий прибор, акустический датчик дополнительно снабжен тремя приемниками с усилителями, а устрой ство снабжено селектором импульсов и арифметическим блоком, причем пре образователь выполнен в виде цифроаналогового пр,еобразователя,. четыре приемника с усилителями расположены попарно на равных расстояниях друг от друга, выходы усилителей и генератора зондирующих импульсов со динены с линией связи, которая подключена к регистрирующему прибору через селектор импульсов, арифме тический блок и цифроаналоговый преобразователь, : На фиг Л представлена блок-сХема предлагаемого устройства, на фиг.2 вр енные диаграмкы работы устройства, Устройство состоит из акустического датчика 1, содержащего генератор 2 зондирующих, импульсов, излучатель 3, четыре приемника 4-7 с усилителями 8-11, подключенных к одной линии 12 связи, а также селектор 13 импульсов, арифметический блок 14, цифроаналоговый преобразователь 15 и регистрирующий прибор 16.. Генератор зондирующих импульсов с излучателем и каждый из приемников с усилителем размещают в отдельном герметичном контейнере. Выходы приемников и генератора соединены параллельно на одну линию 12 связи, подключенную через резистор, находящийся в селекторе 13 импульсов, к блоку питания (не показан) . Акустический датчик помещают в жидкость таким образом, чтобы граница раздела жидкостей находилась между приемниками 5 и 6 акустичесчих импульсов, при этом расстояние между ними является диапазоном измерения. За нулевой уровень принимается уровень, на котором находится плоскость приемного пьезопреобразователя 5. Устройство работает следу ощим обг разом. Генератор 2 вырабатывает акустические импульсы и одновременно элект рические синхроимпульсы. Каждый из акустических импульсов, распространяясь в жидкостях, последовательно поступает на приемники 4-7, преобразуется в электрические импульсы, кбгорые усиливаются электронными усилителями приемников. Так как выходы генератора и приемников соединены параллельно на одну линию связи, электрический сигнал имеет вид, показанный на фиг.2а причем первый по времени импульс является синхроимпульсом, поступающим с генератора 2, а остальные четыре импульса -сформированы электронными уси лителями 8-11 приемников 4-7. Линия связи подключается к селектору, который выдрляет синхроимпульс, а также временные интервалы if,i и tj J. соответствующие временам прохождения акустическими импульсами расстояний соответственно между приемниками 4 и 5,5 и.6,б и 7 фиг. 28,&,z,), В арифметическом блоке производится вычисление расстояния X от плоскости приемного пьезопреобразователя 5; до границы раздела жидкостей по формуле. e,(eta-e,ti X - 5 где Р,, е, 2 расстояние между при емниками 4 и 5,5 и 6,6 и 7 соответCTseHHoJt, , t,12 времена прохождения ультразвуком рас-;, стояний соответствен ,. с целью упрощения процесса вычисления расстояния BI и 8 выбирают равными 1 м. В этом случае формула (1) лмеет вид . VtT Кроме того, в арифметическом блоке производится статистическая обработка резуои) татов измере ий, что также увеличивает точность измерений при наличии помех. Регистрирующий прибор подключают к выходу арифметического блока через цифроаналоговый преобразователь. использование предлагаемого ультразвукового устройства для измерения уровня нерастворителя при скважинной рассолодобыче позволит повысить точность измерения за счет автоматической компенсации изменения скорости ультразвуковых колебаний в жидкостях, расположенных по обе стороны границы раздела, вести непрерывное измерение уровня непосредственно в процессе размыва, что исключит простой скважины, а также аварии (обруишвание скважин), являющиеся следствием неконтролируемого размыва потолочин скважин.

и II

inr

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА .ДВУХ HECMEШИBAЮtДIiXCЯ ЖИДКОСТЕЙ, СО-. держащее акустический датчик, состоящий из излучателя, подключенного к генератору зондирующих импульсов, и приемника с усилителем, а также преобразователь и регистрирукнций прибор, отличающееся тем, чтЪ, с целью повышений точности измерений, акустический датчик дополнительно снабжен тремя приемниками с усилителями,а устройство снабжено селектором импульсов и арифметическим блоком, причем преобразователь выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, четыре приемника с усилителями расположены попарно на равных расстояниях друг от друга, выходы усилителей и генератора зондирующих и myльcoв соединены с линией связи, которая подключена к регистрирующему прибору g через селектор импульсов, арифмети(Л ческий блок и цифроаналоговый преобразователь .