Акустический блок для измерения концентрации газа в двухфазных средах Советский патент 1984 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть исцользовано в химической, нефтяной, авиационной, атомной энергетике и криогенных устройствах. Известен акустический блок для измерения концентрации газа в двухфазных средах, содержащий излучающий и приемный пьезопреобразователи, выполненные в виде двух сегментов, вырезанных из полого пьезокерамического цилиндра и образующих конфокаль ный резонатор Л . Недостатки данного устройства зак лючаются в необходимости точной юстировки для обеспечения совпадения оси цилиндрического преобразователя с центральной образующей другого преобразователя, что требует значительных затрат времени. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является акус тический блок для измерения концентрации газа в двухфазных средах, со держащий полый цилиндрический пьезо электрический излучатель 2 , Недостатками известного акустического блока являются невысокая точ ность измерений и малое быстродействие. Например, погрешность измерения концентрации газа в потоке жидкости с одиночными пузырьками может быть сколь угодно велика, если скорость потока такова, что время нахождения пузырька в объеме датчика меньше вре мени измерения резонансной частоты. Наименьшее возможное время измерения зависит от резонансных частот пустого и заполненного жидкостью датчика, причем с уменьшением времени измерения резонансной частоты возрастает погрешность измерения концентрации веществами жидкости. Целью измерения является увеличение точности и сокращение времени измерений концентрации газа в двухфа ных средах. Указанная цель достигается тем, что акустический блок для измерения концентрации газа в двухфазньгх средах, содержа ций полый цилиндрический пьезоэлектрический излучатель, снабжен полым цилиндрическим приемником ... „ ультразвуковых колебании, расположенным снаружи коаксиальнр с излучателем и неподвижно закрепленным относительно последнего, а внутренняя полость излучателя предназначена для размещения объема исследуемой среды. На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг, 2 - градуировочная характеристика. Акустический блок для измерения концентрации газа в двухфазных средах содержит генератор 1 ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с полым цилиндрическим пьезоэлектрическим излучателем 2 и входом фазовращателя 3, выход которого подключен к первому входу измерителя А разности фаз. На излучателе 2 закреплен коаксиально с помощью смеси 5 зпоксидной смэлы с пьезокерамическим наполнителем полый цилиндрический приемник 6 ультразвуковых колебаний, выход которого подсоединен к другому входу измерителя 4 разности фаз. Излучатель 2 и приемник 6 расположены в едином корпусе 7, образуя акустический блок, включенный в разрыв трубопровода 8. Во внутренней полости излучателя 2 находится исследуемая среда 9. Акустический блок работает следуюEp-iM образом. Высокочастотное напряжение генератора 1 подается на полый цилиндрический пьезоэлектрический излучатель 2 акустического блока, где оно преобразуется в ультразвуковые колебания, которые вводятся в исследуемую среду 9. При этом излучатель 2 и находящийся в нем объем исследуемой среды 9 образуют механическую колебательную систему. Приемник 6 воспринимает и преобразует механические колебания излучателя с исследуемой средой в электрические напряжения. Амплитуду напряжения генератора выбирают такой, чтобы выходное напряжение, снимаемое с приемника, имело синусоидальную форму и было бы больше порогового входного напряжения измерителя 4 разности фаз. После этого определяют фазочастотную характеристику акустического блока при изменении концентрации газа с учетом влияния давления и температуры исследуемой среды и выбирают рабочую частоту акустическоно блока по одному из максимальных диапазонов концентрации газа и минимальным изменениям фазочастотньсх характеристик

311

от изменения давления и температуры среды.

Затем градуируют акустический блок на рабочей частоте (фиг. 2), после чего его монтируют в трубопроводе с контролируемой средой, возбуждая в акустическом блоке колебания с рабочей частотой и с необходимой

122704

амплитудой, настраивают с помощью фазовращателя 3 измеритель 4 разное ти фаз на нулевые показания. Далее -производят измерения разности фаз с при заполнении внутренней полости излучателя 2 исследуемой средой 9 и по градуировочной характеристике определяют концентрацию газас. (%)в среде.

АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК ДОЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА В ДВУХФАЗНЫХ СРЕДАХ, содержащий полый цилиндрический пьезоэлектрический излучатель, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и сокращения времени измерений, он снабжен полым цилиндрическим приемником ультразвуковых колебаний, расположенным снаружи коаксиально с излучателем и неподвижно закрепленным относительно последнего, а внутренняя полость излучателя предназначена для размещения объема исследуемой среды. (Л С