Устройство для измерения физических параметров взвеси Советский патент 1984 года по МПК G01N15/06 

Изобретение относится к измерению физических параметров и свойств веществ, например взвеси жидкости или газа, и может быть использовано, в частности для измерения концентрации биологической взвеси в океане. Известно устройство для. определения концентрации частиц в жидкости, содержащее генератор, два пьезоэлект рических йреобразователя, блок вьщеления и измерения допйлеровской частоты, интегратор, делительное уст ройство, дифференцирующую цепочку, накопитель импульсов и пороговое устройство ll . Недостатком этого устройства является низкая достоверность получаемых данных при измерении малых концентраций взвеси при ее неоднородном пространственном распределении. Наиболее близким к изобретению (ПО технической сущности является устройство для измерения физических параметров взвеси, содержащее генератор, подключенный к нему пьезоэлек рический преобразователь, блок вьаделения и измерения допштеровского сме щения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные после довательно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов - к входу делительного устройства. Измерения осуществляются за счет протекания.взвесесодержащей среды через область пространства, ограниченную пересечением диаграмм направ ленности изл.учающего и приемного акустических преобразователей 2 . Недостатком известного устройств является низкая достоверность измерений, что определяется противоречивостью требований к величине рабо чей области, образованной пересечением диаграмм направленности. Она должна быть столь мала, чтобы вероя ностью одновременного попадания в нее более одной частицы Можно было д енебречь даже при самых высоких концентрациях взвеси, и достаточно велика, чтобы при самых низких концентрациях вероятность попадания в нее частицы не была ничтожно мала. Цель изобретения - повьшение достоверности измерений концентраци взвеси в широком диапазоне ее изме нений и увеличение пространственной разрешающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения физических параметров взвеси, содержащем генератор, подключенный к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и через соединенные последовательно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов - к входу делительного устройства, генератор выполнен импульсным, пьезозлоктрический преобразователь - приемно-излучающим, дополнительно введен счетчик посылок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход - к второму входу делительного устройства, а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения физических параметров взвеси. Схема содержит импульсный генератор 1, подключенный к нему приемно-излучающий преобразователь 2, к выходу которого подключен блок 3 вьщеления и измерения допплеровского смещения частоты. Выход блока 3 подключен к каналу,временного интегрирования, состоящему из соединенных последовательно интегратора 4 и счетчика 5 посылок, счетньш вход которого подключен к второму выходу генератора 1, Второй выход блока 3 подключен к каналу интегрирования по периоду посылок, состоящему из соединенных последовательно амплитудного детекто ра 6, порогового устройства 7 и накопителя 8 импульсов, к .управляющему входу которого подключен выход интегратора 4. Выход счетчика 5 посыпок соединен с одним из входов делительного устройства 9, к второму входу которого подключен выход накопителя 8 импульсов. Устройство работает следующим образом. Сформированный генератором 1 радио импульс поступает на пьезоэлектрический преобразователь 2, излучаюпщй в исследуемую среду ультразвуковой импульс длительностью , которая определяется из распределения Пуассона по заданным пределам измерения концентрации и вероятностью перекрытия сигналов рассеяния. Излучение производится узконаправленным пьезоэлектрическим преобразователем в направлении, составляющем с .вектором относительной скорости движения сред угол od Э (180), обеспечивающий необходимую для измерения скорости чувствительность к допплеровскому смещению частоты ut. Импульсный режим работы генератор позволяет при совмещенном излучении и приеме выделить элементарный объем озвученной среды iV SC - и проскагде 6 нировать им по дальности, С - скорость площадь апертуры; в среде; с - длительность импульса. Максимальная дальность L 00 1Д Т - период следования импульсов, опр деляет масштаб осреднения вдоль одной координаты. Дополнение устройства счетчиком посылок обеспечивает измерение по второй координате с масштабом L«w(6in«-VlvN., где VJ - модуль относительной скорос движения среды; t - время; N - число импульсных посыпок. Энергия, рассеянная в обратном направлении частицей, находящейся в объеме uV , возвращается в преобразователь 2, с выхода которого в виде радиоимпульса с частотой заполнения отличающейся Ha-4i от излученной, подается в блок 3 измерения допплеровского смещения частоты, выполняющий кроме свое;й основной функции фильтрацию сигнала от шумов. С выходов блока 3 сигналы распределяются звука 24 в каналы временного интегрирования и интегрирования по периоду посылок. f В первом канале измеренная скорость интегрируется до момента достижения порога интегратора 4, величина которого определяет масштаб осреднения вдоль вектора относительной скорости. Во втором канале отфильтрованный от шумов сигнал детектируется амплитудным детектором 6 и подается на пороговое устройство 7, выполняющее функцию обнаружения частиц. В процессе интегрирования скорости движения происходит счет импульсных посылок генератора счетчиком 5 посыпок и накопление сигналов, преБьшгающих порог обнаружения, в накопителе 8. импульсов, выполняющем роль счетчика частиц. При достижении порога интегрирования сигнал интегратора запрещает счет обоим счетчикам и инициирует передачу записанной в них информации в делительное устройство 9, где число накопленных сигналов частиц нормируется на число импульсных посылок генератора. С выхода делителя выдается результат измерения средней концентрации взвеси К 1 в объеме одной посылки Vc 5С , где число частиц в 1-й -посылке. Таким образом, измерение по двум координатам обеспечивает повышение разрешающей способности устройства, а осреднение по большому числу импульсных посылок позволяет получить достоверный результат измерения средней концентрации взвеси.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗВЕСИ, содержащее генератор, подключенньй к нему пьезоэлектрический преобразователь, блок выделения и измерения допплеровского смещения частоты, подключенный к интегратору и 1ерез соединенные последовйтельно амплитудный детектор, пороговое устройство и накопитель импульсов - к входу делительного устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений концентрации взвеси в широком диапазоне ее изменений и увеличения пространственной разрешаю щей способности, генератор выполнен импульсным,, пьезоэлектрический преобразователь - приемно-излучающим дополнительно введен счетчик посыпок, счетный вход которого подключен к второму выходу генератора, выход - к второму входу делительного устройства, а выход интегратора подключен к управляющим входам накопителя импульсов и счетчика посылок.