Устройство для измерения концентрации газа в жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01N29/00 

сл

о

СП

со

со Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при изучении и контроле параметров двухфазных сред. Известно устройство для контроля жидкостей, содержащее последовательно соединенные генератор, излучатель и приемник, закрепленные на одних торцах звукопроводов, другие торцы которых помещены в измерительную среду друг против друга, усилитель и регистратор 1. Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности измерений из-за влиния элементов измерительного устройства на исследуемую среду. Наиболее близким по технической,сущности к изобретению является устройство для измерения концентрации газа в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отнощения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов, усилитель и формирователь, связанный через элемент И-НЕ с вторым входом измерителя отношения частот. Звукопроводы расположены в исследуемой среде на определенном расстоянии, достаточном для затухания волны в исследуемой жидкости 2. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения в связи с тем, что звукопроводы, имеющие толщину порядка 2 мм, нарущают истинный режим течения, а уменьшение их толщины с целью уменьшения .искажающего влияния датчика на параметры среды приводит к необходимости дополнительного закрепления тонких звукопровоДов механическим фильтром (в противном случае из-за динамического напора среды звукопроводы могут неконтролируемо перемещаться один относительно другого, прогибаясь в ту или иную сторону), а также в связи с тем, что при контроле криогенных жидкостей указанные звукопроводы образуют тепловые мосты, через которые тепло из внещней среды поступает в зону контроля, изменяя фазовое состояние среды и искажая результаты измерения. Для устранения этого внешние участки звукопроводов необходимо теплоизолировать, помещая, например, в вакуумные рубашки, что усложняет устройство. Целью изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения концентрации газа в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, и измеритель отнощения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов., усилитель и формирователь, снаб жено последовательно соединенными и подключенными к выходу усилителя ампитудным детектором, нормализатором и счетчиком, подключенным выходом к входу формирователя, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, установочный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, а вход усилителя соединен с выходом преобразователя, который выполнен в виде акустического зонда. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для измерения концентрации газа в жидкости содержит последовательно соединенные акустический зонд участка среды, состоящий из держателя 1 и электромеханического резонатора 2, генератор 3 импульсов, усилитель 4, формирователь 5, измеритель 6 отношения частот, последовательно соединенные амплитудный дискриминатор 7, вход которого соединен с выходом усилителя 4, нормализатор 8, счетчик 9 с установленной емкостью, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 импульсов, а выход - с входом формирователя 5, выход которого соединен с входом измерителя 6 отношения частот, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 импульсов. На чертеже показана также двухфазная среда 10 с паровыми полостями 11. Устройство работает следующим образом.. С помощью генератора 3 импульсов осуществляют ударное возбуждение электромеханического резонатора 2, амплитуда колебаний которого спадает по экспоненциальному закону вследствие рассения части энергии возбужденного резонатора за счет внутренних потерь в материале резонатора и излучения акустической волны поверхностью резонатора в окружающую среду. Время спада амплитуды колебаний резонатора зависит от свойств окружающей резонатор среды и таким образом, может служить информативным параметром о фазовом сое тоянии контролируемой среды. Размеры электромеханического резонатора выбраны настолько малыми, что в каждый фиксированный момент можно считать, что резонатор находится в жидкости или газе (паре). Одновременно с импульсом, возбуждающим электромеханический резонатор, с второго выхода генератора 3 импульсов поступает один счетный импульс на вход измерителя 6 отношения частот и сигнал обнуления на вход «Сброс счетчика 9. Сигнал с электромеханического резонатора в виде синусоиды со спадающей амплитудой усиливается усилителем 4 и через амплитудный дискриминатор 7 и нормализатор 8, осуществляющий формирование счетных импульсов из каждого периода колебан.ий с амплитудой, превышающей порог срабатывания амплитудного дискриминатора, поступает на вход счетчика 9, который таКИМ образом подсчитывает число периодов колебаний, поступивших с выхода резонатора за время спада амплитуды колебаний резонатора до уровня срабатывания амплитудного дискриминатора. Если в момент зондирования среды электромеханический резонатор находится в газовой полости число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 9 (Ni), оказывается больше, чем установленная емкость счетчика. При этом на его выходе появляется импульс, который через формирователь 5 поступает на второй вход измерителя 6 отношения частот. Если в момент зондирования среды электромеханический резонатор находится в жидкости,число импульсов, поступивших на вход счетчика 9 (N), оказывается меньше установленной емкости счетчика, при этом импульс с выхода формирователя 5 на вход измерителя 6 отношения частот не поступ.ает. При достаточно большом времени наблюдения, устанавливаемом измерителем 6 отношения частот, отношение числа импульсов, поступивших на входы измерителя б, оказывается численно равным газосодержанию, усредненному во времени наблюдения. Емкость счетчика 9 устанавливается предварительно перед измерениями, равной некоторому значению в интервале N.Nj, например равной N ( Ni + Nt)/2. Предлагаемое устройство позволяет осуш.ествить контроль фазового состояния в узких каналах, труднодоступных местах различных устройств, позволяет проводить измерения (при использовании нескольких акустических зондов), во многих точках контролируемой системы без существенного искажения параметров среды, Отпадает необходимость в звукопроводах, введение которых через стенки сосудов (емкостей, трубопроводов) с двухфазным потоком представляет собой слжную техническую задачу, так как часть зондирующего акустического импульса проходит через место закрепления (ввода) по стенке сосуда, вызывая ложные срабатывания всего устройства. Предлагаемое устройство прош,е в исполнении, так как при этом через стенки емкости вводят не стержни - звукопроводы, а лишь электрод - проводник, выполняюш,ий функции держателя электромеханического резонатора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА В ЖИДКОСТИ, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов, усилитель и формирователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными и подключенными к выходу усилителя амплитудным детектором, нормализатором и счетчиком, подключенным выходом к входу формирователя, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, установочный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, а вход усилителя соединен с выходом преобразователя, который выполнен в виде акустического зонда.