УСТРОЙСТВО АКУСТ-1 для АВТОМАТИЧЕСКОГО Советский патент 1961 года по МПК G01N29/02 

Предлагаемое устройство АКУСТ-1 для автоматического ультразвукового контроля вида и сорта нефтепродуктов по способу Сизова и Шварева (авт. св. N« 137697) выполнено в виде ультразвуковой замкнутой автоколебательной системы с автосинхронизированным запуском импульсов. На чертеже изображена блок-схема ультразвуковой установки. Генератор радиоимпульсов, состоящий из блоков /-4, генерирует радиоимпульсы длительностью, например, 5 мксек, которые но коаксиальному кабелю поступают на ньезокварцевый датчик - излучатель 5 и преобразуются им в ультразвуковые импульсы, излучаемые в контролируемый нефтепродукт в нанравленни, перпендикулярном его потоку. Пройдя через слой нефтепродукта, ультразвуковые импульсы принимаются пьезокварцевым датчиком - приемником 6, установленным соосно и параллельно датчику 5, преобразуются им и по коаксиальному кабелю поступают на вход резонансного узкополосного усилителя 7 высокой частоты, усиливаются им и поступают на вход детектора 8, выделяющего огибающую радиоимпульса. Полученный видеоимпульс поступает в формирующие каскады 9, в которых осуществляется его ограничение, дифференцирование и усиление. 0,1 мксек в положительной полярности снимается с его нагрузочного сопротивления и подается на переключатель 11 рода работы. При включеинн переключателя )/ в положение / («работа) видеоимпульс поступает на вход усилителя 12 запускающих импульсов и после усиления выделяется в отрицательной ноляриости па его анодной нагрузке, прнводя в действие генератор / запускающих импульсов, который в свою очередь, запускает генератор 2 прямоугольных импульсов, генерирующий прялюугольный видеоимпульс отрицательной полярности длительностью, например, в 5 мксек, и с крутизной переднего фронта порядка 0,1 мксек. Этот прямоугольный импульс модулирует генератор 3 радиоимпульсов, импульсы которого через мощный катодный повторитель 4 поступают на датчик-излучатель 5, переизлучающий ультразвуковой импульс в нефтепродукт. Таким образом, в данной электронно-акустической кольцевой схеме будет иметь место обращение одного импульса с периодом повторения, определяемым только скоростью распространения ультразвуковых волн в контролируемом нефтепродукте, зависяще : от концентрации смесей нефтепродуктов. Для нефтепродуктов, от бензина до дизельного топлива, период повторения изменяется в пределах, например, 129-153 лгксек при расстоянии 180 мм между излучателем 5 и приемником 6.

При переключении переключателя // в положение // iCxeMa работает в режиме «контроль. В этом случае кольцевая схема разомкнута, так как на вход усилителя 12 не поступает запускающий импульс, управляющая сетка усилителя замкпзта па землю, а катод оторван от земли. При этом генератор запускающих импульсов / работает в режиме автоколебаний н запускает генератор прямоугольных импульсов 2 с периодом повторения, во много раз превосходящим период повторения в режиме «работа.

В момент переключения переключателя 11 из положения // в положение / импульсы автоколебаний успевают затухнуть, сетка усилителя 12 подключается к выходу катодного повторителя 10, а катод замыкается на землю.

Резкий скачок анодного тока лампы усилителя 12 приводит к появлению на его анодной нагрузке имнульса напряжения, запускающего генератор / в режим кольцевой автосинхронизации. Синхронно с электронно-акустической кольцевой схемой работает контрольный электроннолучевой индикатор 13-16 (осциллоскоп со ждущей разверткой), на вход которого подается модулирующий прямоугольный импульс с генератора 2. Длительность развертки индикатора выбирается так, что при работе в режиме «контроль на экране наблюдается один имнульс, а в режиме «работа -два импульса.

Одновременно отрицательный модулирующий видеоимпульс с генератора 2 подается на контрольно-анализирующий блок 17, представляющий собой автогенератор линейно-убывающего напряжения, н запирает его на уровне напряжения, пропорциональном периоду обращения импульса в кольцевой схеме, т. е. концентрации смеси нефтепродуктов. Получающиеся при этом импульсы пилообразной формы с амплитудой, пропорциональной скорости распространения ультразвуковых волн в нефтепродукте, ограничиваются по мипимуму в блоке 18 ограничения и усиливаются усилителем 19 низкой частоты, на выходе которого включен линейный пиковый детектор 20, подающий постоянное управляющее напряжение на входы релейных ячеек 21-25, каждая из которых через лосредство цепей 26-30 ограничения напряжения настроена на срабатывание от определенной величины управляющего напряжения, соответствующего тому или иному нефтепродукту.

Для автоматического приведения схемы к стандартным условиям работы, соответствующим, например, 20° и давлению 1-2 атм, в схему включен блок 31, содержащий цепочку сопротивлений, последовательно с которыми включены датчик температурной компенсации 32 и датчик компенсации давления 33. Опорное отрицательное напряжение через эти датчики воздействует на ограничитель 18 амплитуды генератора линейно-убывающего напряжения.

Чувствительность определения изменения скорости ультразвука (концентраций смесей) в потоке нефтепродуктов предлагаемого автоматического контрольно-управляющего ультразвукового зстройства АКУСТ-1 составляет в среднем 520-550 мв/м сек- на I-2% примеси, что обеспечивает надежное срабатывание электронных реле, напряжение срабатывания которых 100-200 мв.

Для герметизации датчиков излучения 5 и приема 6 ультразвуковых волн они заключены

в герметичные чечевицеобразные корпуса с приваренными к ним полыми штангами с высокочастотными вводами, укрепленными на кнваровой скалке. Для защиты излучателя и приемника от механических примесей они помещены в двухконусный фильтр-обтекатель из металлической хромированной сетки.

Датчики излучения -и нриема ультразвука 5 и 6, смонтированные на специальном фланце, вводятся в контрольную горловину трубопровода под углом навстречу потоку нефтепродуктов.

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического ультразвукового контроля концентрации смесей разнородных жидкостей, преимущественно для контроля вида и сорта нефтепродуктов, последовательно протекаюндих по трубопроводу, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и получения управляюн1его напряжения, пропорционального концентрации смесей разнородных жидкостей, в устройстве применены замкнутая ультразвуковая автоколебательная система с автосинхронизированным запуском

импульсов и соединепный с ней электронный анализатор концентрации смесей, выполненный в виде генератора линейно-убывающего напряжения, ограничителя но минимуму, усилителя, катодного повторителя и линейного

пикового детектора, постоянное напряжение на нагрузке которого используется для управления релейно-сигнальным устройством, переключающим электросервоприводы задвилсек трубопровода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся, тем, что, с целью повышения точности контроля, приемник и излучатель систем заключены в двухкопусный фильтр-обтекатель из металлической сетки и размещены в иотоке так, что

ультразвуковое излучение и прием происходит в направлении, перпендикулярном направлению потока, и введены навстречу потоку с выносом под углом по отношению к месту закрепления на фланце контрольной горловины

трубопровода.