Способ ультразвукового анализа состава газообразной среды Советский патент 1991 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть исполь- збвано при анализе состава газообразной среды в различных герметических ; изделиях, например в твзлах ядерных реакторов, трубопроводах, газовых емкостях и т,д,, с помощью ультразвуковых колебаний.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей анализа за счет проведения анализа газообразной среды, заключенной в герметических оболочках„

На фиг,1 представлена структурная схема устройства для проведения ультразвукового анализа состава газо-

образной среды; на фиг„2 - характерный вид амплитудно-частотной характеристики системы оболочка - газообразная среда .

Устройство содержит два пьезопре- образователя 1 и 2, один из которых , является возбудителем ультразвуко- вь/х колебаний в системе оболочка 3 - газообразная среда и подключен к входу генератора А качающейся частоты Пьезопреобразователь 2 является приемным и подключен к входу индикаторного блока 5 о Точное значение резонансной частоты определяют с помощью частотомера 6, подключенного к выходу генератора 4 качающейся чач:-

CD

.3 I49646f) пты„ 11ье:и-)преобрлзопатели I и 2 расолагают ria попсрхиости оболочки 3 сследуемого обраяца с газом и снаб ают демпфирующими кольцами 7, гшот- о прилегпющими к поверхности оболочи 3 в области расположения преобразователей 1 и 2, Кольца 4 могут быть , ыполнены, например, из фторпласта. агрев оболочки 3 можно осуществлять, IQ например, с помощью резистивного нагрепателя 8, контроль температуры оболочки 3-е помощью термопары,подключенной к регистрирующему прибору Позицией 9 oTMe teHM собственные час- 15 тоты осесимметричных колебаний газовой среды, а позицией 10 - собственные частоты колебаний оболочки.

Способ ультразвукового анализа состава газообразной среды осущест- 20 вяяется следующим образом

С помощью пьазопреобразователя 1 и генератора 4 качающейся частоты возбуждают ультразвуковые .колебания в системе оболочка 3 - газообразная 25 среда, расположенная в этой оболочке. Колебания возбуждают в диапазоне собственных частот осесимметричных ультразвуковых колебаний с помощью пьезопреобразователя 2, сигнал 30 с которого подают на вход индикаторного блока 5; Из регистрируемой совокупности резонансов оболочки 3 и газообразной среды (см, фиг,2) вьще- лягот собственные частоты осесиммёт- 35 ричных ультразвуковых колебаннй газообразной среды (позиция 9),отличные от резонансных частот оболочки 3 (позиция 1П), Измеряют эти резонансные частоты f п,п с помощью часто- 40 томера 6 в моменты достижения максимума амплитуды резонансным пиком Собственные частоты осесимметричных ультразвуковых колебаннй газообразной среды связаны со скоростью зву- 45 ка в ней что в свою очередь зависит от молекулярной массы газа,которая определяется содержанием компонентов в исследуемой газообразной среде. Частота осесимметричных коле- ., баний газообразной среды в цилиндрической оболочке определяется соотношением

WD

mtx С JB где Л т уравнения (ТГо/)0; С , - скорость звука в газе;

Л Р

d - пнутрониий ки;

14 - количество метров;

п количество ностейо С другой стороны

9646f) , , IQ 15 20

25 3035 4045 .,

55

inn

топ

г R т

t Гегл

(2)

где f

- Си/С «.

R Т

Исм Х,/,-ь

X , И,

Нслл

отношенне теплоемкостей;

газовая постоянная

температура;

h

X

1

Кг

Х молекулярная масса смеси газов; молекулярные массы компонентов смеси,, мольные доли компонентов смеси..

После определения собственных частот осесимметричных колебаний газообразной смеси определяют их моды (тое m и п), для чего вычисляют отношение измеренных частот, которые сопоставляются с отношеннями известных корней of д, уравнемня . {„( 1Г(о() О о При совпаденни данных отношений идентифицируют; величины тип нескольких измеренных частот ffn t затем вычисляют молекулярную массу газообразной среды из соотношения (2) и, знйя молекулярные массы компонентов исследуемой смеси, вычисляют; процентное содержание компонентов в ней Для сглаживания реэо- нансов оболочкн 3 и тем самым для . упрощения выделения собственных ч-ас- тот осесимметричных колебаний газообразной смеси производят демпфирование части оболочкн 3 с помощью коль- цевых демпферов 7, плотно прилегаю- к поверхности оболочки 3 Кроме j того, зная то, что при нагреве газй.: его резонансная частота буде , в отличие от резонансов оболочки,ко- торые будут уменьшаться в этом случае, целесообразно для облегчения нахождения резонансов газа производить также кратковременный нагрев части оболочки 3, например, с мощью нагревателя,8в .

Формула изобретения

1 о Способ ультразвукового анали- .за состава газообразной среды, заключающийся в том, что возбуткдагот ультразвуковые колебания в нсследуе-, мой газообразной среде, измеряют соответственные частоть этих колебаний и с учетом измеренных собственных частот определяют состав газообразной среды, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей анализа за счет проведения анализа газообраз- Ной-среды, заключенной в оболочке, возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляют в системе оболочка

газообразипя средл, а цтмсрснне собственных trnctoT пронодят у метричных колебяннй газообразной среды.

2,Способ по п,1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью упрощения измерения собственных частот осе- снмметричных колебаний газообразной среды, часть оболочки демпфируют,

3,Способ поп,1,отличаю- щ и и с я тем, что производят кратковременный разогрев части оболочки.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при анализе состава газообразной среды в различных герметических изделиях, например в твэлах ядерных реакторов, трубопроводах, газовых емкостях и ТоД,, с помощью ультразвуковых колебаний. Целью изобретения является ряспп рение тех- . i нолосйческих пояможиостей аиалияа за . счет проведения акплиэа газообразной среды, заключенной D герметических оболочках. Согласно способу ультразвукового анализа состана го- зообразПой средь в системе оболочка - газообразная среда возбуждают ультразвуковые колебания, измеряют собственные частоты осесимметрич1-п 1х колебаний газообразной среды и с учетом измеренпь х собственных частот определяют состав газообрдзпой среды,, Причем для упрощения измерения собственных частот осеснмметрич- ных колебаний газообразной среды либо часть оболочки .демпфируют, либо производят кратковременный разогрев части оболочки, 2 з.п, ф-лы, 2 иЛа с $ Л

.8

5

/ .

О О О О О

о о о о о

Фие.1

Редактор МоКузнецова

Составитель СоВолков Техред М.Ходанич

Заказ 1900

Тираж 400

ВНИИПИ Государственного .комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCXJP 1131)35, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэлательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Частота

0if8. Z

Корректор ИвМуска

Подписное