Устройство для измерения концентрации жидких сред Советский патент 1990 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к измери-- тельной технике и может быть использовано в системах автоматизации процессов добычи и переработки нефти для измерения концентрации нефти в высокообводненной эмульсии.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из погруженных в трубопровод 1 с контролируемой жидкостью 2 световодов (из кварца-полимера) , причем первый световод 3 оп- тически соединен с источником k света (светодиодом), электрически связанным с блоком 5 питания, а второй световод1 6 соединен с блоком измерения оптических характеристик среды, вклю- чающим например преобразователь 7 световой энергии в электрическую (фотодиод), включенный в схему электронного автоматического моста 8, электрически связанного с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 9«

Часть волокон световода 3 приклеена к пластинке из органического стекла, к которой с другой стороны приклеен пьезопреобразователь 10, электрически связанный через переключатель 11, представляющий собой мультиплексор, с генератором 12 переменного напряжения. Аналогичным образом часть волокон световода 6 соединена с пьезопреобразователем 13, подключенным через переключатель 11 и усилитель-преобразователь 1 с встроенным преобразователем напряжение - код (цифровой вольтметр) к вычислительному блоку 15, представляю щему собой микро-ЭВМ с дисплеем. Температура измеряется с помощью платинового термометра 16 сопротивления и электронного автоматического моста 17, электрически связанного через АЦП 18 с вычислительным блоком 15, в котором производится температурная коррекция выходных сигналов оптического (блок 5 питания - источник k света - осветительный световод 3 жидкость 2 - приемный световод 6 - преобразователь 7 световой энергии - электронный автоматический мост 8 - АЦП 9) и ультразвукового (генератор 12 - переключатель 11 - пьезопреобразователь 10 - световод 3 - жидкость 2 - световод 6 - пьезопресбразова- тель 13 переключатель 11 - усили

25

5

д

152087184

тель-преобразователь 1 с встроенным преобразователем напряжение - код) измерителей концентрации жидких сред.

Применение двух измерителей концентрации среды дает возможность по1- высить точность измерения за счег уменьшения влияния неинформативных параметров.

Переключатель 11 применен в устройстве для попеременного подключения пьезопреобразователей 10 и 13 либо к генератору 12 либо к измерительной схеме. Попеременное подключение пьезопреобразователей обеспечивает использование каждого из них или Б режиме возбудителя колебаний, что препятствует загрязнению поверхности световода, находящегося в контролируемой жидкости (а следовательно, и повышению точности измерения), или в режиме приемника колебаний.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении света от осветительного световода к приемному световоду происходит ослабление интенсивности светового потока (пропорциональное концентрации нефти в контролируемой эмульсии), которое фиксируется при помощи фотодиода и электронного автоматического моста.

Выходной сигнал U,, моста 8, предварительно преобразованный в код, подается на вход вычислительного блока 15. Аналогичным образом на вход вычислительного блокав 15 подается

30

35

0

5

0

5

сигнал U2 с ультразвукового измерителя концентрации (генератор - пьезо- излучатель - пьезоприемник - усилитель - преобразователь с встроенным преобразователем напряжение - код). Выходные сигналы U и иг могут быть представлены в виде зависимостей

U, (1 + ЦП);

U а2С (1 + ),

где С и Н - концентрация солей в вод-- ной эмульсии и нефти в водонефтяной змульсии соответственно

a, а2, ЬОЬ2- постоянные коэффициенты, определяемые гри градуировке прибора.

/

Эти зависимости решаются в вычислительном блоке относительно С и Н. В выходной сигнал, соответствующий концентрации нефти в эмульсии, вводится необходимая коррекция в зависимости от концентрации солей в водной фазе эмульсии. В вычислительном блоке 15 также производится коррекция выходных сигналов оптического или ультразвукового измерителей концентрации в зависимости от температуры контролируемой жидкой среды.

Для проверки устройства в лабораторных условиях приготавливали эмульсии с заданным содержанием нефти и солей.

Приготовленные эмульсии заливали в размещенный в термостате сосуд с мешалкой, в который помещали свето- излучающий и приемный торцы световодов. Подсоединение приборов осуществляли согласно схеме, изображенной на чертеже. Производили по 11 измерений в точках 100, 200, 300, 400, 500 и 1000 мг/л нефти в эмульсии и оценивали погрешность измерения концентрации нефти в эмульсии при различных концентрациях солей (50, 100, 200 г/л) в водной фазе эмульсии и разных температурах (20, 30, 0°С). Максимальная погрешность измерения не превышала 2%.

0

0

Формула изобретения,

Устройство для измерения концент- рации жидких сред, содержащее источник света с блоком питания и расположенные по ходу излучения осветительный и приемный многсжильные световоды, а также блок измерения оптических характеристик среды, отличающее с я тем, что, с целью повышения

точности, в него дополнительно введе-. ны два пьезопреобрззователя, переключатель, генератор, усилитель-преобразователь, вычислительный блок, два

c аналого-цифровых преобразователя и измеритель температуры, при этом часть жил осветительного и приемного световодов отделена от светопроводя- щих жил и на их торцах жестко закреплены пьезопреобразователи, электрически соединенные через переключатель с генератором и усилителем-преобразоп вателем, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком измерения оптических характеристик среды, а третий вход через второй аналого-цифровой преобразователь соединен с измерителем температуры.

5

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения концентрации жидких сред, в частности для измерения концентрации нефти в высокообводненной эмульсии, и может быть использовано в системах автоматизации процессов добычи и переработки нефти. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит осветительный и приемный световоды 3 и 6, источник 4 света с блоком 5 питания, блок для измерения оптических характеристик среды, включающий, например, фотоэлемент 7 и измерительный мост 8. Отличительной особенностью устройства является соединение частей светопроводящих поверхностей световодов с пьезопреобразователями 10 и 13, что позволяет использовать световоды для осуществления измерения концентрации двумя методиками: ультразвуковой и оптической. 1 ил.