Устройство индикации неоднородности и расхода двухфазной среды Советский патент 1991 года по МПК G01F1/74 

(21)4674594/10

(22)05,04,89

(46) 28.02.91. Бюл. № 8

(71)Центральное конструкторское бюро Океангеотехника

(72)ЛоМ.Евелькин и 0„М.Муштареев (53) 681.121(088.8)

(56) Патент США № 4445389, кл. G 01 F I/66, 1984,

Авторское свидетельство СССР № 1312393, кл, G 01 F 1У76, 1987.

(54) УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ НЕОДНОРОДНОСТИ И РАСХОДА ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЫ (57) Изобретение отосится к технике измерения неоднородности и расхода двухфазной среды и позволяет повысить точность регистрации неоднородности и расхода твердых включений двухфазного потока. Излучатели 1,

расположенные на внешней стенке трубопровода, формируют ультразвуковые сигналы, которые поступают в приемники 2, расположенные на противоположной стенке трубопровода с внешней стороны Блок 4 измерения скорости потока вырабатывает сигнал, пропорциональный скорости потока, и подает его на функциональный преобразователь 10„ Сигналы от приемников 2 суммируются в блоке 3 суммирования и поступают в схему обработки, содержащую управляемый усилитель 5, линейный детектор 6, интегратор 8,перемножитель 9, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 14 полосовых фильтров и вычислительный блок 17. Обработанный сигнал поступает в блок 18 индикации, где отображаются неоднородность и расход среды. 1 ил.

I

(Л

с

оэ оо

кэ

00

«

Изобретение относится к технике измерений объема или массы жидкостей, газов или сыпучих тел путем пропускания их через измерительный устройства непрерывным потоком, в частности к технике измерения неоднородности и расхода твердых включений в двухфазном потоке, и может быть использовано в промышленной добыче твердых полезных ископаемых со дна океана.

Целью изобретения является повышение точности регистрации неоднородности и расхода твердых включений двухфазного потока.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство индикации неоднородности и расхода двухфазной среды содержит ультразвуковые излучатели 1, приемники 2 с различными диапазонами сигналов, блок 3 суммирования, подключенный N входами к N выходам датчиков-приемников 2, блок 4 измерения скорости потока, управляемый усили- тель 5, линейный детектор 6 с регулируемым порогом отсечки и подсоединенная к регулируемому входу линейного детектора 6 клемма 7, интегратор 8, перемножитель 9, первый функциональный преобразователь JQ, соединенный с вторым входом перемножителя 9 и блоком 4 измерения скорости, второй функциональный преобразователь 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, аналоговый коммутатор 13, блок 14 полосовых фильтров (ВПФ)Г детекторный блок 15, блок 16 компараторов, вычислительный блок (ВБ) I7, блок 18 индикации и трубопровод 19,

Устройство индикации неоднородности и расхода двухфазной среды работает следующим образом.

По трубопроводу 19 подается двухфазный поток, состояний из воды и твердых включений. Одновременно с N излучателей 1, работающих на дискретных значениях частот звукового диапазона, передаются сигналы, принимаемые приемниками 2. Эти принимаемые сигналы имеют различную степень затухания в различных каналах и их амплитуда также зависит от размеров твердых включений. С N приемников 2 сигналы передаются на сумматор 3 и с выхода сумматора 3 - на управляемый усилитель 5,- Одновременно блок ( 4 измерения скорости потока вырабатывает сигнал, пропорциональный по амплитуде скорости потока, и передает его на первый функциональный преобразователь 10, имеющий передаточную характеристику, близкую к логарифмической. С усилителя 5 сигнал передается в цепь автоматической регулировки усиления, состоящей из линейного детектора 6 с регулируемой отсечкой и интегратора 8. С клеммы 7 подается напряжение, регулирующее порог отсечки При отсутствии твердых включений в потоке сигнал с выхода линей5 ного детектора 6 с регулируемой отсечкой равен нулю, при отсутствии корректировки (без использования клеммы 7) сигнал пропорционален расходу жидкой фазы в потоке (без учета ско0 рости потокэ). С выхода интегратора 8 формируется сигнал, пропорциональный расходу (без учета скорости потока) и по динамической характеристике имеющий логарифмическое искажение

5 из-за действия автоматической регули-1 ровки усиления, что позволяет улучшить различение ослабленных сигналов (при наличии множества твердых включений в потоке). Этот сигнал подается

0 на первый вход перемножителя 9, одновременно на второй вход перемножителя 9 с первого функционального преобразователя 10 подается предыскажен- . ный сигнал скорости. С выхода пере5 множителя 9 через второй функциональный преобразователь 11, имеющий характеристику, близкую к экспоненциальной, проходит сигнал,-который на выходе второго функционального

0 преобразователя 11 пропорционален

расходу. Этот сигнал через АЦП 12 подается на ВБ 17 и на блок 8 индикации, индицир ющий цифровое значение расхода, а также сигнал с выхода 45 второго функционального преобразователя 11 подается на аналоговый коммутатор 13, с выхода которого попадает на блок 18 индикации и формируется на экране в виде части осциллограм- 50 мы Одновременно с выхода усилителя 5 сигнал подается на БПФ 14, где разделяется по частоте на N каналов и преобразуется детекторным блоком 15 в видеосигнал, который подается ее через аналоговый коммутатор 13, формирующий разделение сигналов по горизонтали осциллограммы, на блок 18 индикации, где и формируется осциллограмма. Одновременно сигналы с вы10

одов детекторного блока 15 формирутся на блоке компараторов 16 в цифовой код и подаются На ВБ 17 Поледний синхронизирует работу АЦП 12, налогового коммутатора I3 и блока 18 индикации.

При наличии твердых включений в потоке в зависимости от геометрических размеров этих включений происхо- дит различное затухание на разных излучаемых излучателями J частотах. Различение неоднородности от действующих значений затуханий значительно улучшается при относительной фиксации неоднородности, поскольку при введении линейного детектора 6 с регулируемой отсечкой и интегратора 8 обобщенное значение сигнала становит- 20 ся строго нормированным. Среднее значение сигнала остается приблизительно постоянным и малозависящим от общего значения затухания, однако неравномерность между сигналами, означающими неравномерное затухание каждого из N каналов,растет. Это уменьшает вероятность ошибочной отработки блока 3 6 компараторов и повышает точ15

25

ность регистрации.

Формула изобретения

Устройство индикации неоднородности и расхода двухфазной среды, содержащее установленные на противоположных стенках трубопровода с внеш0

0

5

5

0

5

ней стороны N пар ультразвуковых излучателей и приемников, а также сумматор, подключенный N входами к приемникам, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности твердых включений двухфазного потока, в него введены последовательно соединенные управляемый усилитель, входом подключенный к выходу сумматора линейный детектор с регулируемым порогом отсечки, интегратор, перемножитель, первый функциональный преобразователь, аналого- цифровой преобразователь и вычислительный блок, последовательно соединенные блок полосовых фильтров,, подключенный к выходу управляемого, усилителя, детекторный блок и блок компараторов, подключенный к второй группе входов вычислительного блока, последовательно соединенные блок из- мерения скорости потока и второй функциональный преобразователь, выходом подключенный к второму входу перемножителя, последовательно соединенные аналоговый коммутатор, подключенный входами к выходам детекторного блока и выходу функционального преобразователя, и блок индикации, группой входов подключенный к выходам вычислительного блока, синхровыход которого 1 подключен к синхровходам аналогового коммутатора и аналого-цифрового преобразователя, выход интегратора подключен к управляющему входу управляемого усилителя.