Способ измерения концентрации неоднородностей в двухфазном потоке Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретеиие относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения концентрации неоднородностей в двухфазном потоке, и может быть использовано для контроля параметров систем пневмотранспорта порошкообразных материалов, систем подачи топливных смесей двигателей внутреннего сгорания, а также при проведении научно-исследовательских работ.

Целью изобретения является увеличение точности и информативности измерения путем определения фракционного состава-неоднородностей.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - выходной сигнал с пьезо- преобразователей при ударном возбуждении.

Устройство для реализации способа состоит из четырех излучающих пье- зопреобраэователей (ПП) ультразвуковых колебаний (УЗК) 1-4, измерительной камеры 5, разделенной непроницаемой для неоднородностей стенкой 6, входного 7 и выходного 8 патрубков, генератора 9 импульсов, усилителей 10 и 11, схемы 12 сравнения. В качестве генератора импульсов могут

CD СО 00 СО

быть использованы стандартные гене- раторы, например Г5-54, Г5-56, Г5-63 и аналогичные. В качестве усилителе могут быть использованы стандартные усилители, например У9-5 и аналогичные.

Способ осуществляют следующим образом.

Осуществляют подачу в измеритель- ную камеру 5 двухфазного потока с неоднородностями, распределение которых по размеру неизвестно. Выраба- тываемые генератором 9 импульсов видеоимпульсы, подаются на излучаю- щие ПП УЗК 1 и 2.

При воздействии на ПП прямоугольного видеоимпульса (ВИ) длительностью Сц и Т (Т - период собственных колебаний ПП) происходит двойное возбуждение ПП (фиг.2). В начальный момент видеоимпульс передним фронтом возбуждает ПП на собственной резонансной частоте. При достаточно большой добротности резонансной системы колебания ПП затухают слабо, В момен прихода заднего фронта ВИ пьезопре- образователь вновь возбуждается. В результате полученный ультразвуковой сигнал значительно отличается от первоначального импульса а его форма зависит от соотношения между Јц и Т. Затухающие УЗК, генерируемые передним фронтом ВИ, пройдя через неоднородность и отразившись от границы раздела фаз неоднородность - Череда, складываются с затухающими УЗК, генерируемыми задним фронтом ВИ. В этом случае происходит избирательное поглощение энергии УЗК неоднородностями различных размерово Максимально поглощают энергию УЗК неоднородности с характерным размером d (для сферических неоднородноетей - диаметр) определяемой формулой:

, сЈ Л ЛГ|, С

ri r -- + Лиг -

2 27 °тр 2

+ /

+

(1)

где С --скорость звука, характерная

для материала неоднородности; С - длительность ВИ; длина волны УЗК в неоднородности;

f - частота УЗК в неоднородности; сдвиг фазы УЗК при отражении от границы неоднородности - среда.

5

0 5

0

5

0

0

5

Скважность Q последовательности ВИ должна быть достаточно большой (Q Ю) для предотвращения явления межимпульсной интерференции. УЗК, пройдя через участки потока с неод- нородностями и без неоднородностей, выделяются приемными ПП УЗК 3 и 4. Электрические сигналы с них подаются на усилители 10 и 11, откуда поступают на схему 12 сравнения, выходное напряжение с которой пропорционально разности амплитуд пришедших сигналов, т„во концентрации неоднородностей характерного размера d в двухфазном потокео

Изменяя длительность ВИ можно добиться максимального выходного сигнала со схемы сравнения, что соответствует настройке устройства на размер неоднородностей, количество которых в спектре распределения неоднородностей по размеру максимально. Далее, плавно изменяя длительность ВИ и фиксируя амплитуду -выходного сигнала, можно определить распределение неоднородностей по размеру, поскольку длительность ВИ в соответствии с формулой (1) однозначно определяет размер неоднородности с наибольшей поглощательной способностью, а амплитуда выходного сигнала пропорциональна концентрации неоднородностей данного размера. Предварительно проводится процедура калибровки для определения количественной зависимости между выходным сигналом со схемы сравнения и концентрацией неоднородностейо

Формула изобретения

Способ измерения концентрации неоднородностей в двухфазном потоке, заключающийся в одновременном облучении ультразвуком с помощью излучающих пьезопреобразователей участков потока с неоднородностями и без неоднородностей, приеме излучения, прошедшего через поток, и измерении величины потерь энергии ультразвуковых колебаний на участке потока с неоднородностями путем сравнения интенсивности сигналов на выходах приемных пьезопреобразователей, расположенных на участках потока с неод- нородностями и без неоднородностей, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и информа16493836

тивности измерения путем определения дения видеоимпульсами переменной фракционного состава неоднородностей, длительностью, большей периода соб- излучающие пъезопреобраэователи воз- ственных колебаний пьезопреобразо

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения концентрации неоднородностей в двухфазном потоке. Изобретение может быть использовано для контроля параметров систем пневмотранспорта порошкообразных материалов, систем подачи топливных смесей двигателей внутреннего сгорания, а также при проведении научно-исследо - вательских работ. Цель изобретения - увеличение точности и информативности измерения путем определения фракционного состава неоднородностей„ В измерительную камеру подают двухфазный потоко Возбуждают излучающие пьезопреобразователи (ПП), ультразвуковых колебаний (УЗК) видеоимпульсами (ВИ) с длительностью, большей периода собственных колебаний. При этом происходит избирательное поглощение энергии УЗК неоднородностями различных размеров в зависимости от длительности ВИ. Изменяя длительность ВИ, определяют фракционный состав неоднородностей по амплитуде выходного сигнала, выделяемого приемными ПП УЗК, пропорциональной концентрации неоднородностей. 2 ил. с SS (Л

буждают по методу ударного возбужСоставитель М.Рочагев ,Редактор Т.Лазоренко Техред С.Мигунова Корректор Л.Патай

Заказ 1516

Тираж 391

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

- - - ™™ - - - -- - - -чЈ- - - - - - - .-™ -. -- - -«.«.-.....«.... .«.м- я.«. . -« LJ «.«I..JH

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101}

5

вателей.

я г

Подписное