Устройство для регистрации структурных параметров дисперсных потоков Советский патент 1991 года по МПК G01N15/14 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, может быть использовано для измерения структурных параметров дисперсных потоков и является усовершенствованием устройства по авт. св. N 1337734.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 света, зондирующий 2 и приемный 3 световоды, фотоприемник 4, усилитель 5, блок 6 формирования измерительных импульсов, интегратор 7, блок 8 измерения длительностей, микропроцессор 9, блок 10 запоминания максимального уровня, блок 11 запоминания минимального уровня, первый компаратор 12, формирователь 13 порогового напряжения, второй компаратор 14, первый

ключевой элемент 15, генератор 16 счетных импульсов, первый счетчик 17 импульсов, второй ключевой элемент 18 и второй счетчик 19 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 света передается с помощью зондирующего световода 2 в исследуемую среду Приемный световод 3 транспортирует излучение, рассеянное на движущихся в дисперсном потоке частицах и неоднородностях, к чувствительному эле- менту фотоприемника 4 Концевые элементы зондирующего 2 и приемного 3 световодов расположены параллельно друг другу, причем торец зондирующего световода 2 установлен параллельно и в непосредственной близости от торца приемного световода 3. С выхода фотоприемника 4 электрический сигнал через усилитель 5 поступает на вход блока б формирования измерительных импульсоз. В результате обработки сигнала фотоприемника 4 блок б формирует .прямоугольные импульсы равной амплитуды, длительности которых соответствуют длительностям световых импульсов от частиц и неоднородностей дисперсного потока, На выходе интегратора 7 формируется огибающий сигнал, который поступает на вход блока 8 измерений длительностей.

Блок 6 формирования измерительных импульсов работает следующим образом.

Усиленный сигнал фотопрмемника 4, поступающий на вход блока 6, преобразуется блоками 10 и 11, на выходе которых формируются сигналы максимального и минимального уровней. Указанные сигналы поступают на первый и второй входы формирователя 12 опорного напряжения, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности между максимальным и минимальным уровнями (размаху колебаний входного сигнала). Сигнал опорного напряжения сравнивается в первом компараторе 13 с выходным сигналам блока 6, при этом на выходе последнего (выход первого компаратора 13) формируются цуги измерительных импульсов.

Блок 8 измерений длительностей работает следующим образом.

Сигнал с выхода интегратора 7 поступает на вход второго компаратора 14, на выходе которого путем сравнения с нулевым уровнем напряжения формируются одинаковые по амплитуде измерительные импульсы, длительность которых равна Ati, где 1, 2, ..., п - номер измерительного импульса, т.е. времени нахождения торцов зондирующего 2 и приемного 3 световодов внутри облака частиц (твердой фазы) исследуемого дисперсного потока. С выхода второго компаратора 14 измерительные импульсы поступают на управляющий вход первого ключевого элемента 15, осуществляющего за время Ati пропускание выходных импульсов генератора 16 на вход первого счетчика 17 импульсов.

Сигнал с выхода блока 6, представляющий одинаковые по амплитуде измерительные импульсы, длительность которых равна

Atj, где 1,2п - номер измерительного

импульса, т.е. времени прохождения частиц в поле зрения фотоприемника 4, поступает на управляющий вход второго ключевого элемента 18, осуществляющего за время Atj пропускание выходных импульсов генератора 16 на вход второго счетчика 19 импульсов.

Таким образом на первом и втором выходах блока 8 измерения длительностей формируется цифровой код, пропорциональный суммарному времени нахождения торцов зондирующего 2 и приемного 3 световодов внутри облака частиц (твердой фазы) Јn AT.I и суммарному времени i 1

нахождения частиц в поле зрения фотоприемника 4 2р Atj соответственно.

J i

Известно, что величина концентрации твердой фазы тв.ср., концентрации пузырей

и частиц Х|, а также газосодержания в твердой фазе $v в исследуемом дисперсном потоке могут быть определены по следующим соотношениям:

.ф

,

I 1

т t,AtJ

0

5

5

0

5

рпуз - 1 тв,ф; ч 1 - фч,

где Т - время измерения.

Вычисление этих структурных параметров дисперсного потока осуществляется микропроцессором 9, к первому и второму входам которого подключены первый и второй выходы блока 8 измерения длительностей.

Таким образом, устройство позволяет измерять до четырех параметров дисперсного потока, при этом экспериментально ус- тановлено. что среднеквадратическая ошибка измерений величины локальной концентрации частиц составляет 5%, концентрации газовых пузырей и твердой фазы 6%, а концентрации газосодержания в твердой фазе 6-7%. Кроме того, на базе устройства возможно построение автономных малогабаритных измерительных систем, которые могут найти широкое применение в научных исследованиях, а также в качестве средств контроля за ходом технологических процессов в промышленности.

Формула изобретения

Устройство для регистрации структурных параметров дисперсных потоков по авт. св. № 1337734, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в блок измерения длительностей дополнительно введены последовательно соединенные второй ключевой элемент и второй счетчик импульсов, при этом информационный вход второго ключевого элемента соединен с выходом генератора импульсов, а управляющий вход, являющийся вторым входом блока измерения длительностей, соединен с выходом блока формирования измерительных импульсов, выход второго счетчика импульсов, являющийся вторым выходом блока измерения длительностей, соединен с вторым входом микропроцессора.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения структурных параметров дисперсных потоков. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей Сущность изобретения состоит в том, что в блоке измерения длительностей осуществляется дополнительное измерение суммарного времени прохождения частиц в поле зрения фотоприемника. За счет осуществления измерения длительностей соответствующих временных интервалов обеспечивается вычисление до четырех параметров дисперсного потока в микропроцессоре по известным соотношениям ЭкспериментЗЛЬРО установлено, что среднеквадратическая ошибка измерений величины локальной концентрации частиц составляет 5% концентрации газовых пузырей и твердой фазы 6%, а газосодержания в твердой фазе 6-7% 1 ил