Устройство для измерения содержания свободного газа в газожидкостной среде Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения содержания газа в двухфазном газожидкостном потоке, преимущественно транспортируемом по трубопроводам.

Известно устройство для измерения концентрации газа в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отношения частот, преобразователь, подключенный к выходу генератора импульсов, усилитель и формирователь, связанный через элемент И-НЕ с вторым входом измерителя отношения частот.

Звукопроводы расположены в исследуемой среде на определенном расстоянии, достаточном для затухания волны в исследуемой жидкости 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению (прототипом) является устройство для измерения содержания свободного газа а газожидкостной среде, содержащее электроакустический преобразователь, последовательно соединенные генератор импульсов и измеритель отношения частот, пороговый элемент, выход которого подключен к второму входу измерителя отношения частот, подключенные к выходу генератора импульсов последовательно соединенные первый адресный счетчик и распределитель импульсов, подключенные к выходу генератора импульсов последовательно соединенные делитель частоты, второй адресный счетчик и аналоговый коммутатор, выход которого соединен с входом порогового элемента, а электроакустический преобразователь выполнен из N групп по М электроакустических зондов,

XJ

XJ

К Ч

«я

Ю

входы которых последовательно соединены между собой проводниковыми и с выходом распределителя импульсов, а выходы зондов последовательно соединены между собой проводниками, а и с входом аналогового коммутатора 2.

Недостаток известного устройства - невозможность проводить измерения в трубопроводах при движении газожидкостной среды, из-за влияния электроакустического преобразователя на параметры среды.

Целью изобретения является повышение точности за счет устранения влияния электроакустического преобразователя на параметры движущейся газожидкостной среды, что позволяет использовать его для измерения содержания свободного газа в газожидкостной среде, движущейся по трубопроводу.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения содержания свободного газа в жидкостной среде, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, адресный счетчик, распределитель импульсов, многозондовый электроакустический преобразователь и коммутатор и измеритель отношения частот, снабжено последовательно соединенными усилителем, вход которого подключен к выходу коммутатора, амплитудным дискриминатором, нормализатором и счетчиком, выход которого связан с первым входом измерителя отношения частот, выход адресного счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выход генератора импульсов соединен с установочным входом счетчика и со вторым входом измерителя отношения частот, а многозондовый электроакустический преобразо- ватель выполнен в виде цилиндра с расположенными на внутренней его поверхности по образующей акустическими зондами.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения содержания свободного газа в газожидкостной среде содержит электроакустический преобразователь 1, последовательно соединенные генератор 2 импульсов и измеритель 3 отношения частот, подключенные к выходу генератора 2 импульсов последовательно соединенные адресный счетчик 4 и распределитель 5 импульсов с N выходами, к выходу адресного счетчика 4 подключен аналоговый коммутатор 6 с N входами, к выходу которого подключены лоследова- тельно соединенные усилитель 7, амплитудный дискриминатор 8, нормализатор 9 и счетчик 10 с установленной емкостью, выход которого соединен с вторым входом измерителя 3 отношения частот, установочный вход счетчика 10 подключен к выходу генератора 2 импульсов, а к выходам распределителя 5 импульсов параллельно подключены соответствующие входы аналогового коммутатора 6 и входы электроакустического преобразователя 1, представляющего собой цилиндр с встроенными по образующей N точечными электроакусти0 ческими зондами (резонаторами) 11. На чертеже показана также двухфазная среда 12с газовыми полостями 13.

Устройство работает следующим образом,

5 По сигналам генератора 2 импульсов адресный счетчик 4, представляющий собой обычный двоичный счетчик, устанавливает на своем выходе в двоичном коде последовательно адреса от единицы до N с последу0 ющим повторением, в соответствии с этим распределитель 5 импульсов подает импульс1-1 возбуждения последовательно на каждым из N точечных электроакустических резонаторов 11, из которых состоит элект5 роакустический преобразователь 1.

Амплитуда собственных колебаний электроакустического резонатора 11 спадает поэкс- поненциальному закону вследствие рассеяния части энергии возбужденного резонатора за

0 счет внутренних потерь в материале резонатора и излучения акустической волны поверхностью резонатора в окружающую среду.

Время спада амплитуды колебаний резонатора зависит от свойств окружающей

5 резонатор среды и таким образом, может служить информативным параметрам о фазовом состоянии контролируемой среды.

Размеры электроакустического резонатора 11 выбраны настолько малыми, что в

0 каждый фиксированный момент можно считать, что вблизи резонатора находится элементарный объем газа или жидкости. Сигнал с возбужденного в данный момент электроакустического резонатора 11 в виде

5 синусоиды со спадающей амплитудой поступает на соответствующий вход аналогового коммутатора 6, который управляется сигналами адресного счетчика 4 таким образом, что происходит синхронная работа распредели0 теля 5 импульсов и аналогового коммутатора 6. Сигнал с выхода аналогового коммутатора 6 усиливается усилителем 7 и через амплитудный дискриминатор 8 и нормализатор 9, осу- ществляющий формирование счетных

5 импульсов из каждого периода колебаний с амплитудой, превышающей порогсрабатыва- ния амплитудного дискриминатора 8, поступает на вход счетчика 10, который подсчитывает число периодов этих колебаний.

Если в момент возбуждения и последующих свободных колебаний электроакусти- ческого резонатора 11 вблизи,него находится газовый пузырек, то число импульсов, поступивших на счетный вход счет- чика 10. оказывается больше, чем установленная емкость счетчика. При этом на его выходе появляется импульс, который поступает на второй вход измерителя 3 отношения частот. Если в момент возбужде- ния электроакустического резонатора 11 вблизи него находится жидкость, то число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 10, оказывается меньше установленной емкости счетчика, при этом импульс на его выходе не формируется и на вход измерителя 3 отношения частот не поступает.

Одновременно с каждым импульсом, возбуждающим электроакустический резо- натор 11, с выхода генератора импульсов поступает один счетный импульс на вход измерителя 3 отношения частот и сигнал обнуления на вход сброс счетчика 10. При некотором времени измерения, устанавли- ваемым измерителем 3 отношения частот, отношение числа импульсов, поступивших на входы измерителя 3 отношения частот, оказывается численно равным газосодержанию, усредненному во времени измере- ния. Емкость счетчика 10 устанавливается предварительно перед измерениями в зависимости от типа жидкости, проходящей по

трубопроводу, а также от среднего значения температуры и давления контролируемой среды.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить контроль фазового состояния газожидкостной среды не только в неподвижном сосуде (как у прототипа), но и движущейся по трубопроводу.

Формула изобретения Устройство цля измерения содержания свободного газа в газожидкостной среде, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, адресный счетчик, распределитель импульсов, многозондовый электроакустический преобразователь и коммутатор и измеритель отношения частот, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными усилителем, вход которого подключен к выходу коммутатора амплитудным дискриминатором, нормализатором и счетчиком, выход которого связан с первым входом измерителя отношения частот, выход адресного счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выход генератора импульсов соединен с установочным входом счетчика и с вторым входом измерителя отношения частот, а многозондовый электроакустический преобразователь выполнен в виде цилиндра с расположенными на внутренней его поверхности по образующей акустическими зондами

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения содержания газа в двухфазном газожидкостном потоке. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения влияния электроакустического преобразователя на параметры движущейся гззожидкостной среды, что позволяет использовать его для измерения содержания свободного газа в газожидкостной среде, движущейся по трубопроводу. При очередном возбуждении зондов в преобразователе 1 возникают синусоидальные колебания, число периодов в которых зависит от содержания газа в жидкости. Электронная схема подсчитывает число периодов в этих колебаниях, а измеритель отношения частот определяет усредненное во времени количество периодов. Так получа ют сведения о содержании газа в жидкости, текущей по трубопроводу. 1 ил.