Устройство для измерения концентрации компонент жидких сред Советский патент 1993 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к технике измерения параметров жидких сред и может быть использовано для измерения содержания нефти в высокообводненной эмульсии на объектах промыслового сбора и подготовки нефти.

Целью изобретения является расширение области применения за счет создания многофункционального преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство при измерении концентрации компонент жидких сред содержит оппо- зитно установленные два ультразвуковых преобразователя 1 и 2 с размещенными --внутри них.соответственно цилиндрическими 3,4 и кольцеобразными 5,6 пьезоэлементами. Цилиндрические электроны 3 и 4 размещены в одной плоскости внутри соответствующих кольцеобразных пьезоэлементов 5 и 6.

К наружным металлизированным поверхностям а, в, д, ж пьезопреобра- зователей 4, 6, 3 и 5 и их внутренним металлизированным поверхностям б.г,е,з соответственно припаиваются соединительные провода. Подключая поверхности пьезопреобразователей соответствующим образом можно образовывать различные датчики:

первый ультразвуковой датчик (кольцеобразный пьезоэлектрод 6 - кольцеобразный пьезоэлектрод 5):

00

о

00

второй ультразвуковой датчик (цилиндический пьезоэлектрод 4 - цилиндричекий пьезоэлектрод 3):

первый сверхвысокочастотный (СВЧ) атчик (наружные поверхности а и в цииндрического и кольцеобразного пьезоэ- ектродов 4 и 6);

второй СВЧ датчик (наружные поверхости д и ж цилиндрического и кольцебразного пьезоэлектродов 3 и 5);

первый датчик электропроводности (наужная поверхность а цилиндрического пьезоэлектрода 4 - наружная поверхность д цилиндрического пьезоэлектрода 3);

второй датчик электропроводности (наружная поверхность в кольцеобразного пьезоэлектрода 6 - наружная поверхность ж кольцеобразного пьезоэлектрода 5).

Для работы устройства достаточно трех датчиков: первого ультразвукового датчика, первого СВЧ датчика, первого датчика электропроводности.

Датчики, через коммутатор 7, присоединены соответственно с СВЧ блоком 8, с ультразвуковым блоком (измерителем скорости ультразвуковых колебаний) 9 и кондуктометрическим блоком 10. Приборы 8-10 через блоки сопряжения 11-13 подключены к блоку 14 вычисления и регистрации (микроЭВМ типа Электроника К1-20).

Устройство работает следующим образом.

Включением (замыканием) тумблеров К1, К2 (остальные тумблеры выключены-разомкнуты) коммутатора 7 первый СВЧ датчик подсоединяется к СВЧ блоку 8, который осуществляет измерение СВЧ поглощения и подает измерительный сигнал на аналого- цифровой преобразователь 11, электрически связанный с- микроЭВМ 14. В микроЭВМ сигнал, полученный с СВЧ прибора, запоминается.

Затем выключаются тумблеры К1, К2, включаются тумблеры КЗ, К4, К5, Кб (тумблеры К7, К8 выключены) и первый ультразвуковой датчик подсоединяется к ультразвуковому блоку 9. Через тумблеры КЗ, К4 на поверхности в и г пьезоэлектрода б от генератора электромагнитных колебаний, размещенного в приборе 9, подается напряжение, приводящее пьезоэлектрод в колебательный режим. Ультразвуковые колебания, проходящие через контролируемую среду, находящуюся междудатчиками 1 и 2, фиксируются приемным, пьезоэлементом-пьезоэлектродом Бис его поверхностей д и е при помощи контак- JOB K5, Кб подаются на блок 9. В приборе 9 сигнал соответствующим образом обрабатывается и подается через аналого-цифровой преобразователь 12 на микроЭВМ 14. В микроЭВМ 14 сигнал от ультразвукового прибора запоминается.

После этого выключаются тумблеры КЗ,

К4, К5, Е6 (тумблеры К1, К2 выключены) и включаются тумблеры К7, К8, благодаря чему наружные поверхности цилиндрических электродов а датчика 2 и поверхность д датчика 1, образующие датчик электро0 проводности, подключаются к блоку 10, соединенному через аналого-цифровой преобразователь 13 с микроЭВМ 14, где сигнал датчика запоминается.

Затем выключаются тумблеры К7, К8 и

5 измерительный процесс можно повторять. В это время в микроЭВМ решается система уравнений вида

Ui aiH + Ы5 + cit

U2 ааН + 028 + cat(1)

0 из азН + b2S + cat

В уравнении (1) обозначены: Ui, U2, tb - выходные сигналы измерителей поглощения СВЧ колебаний, измерителей скорости ультразвука, электропроводности, H,S,t 5 соответственно концентрация нефти и солей в эмульсии, температура; ai, 32, аз, bi, 02, Ьз, ci, C2, сз - коэффициенты, определяемые при калибровке прибора по смесям с заданными значениями неинформативных

0 параметров.

В результате решения системы уравнений (1) в микроЭВМ 14 получаются искомые значения концентрации нефти в воде с учетом воздействия информативных парамет5 ров.

Преимущества устройства обеспечиваются за счет совмещения датчиков в одном многофункциональном датчике.

Устройство может найти применение в

0 разных отраслях народного хозяйства при контроле параметров жидких сред, где имеет место влияние неинформативных параметров на результаты измерения. Формула изобретения

5 Устройство для измерения концентрации компонент жидких сред, содержащее первый ультразвуковой преобразователь, блок измерения скорости распространения ультразвука, блок вычисления и регистра0 ции контролируемого параметра, преобразователь электропроводности среды и блок измерения электропроводности, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено уста5 новленным оппозитно первому вторым ультразвуковым преобразователем, блоком измерения затухания СВЧ-колебаний, коммутатором и тремя блоками сопряжения, преобразователи выполнены из двух коаксиальных пьезоэлементов, один из которых

кольцевой, образующих три пары датчиков, подключенных через коммутатор к соответствующим блокам измерения, соединенным через блоки сопряжения с блоком вычисления и регистрации, при этом пара ультразвуковых датчиков образована пье- зоэлементами обоих ультразвуковых преобразователей, пара датчиков СВЧ-колебаний образована наружными электродами каждого из ультразвуковых преобразователей, а пара датчиков электропроводности образована наружными электродами обоих ультразвуковых преобразователей.

Изобретение относится к технике измерения параметров жидких сред и может быть использовано для измерения содержания нефти в высокообводненной эмульсии на объектах промыслового сбора и подготовки нефти. Цель изобретения - расширение области применения за счет создания многофункционального преобразователя. Устройство содержит два ультразвуковых преобразователя, включающих два коакси- ально расположенных пьезоэлемента, один их которых кольцевой, образующих три пары датчиков. Пара ультразвуковых датчиков образована пьезоэлементами обоих ультразвуковых преобразователей, наружные электроды каждого преобразователя образуют пару датчиков СВЧ-колебаний, а наружные электроды обоих ультразвуковых преобразователей - пару датчиков электропроводности. Датчики через коммутатор подключены к блокам измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, затухания СВЧ-колебаний и электропроводности, а блок вычисления и регистрации определяет концентрацию нефти в эмульсии. 1 ил. w fe