Способ контроля физических параметров жидкостей Советский патент 1975 года по МПК G01L7/02 G01L9/18 

1

Изобретение относится к области акустики и может найти применение в химической, авиационной и других отраслях промышленности для контроля различных параметров сред, например жидкостей.

Известные способы контроля физических параметров жидкости путем периодического импульсного возбуждения в среде и приеме акустических колебаний характеризуются недопустимо большими температурными погрешностями, что снижает точность определения контролируемых параметров.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений при изменении температуры контролируемой среды.

По предложенному способу производят дополнительный временной сдвиг задержанного импульса, пропорциональный изменению температуры среды, путем формирования дополнительного прямоугольного импульса с термозависимой длительностью, дифференцирования сформированного импульса и выделения из него пика, соответствуюшего заднему фронту этого импульса.

Па чертеже приведены импульсные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого способа.

Электрическими импульсами малой длительности Тг (фиг. 1а), следующими с периодом Т, известным, например электроакустическим, путем возбуждают в контролируемой среде импульсы акустических колебаний. Прошедшие через контролируемую среду акустические импульсы через промежуток времени т

с момента возбуждения, определяемый значением контролируемого физического параметра, например, плотности или давления, принимаются и преобразуются в электрические импульсные сигналы (фиг. 16).

При этом наряду с основным импульсом прямого распространения принимаются также многократно отраженные сигналы (фиг. 16), отделенные от основного сигнала и друг от друга интервалом 2т.

Для исключения их воздействия на процесс измерений формируют из принятого сигнала прямоугольный импульс (фиг. 1в) с длительностью, превышающей время действия многократных отражений в среде на уровне амплитудной отсечки помех UQ (фиг. 1 б).

Сформированный импульс подвергают дифференцированию (фиг. 1г) с последующим детектированием, в результате которого выделяется передний пик (фиг. 1д) дифференцированного импульса, используемый в качестве первого нормированного импульса.

В результате такого формирования в каждом цикле излучения образуется лишь один нормированный импульс, отделенный от момента излучения интервалом т + Д, где Д -

запаздывание относительно начала принятого импульса при формировании прямоугольного импульса (фиг. is).

Одновременно с указанными операциями производят задержку возбуждающего импульса на время Тз (фиг. 1е), близкое к значению времени TO однократного распространения акустического импульса в контролируемой среде при начальном значении контролируемого параметра и температуры о среды.

Разность Тз - TO устанавливают такой, чтобы она имела знак-зависимости скорости ультразвука от изменений контролируемого параметра. Значение этой разности устанавливают в соответствии с условием равенства или малого превышения так называемой «мертвой зоны времяизмерительного устройства, иснользуемого при реализации данного способа.

Например, при контроле давления, имеющего положительную температурную зависимость, Тз устанавливают превышающей тоЗначение превыщения в случае использования триггерных устройств составляет примерно 0,3-0,5 мксек.

Для повышения точности контроля согласно предлагаемому способу производят дополнительный временный сдвиг задержанного импульса (фиг. 1е) на величину Л (г - о), пропорциональную (фиг. 1ж) изменению температуры среды относительно начального значения температуры to (TO - начальное значение сдвига).

Это осуществляют путем формирования дополнительного прямоугольного импульса (фиг. 1ж) известными средствами с термозависимой длительностью, дифференцирования его и выделения второго нормированного импульса путем детектирования пика (фиг. 1 з) дифференцированного импульса, соответствующего заднему фронту прямоугольного импульса.

С помощью первого. (фиг. 1д) и второго (фиг. 1з) нормированных импульсов формируют видеоимпульс (фиг. 1и) с длительностью Тз - T + A + /C(if - о), равной интервалу между ними.

Сформированные видеоимпульсы (фиг. 1и) преобразуют, например, путем интегрирования в напряжение постоянного тока t/i (фиг. 1к), пропорциональное длительности и обратно пропорциональное периоду их следования 7, по значению которого судят о контролируемом физическом параметре исследуемой среды.

При изменении температуры среды принятый сигнал, формируемый из него удлиненный видеоимпульс, дифференцированные импульсы и сформированные нормированные импульсы (фиг. 16-д) сдвигаются на величину K(t-tu), пропорциональную изменению температуры, зависящую от температурного коэффициента скорости ультразвука в контролируемой среде, относительно временного ноложения этих импульсов при начальном значении температуры to.

Поскольку при этом одновременно происходит временной сдвиг на ту же величину заднего фронта видеоимпульса дополнительной

задержки (фиг. 1ж) и второго нормированного импульса (фиг. 1з), то значения выходного импульса (фиг. 1и) и, соответственно, регистрируемого напряжения (фиг. 1к), пропорционально контролируемому параметру при

изменении температуры, остаются неизменными.

В случае, если контролируемая среда имеет противоположную температурную зависимость скорости ультразвука по сравнению с рассмотренным на чертеже -примером, тот же эффект достигается иутем дополнительного временного термозависимого сдвига незадержанного импульса (фиг. 1е), а импульса (фиг. 1д), сформированного из принятого сигнала.

Реализация данного способа позволяет существенно повысить точность контроля ряда физических параметров сред, например давления, когда температурпое приращение скорости ультразвука почти на порядок превышает приращение на единицу давления.

Кроме того, способ позволяет использовать при его реализации известные устройства формирования видеоимпульсов с термозависимой длительностью с различным знаком изменения длительности от темнературы. Это расширяет область использовапия таких устройств и область применения способа на широкий класс контролируемых сред.

Предмет изобретения

Способ контроля физических параметров л идкости, заключающийся в возбуждении ультразвуковых колебаний в контролируемой

среде, приеме прошедщих через нее сигналов, временном сдвиге возбуждающего импульса и определении интервала между первым и вторым нормированными импульсами, отличающий с я тем, что, с целью повыщения точности при изменении температуры среды, производят дополнительный временной сдвиг задержанного импульса, пропорциональный изменению температуры среды, путем формирования дополнительного прямоугольного импульса с термозависимой длительностью, дифференцирования сформулированного импульса и выделения из него пика, соответствующего заднему фронту этого импульса.