Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах Советский патент 1979 года по МПК G01N29/00 

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 осциллограммы напряжений в различных точках схемы устройства. Принцип работы устройства основан на использовании зависимости частоты свободных затухающих колебаний пьезе электрического датчика от концентрации газовой фазы среды, заполняющей внутреннюю полость датчика. Устройство состоит из пьезоэлектри ческого датчика 1, подключенного ч,ерез резистор 2 к ультразвуковому генератору 3. Датчик 1 подключен также ко входу полосового усилителя-формирователя 4, выход KOTOjporo через дифференцирующую цепочку 5 и схему антисовпадений б соединен со счетчиком 7 и одним из входов измерителя 8 временных интервалов, другой вход которого соединен с выходом счетчика. Генератор 9 синхроимпульсов соединен с ультразвуковым генератором, измерителем временных интервалов/ счетчиком, а также через формирователь 10 блокирующего импульса с одним из входов схемы антисовпадений и предназначен для синхронизации ик работы во времени. В соответствии с выбранным режимо работы (ручной или автоматический) генератор 9 синхроимпульсов выдает одиночные видеоимпульсы прямоугольно формы (см.. эпюру 1 фиг. 2), под воздействием которых ультразвуковой генератор 3 вырабатывает радиоимпульс частотой заполнения, близкой к резонансной частоте датчика 1 (см. эпюру 2 фиг.2). Через резистор 2 радиоимпульс воз буждает пьезоэлектрический датчик 1 и после окончания радиоимпульса в датчике устанавливаются, затухающие механические свободные колебания, частота которых определяется констру цией датчика и свойствами среды, заполняющей внутреннюю полость датчика Благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту в процессе колебаний на обкладках датчика возникают электрические колебания (см. эпюру 3 фиг. 2 которые полосовым усилителем-формирователем 4 усиливаются и преобразую ся в прямоугольные колебания (см. эпюру 4 фиг,2). Полосовой усилительФормирователь 4 настраивается на частоту, близкую к частоте свободных колебаний датчика, заполненного жидкой фазой, что позволяет избавиться от всяких паразитных колебаний датчика, возникающих в результате переходных процессов при возбуждении дат чика. .Сформированные прямоугольные коле бания дифференцируются дифференцирующей цепочкой 5 (см. эпюру 5 фиг. 2) и подаются на один из входов схемы антисовпадений 6, которая упра ляется формирователем 10 блокирующего импульса. Формирователь запускается импульсом от генератора 9 синхроимпульсов и вырабатывает прямоугольный видеоимпульс (см. эпюру 6 фиг, 2), которым схема антисовпадений 6 закрывается на время подачи возбуждающего радиоимпульса и переходных процессов. Длительность видеоимпульса выбирают исходя из длительности возбуждающего датчика 1 радиоимпульса и времени переходных процессов установления свободных затухающих колебаний в датчике. Прощедшие через схему антисовпадений 6 продифференцированные импульсы (см. эпюру 7 фиг. 2) используются для измерения периода свободных колебаний датчика. Первый продифференцированный импульс, прошедший через схему антисовпадений б, запускает цифровой или осциллографический измеритель 8 временных интервалов, который измеряет временной интервал, соответствующий п-периодам свободных колебаний датчика. Импульс, соответствующий п-периодам свободных колебаний, формируется счетчиком 7, емкость (разрядность) которого выбирается таким образом, что при поступлении на его вход п+1 импульса счетчик выдает импульс (см. эпюру 8 фиг. 2), который поступает на второй вход измерителя временных интервалов 8. Устредненное значение периода свободных колебаний получается путем деления измеренного временного интервала t на число измереннЕлх периодов п. Благодаря тому, что в режиме свободных колебаний датчик колеблется с постоянной частотой (периодом), а сами колебания затухают сравнительно быстро, точность измерения пред:11агаемым устройством существенно повышается при одновременном значительном сокращении (до 5-6 раз) времени измерения. Формула изобретения Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах, содержащее полый цилиндрический пьезоэлектрический датчик, подключенный через резистор к ультразвуковому генератору, измеритель временных интервалов и генератор синхроимпульсов, соединенный с ультразвуковым генератором и измерителем временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения в него введены полосовой усилитель-формирователь , дифференцирующая цепочка, формирователь блокирующего импульса, счетчик и схема антисовпадений, причем один вход схемы антисовпадений через последователь но соединенные полосовой усилительформирователь и дифференцирующую цепочку соединен с пьезоэлектрическим датчиком, а выход - со счетчиком и одним из входов измерителя временных интервалов, другой вход которого соединен с выходом счетчика, а генератор синхроимпульсов соединен со счетчиком и через формирователь блокирующего импульса - со вторым входом схемы антисовпадений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №440585, кл. G 01 N 21/12, 1973.

2.Авторское свидетельство по заявке 2391149/10, кл. G 01 N 29/00, 01.08.1976.

HHHHHHH-Wf

i и ii

iu3n