Способ обнаружения пузырьков газа в жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01N29/02 

измеряют уровень рассеянного жидкостью сигнала ка разностной частоте этих колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предаагаемьш способ в импульсном режиме.

Устройство содержит генератор 1 видеоимпульсов и два кварцевых генератора 2 и 3, вырабатьшающих напряжения частот f, и f, соответственно. Генераторы 1 и 2 подключены к модулятору 4, выход которого через усилитель 5 мощности соединен с излучателем 6. Генератор i подключен также к модулятору 7, второй вход которого соединен с генератором 3. Выход модулятора 7 через усилитель 8 мощности соединен с излучателем 9.

Излучатели 6 и 9 погружены в жидкость и расположены под углом « так, что об 5азуется зона 10, в которой на жидкость воздействуют колебания как частоты f,, так и частоты f j. Для обеспечения наибольщей точности обнаружения угол (У должен быть близок к 90°. Размеры излучателей 6 и 9, определяющие размеры зоны 10, выбираются в зависимости от рсшаемок задачи. Для обнаружения единичных пузырьков размеры излучателей 6 и 9 не должн 1 превыщать расстояние между пузырьками с одинаковой резонансной частотой.

Для того, чтобы уменьщить влияние местоположения пузырька в зоне 10 на регистрируемый уровень рассеянного излучения, приемник 11 установлен вне зоны 10 на расстоянии, превыщающем размеры зоны 10. Приемник 11 через селективный уси.пи1ель 12, настроенный на частоту (f, -fj), и управляющий ключ 13 подключен к регистратору 14. Управляющий вход ключа 13 через блок 15 задержки подключен к генератору 1 видеоимпульсов. Ключ 13 предназначен для уменьшения уровня шума при регистрашш сигнала, несущего информацию о наличии в жидкости пузырьков газа определенного радиуса. Регистратор 14 содержит, например, детектор 16, интегратор 17 и самописец 18

Способ реализуется следующим образом.

С помощью генераторов 1-3 и модуляторов 4 и 7 формируют колебания частот f, и f j, которы после усиления в усилителях 5 и 8 одновременно излучают посредством излучателей 6 и 9 в жидкость. Уровень рассеянного в жидкости излучения регистрируют на частота (f 1 г) одновременно с воздействием на ЖИДКОСТЬ колебаний частот f, и f,. В устройстве регистрация на частоте (f, -f,) обеспечивается селективным усилителем 12, который с помощью ключа 13, упр авляём6г6 генератором 1, подключается к регистратору 14 на время воздействия на жидкость акустических колебаний частот f, и f, с учетом време1Ш запаздывания на формирование колебаний в тракте, включающем генераторы 2 и 3, модуляторы 4 и 7 и усилители 5 и 8.

Пузырек газа в жидкости является нелинейным рассеивателем, а резонансная частота f(, пузырька однозначно связана с его радиусом. При воздействии на пузырек акустическим излучением ча.стот f, и f, f из-за его нелинейности формируется излучение на разностной частоте (f,-fj), амплитуда которого

определяется близостью разностной частоты к fj и однозначно связана с радиусом пузырька. При (f, -f J) fo уровень рассеянного пузырьком излучения макс:имален.

В силу того, что пузырек газа в жидкости

из-за бо.пьщей сжимаемости обладает большим коэффи1шентом нелинейности нежели рассеиватели другой природы, регистрируемый на разностной частоте уровень рассеянного излучения обуславливается наличием в жидкости пузырьков с резонансной частотой f„, соответствующей некоторому фиксированному радиусу пузырька.

Для одновременной регистрации пузырьков разлишых радиусов можно осуществлять перестройку частоты излучения или дополнительно воздействовать на жидкость излучением, частоты которого не равны f, и f,.

Таким образом, предложенный способ позволяет обнаружить в жидкости пузырьки газа

фиксированного радиуса, в то время, как известными способами регистрация ведется усредненно по большому количеству пузырьков. При достаточно малых размерах из.чучателей появляется возможность регистрировать единичные

пузырьки.

Формула изобретения

Способ обнаружения пузырьков газа в жидкости, включающий облучение исследуемой жидкости акустическим полем и измерение уровня рассеянного жидкостью сигнала, по которому устанавливают наличие пузырьков, о тличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения пузырьков фиксированного радиуса, исследуемую жидкость облучают одновременно акустическими колебаниями даух различных частот и измеряют уровень рассеянного жидкостью сигнала на разностной частоте зтих колебаний

Источники информации, принятые во внимание при зКспертизе 551. Авторское свидетельство СССР N 575559,

кл. G 01 N 29/02, 1977. .

2. journal Geophysical Research, v. 75. 1970, .№ 3, p. 603-604 (прототип)