Устройство для измерения физических параметров взвеси Советский патент 1982 года по МПК G01N15/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗВЕСИ

Изобретение относится к исследованию и определению физических параметров и свойств веществ/ например взвеси жидкости или газа, и может быть использовано, в частности, для измерения концентрации биологичеокой смеси в океане. Известны различные устройства для измерения концентрации вжеси, например устройство для измерения концентрации и среднего размера частиц суспензии, содержащее генератор, пьезоэлектрически преобразователи, усилитель, ограничители фазовращатель, фазометр и блок перемнЬжения 11 С,помощью указанного устройства можно измерять концентрацию взвеси . только в ограниченном объеме жидкости или газа. Оно неприменимо для измерения концентрации взвеси в открытых водоемах, например концентрации смеси планктона, в океане при движении судна, с которого осуществляются замеры. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство, содержащее генератор электрических колебаний, ирлучаюисий и приемный преобразователи, блок выделения и измерения дсяшлерово кой частоты. Принцип измерений этим прибором основан на регистрации дсйшле.ровскшс смещений частоты, возникающих при рассеянии акустической энергии раэ личными неоднородностями водной среды, которые не имеюгг собственного вектора скорости и перемещаются вместе с потоком. При этом допплеровское смещение частоты пропорционально скорости потока 2. Недостатком указанного измерителя является то, что он не позволяет измерить концентрацию взвеси жидкости или газа. Цель изобретения - расишрение функциональных возможностей, а именно определение концентрации взвеси. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения физических параметров взвеси, содержащее генератор, пьезоэлектрические преобразо ватели, блок выделения и измерения допплеровскоЙ частоты, дополнительно введен интегратор, амплитудный детектор, пороговое устройство, накопитель импульсов и делительное устройство, причем излучающий пьезоэлектрический преобразователь подключен к генератору, а приемный пьезоэлектрический преобразователь соединен с блоком выделения и измерения допплеровской частоты, один из выходов которого через интегратор подключен к первому входу дополнительно го устройства, а другой подсоединен к входу агчшлитудного детектора , который через пороговое устройство соединен с н копителем HNmyrtbcoB, выход которого под ключен к второму входу дополнительного устройства. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения физических параметров взвеси: Схема содержит генератор 1, к которому подключен излучающий пьезоэлектрический преобразователь 2, приемный пьезоэлектрический преобразователь 3, соединенный с блоком 4 выделения и измерения допплеровской частоты, на выходы которого подключены интегратор 5 и амплитудный детектор 6. Последовател но с амплитуд1Пз1м детектором 6 включе- нь пороговое устройство 7, накопитель импульсов 8, делительные устройства 9 и Ю (область измерения). Устройство работает следу5С1цим образом. Электричес1шй сигнал фиксированной частоты с выхода генератора 1 поступае на излучающий пьезоэлектрический преоЪр азов are пь 2 и в виде ультразвуковых колебаний излучается в исследуемую сре ду. Часть энергии, рассеянной .на частицах взвеси в области измерения 10, выделенной пересечеш1ем диаграмм направленности излучающего 2 и приемного 3 пьезоэлектрических преобразователей, в последнем преобразуется в электрический сигнал, имеющий частоту, отличающуюся от частоть излучения на величину допплеровского сдвига. Этот сигнал зате подается на блок 4 выделения и измерения допплеровской частоты, где он усиливается, преобразуется и, в результате, выделяется сигнал допплеровской частоты, а на выходе формируется сигнал, пропорциональный мгновенной скорости потока. Этот сигнал подается на интегратор 5, выходной сигнал которого пропорционален объему среды, прошедший через область измерения 1О за определенное время интегрирования Т. В цепи выделения и счета импульсов рассеяния, содержащий последовательно соединенные между собой амплитудный детектор 6, пороговое устройство 7 и накопите ль икшульсов 8, формируется сигнал, пропорциональный числу накопленных за тот же интервал времени Т импульсов, уровень которых выше установленного порога срабатывания устройства 7. С выходов интегратора 5 и накопителя импульсов 8 сигналы подаются на соответствующие входы делительного устройства 9, который вырабатывает сигнал, пропорциональный их отнощению. Так как линей1лые размеры области измерения 10 заведомо выбирают меньше расстояния между частицами в среде, то число импульсов, накопленных в накопителе импульсов 8 равно числу прошедщих частиц. Следовательно, сигнал на выходе делительного устройства 9 пропорционален концентрации взвеси в среде. Предлагаемое устройство для измерения физических параметров взвеси позволит производить замеры концентрации взвеси в движущихся потоксХ жидкости или газа, а также обеспечить оперативтность и точность измере1тея концентрации взвеси в открытых водоемах, в частности концентршади биологической взвеси в океане. Форму-ла изобретения Устройство для измерения физических параметров взвеси, содержащее генератор, пьезоэлектрические преобразователи, блок выделения и измерения допплеровской частоты, отличающееся тем, что, с целью определения концентрации взвеси, в него дополнительно введены инте.гратор, амплитудный детектор, пороговое устройство, накопитель импульсов и делительное устройство, причем излучающий пьезоэлектрический преобразователь подключен к генератору, а приемный пьезоэлектрический преобразователь соединен с блоком выделения и измерения допплеровской частоты, один из выходов которого через интегратор подключен к первому входу делительного устройства, а другой подсоединен к входу a шлитyднoгo детектора, который через пороговое устройство соединен с накопителем импульсов, выход которого подключен к второму вкоду делительного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Гидрофизические и гвдрооптическиё исследования в Атлантическом и Тгасом океанах. М.. Наука, 1974, с. 13-20 (прототип).