Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке Советский патент 1982 года по МПК G01N29/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗСеОЙ ФАЗЫ в ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ

1

Изобретение относится к контрольной измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений газовой фазы в двухфазном потоке.

Известно устройство для измерения концентрации газовой фазы в потоке, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, подключенный через резистор к генератору возбуждаемых импульсов С1 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждак)дшх импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель и диф ферешшальную цепочку, схему антисовпаде1-1ий, фо1 лирователь блокирующего им:нульса, выход которого соединен с первБгм входом схемы антисовпадений, и частотомер 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность и производительность измерений, так как при измерении появляются ложные паразитные колебания, определяемые геометрическими размерами преобразователя. Кроме того, время иэмерений уведгачивается за счет частоты посылок возбуждающих импульс сш.

Цель . изобретения - повышение точности и провзводвтельности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дня измерения концентрации газовой фазы в двухфазном цотоке, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, резистор, пьезоэлектрический преобразоваталь, .усилитель и дифферешшрзгюшую цепочку, схему антисовпаденвй, формирователь блокирующего импульса, выход которого соединен с первым входам схемы антисовпадений, и частотомер, снабжено дифференциальным блоком, включенный между усилителем и пьезоэлектрическим ,преобразователем, последоватешло соёдиневнымя Енвентором, вход которого соединен с выходом днфферюшшруххцей цепочки, и первой схемой ИЛИ, второй вход которой подключен X выходу двфферешшрук)шей пепочвн, а выход - к второму входу схемы антвсовпадеаЕЩЙ, последовательно соединенными ждупщм мульти1з(и6ратороМ| вход котсфого подключен к вьпсоду схемы антисовладений, схемой стробикшульсов схемой совпадений, второй вход которой подключен к выходу первой схемы ИЛИ, а выход - к входу фогяиирователя блокирующего имлуяьса, и второй схемой ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу ждущего мультивибратора, -и блоком коммутации, выход которого соединен с треть им входом второй схемы ИЛИ, а генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде триггера, вход которогх соединен с выходом второй схемы ИЛИ, второй выход - с вторым входом тпяфференииального блока и входом частотомера. На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, на 4Ег. 2 -. временные эпюры поясня шгае работу схемы. Устройство дпя измерения концентраци газовой фазы в двухфазйом потоке содержит последовательно соединенные триггер 1, резистор 2 и пьезоэлектрический преобразователь 3, дифферешшал:ьный блок 4, усилитель 5, дифферешш1 аащую цепочку 6, схему 7 ИЛИ, Схему 8 антисовпадений, ждудшй мультивибратор 9, схему 10 стройплпульсов, схему 11 второй вход которой подключен к выходу первой схемы 7 ИЛИ, и вторую схему 12 ИЛИ, второй вход которой соединен с выходсйл ждущего мультивибратора 9, третий вход - с выходом блока 13 коммутадии, а выход подключен к входу трнгг а 1. Между первой схемой 7 ИЛИ и дифференхшрукшей цепочкой 6 включен инвертор 14. Кроме того, второй выход триггера 1 соединен с вторым входся альвого блока 4 и входом частотомера 15. Между схемой 8 антисовпадений и схемой 11 совпадеоий включен фс рмироватепь 16 блокирующего имяульса. Устройство работает следующим образом. При замыкании контактов блока 13 ксшолутацвЕ положительный импульс через схему 12 ИЛИ поступает на сгчетный вход триггера 1 вызывая его опрокишлвавве. При этом ва выходах триггера 1 формируются перезиф л напряжения разной попяряосоя, иащямер положительной попярсоств на правом шдходе и отршштешьиой ва левом. Попожятеяьяый п)епад напряжения 17 (фиг. 2) через резистор 2 подводится к пьезоэлектрическому преобразователю 3, возбуждая в нем свободные механические колебания на резонансных частотах. - Благодаря прямому пьезоэяектрическому эффекту в процессе колебаний на обкладках преобразователя 3 возникают электрические колебания 18 преимущественно с частотами, соответствующими высотнгалу и радиальному резонансам. Эти колебания используются для управления работой триггера 1, который формирует возбуждающие импульсы (иерепады наряжений) такой длительности и частоты повторения, чтобы в-преобразователе 3 в основном возбуждались радиальные Колебания, а высотные подавлялись, С этой цепью электрические колебания от преобразователя 3 подаются на один из входов дифференциального блока 4. Для компенсации возбуждающего преобразователь 3 положительного перепада напряжения на другой вход дифференциального блока 4 с выхода триггера 1 подается перепад напряжения отрицательной полярности, в результате чего на выходе дифференциал го блока 4 получаются только электрические колебания 19, пропорциональные механическим колебаниям преобразователя 3. Эти колебания усилителем 5 преобразуются в прямоугольные колебания 2О, затем .дифференцируются дифференцирук)щей цепочкой 6, после чего положительные импульсы 21 подаются на один из входов схемы 7 ИЛИ непосредственно, а отрицательные импульсы подаются на другой вход схемы 7 ИЛИ через инвертор 14. Положительные импульсы 22 с выхода схемы 7 ИЛИ поступают на схему антисовпадений и 11 совпадений, управляемую схемой 1О стробимпульсов. CxeMa iO стробщшульсов запускается первым импульсяэм, прошедщим схему 8 антясовпадений. Ждущий мультивибратор 9 вырабатывает задернсанный прямоугольный вндесфоъшульс 23, которым открывается 11 совпадений. Время задерж-тки -г длительность стробирующего импульса выбираются так, что в момент окончания первого периода высотных колебаний сформированный импульс 24 проходит через схему 11 совпадений и схему 12 ИЛИ на вход тригге 1, вызывая его опрокидывание. Образующийся на выходе триггера 1 отрицательный перепад вапряжеиия повторно возбуждает в Щ)еобразоватепе 3 высотные колебанЕЯ в противофазе с существуккоими, и поэтому они взаимно подавляются. Радиаль5&ные же колебания с перводом Т -вслопь- зуются для управления частотой повторе- ння возбуждающих импульсов, формвруемы триггером 1. Одшисо в первые периоды, когда BMJO литуда радиальных коле&1НИЙ по сраввебф нию с амшштудой высотвых копебавий мела, запуск триггера производится ве каждым, а только отрицательными nceiyп ргаодами радиальных колебаний. Это обусловлево тем, что запуск триггера положительвым полувериодом, т.е. через время -fe Т/2, приведет к фо .мированию положительного перепада ва1пряжевия, который возбудит в преобраэоватвле 3 радиальные колебания в противофазе с существующими. Для предотвращения этого схема 8 антисовпаденвй закрывается блокирующим импульсом 25 от формирователя 16 блокврукяцего импульса, который запускается импупьс л 24 с выхода схемы 11 совпадений. До прихода импульса, соответствующего началу отрицательного псяуп риода, схема 8 ангвсовпадений открывается, в прсяыедutHff через схему 8 антисоштадений, ждуший мультивибратор 9 и схему 12 ИЛИ импульс вызывает очередное опрокидывание триггера 1. Псложлтельный перепад напряжения от триггера 1 возбуждает в преобразователе 3 высотные в радиальные колебания и вьпнеописанный процесс работы устройства с поочередным управлением работой тр1П гера 1 высотными и рбцхиальвыми колебатшми. повторяется, но при большей амплитуде радиальныхколебаний. Этот процесс продолжается до тех пор, псжа амплитуда радиальных колебаний не превысит существенно амплитуду высотных колеб .. . НИИ. В этом случае запуск триггера 1 щкжзворутся только каждым полупериодом радиальных колебаний, что обеспечивает формирование триггером 1 последователх ности прямугольных импульсов 26, частота посылок и длительность которых авто :матическв подстраиваются в соответствии, с взменением собственной частоты радиальных колебаний преобразователя 3. Возбуждение -преобразователя 3 прямоугольными BMnyjicaMB длительностью, равной 1/2 Т, обеспечивает ваибопьшую амплитуду радиальных кслебаний преобразователя 3, а следовательно, повышеввую точность измерений. 4б4 Время взмеренЕсй ограничивается тслхгко быстродействием частотомера 15. Оарепепеаае коцпевтрацнв газовой ., фазы производится по тарировачвым крввым. Изобретение позволяет с высокой точностью н вроизводительвостью производить измеревие коввевтрашш газовой фазы в двухфазвом потоке. Формула взобретевия Устройство для Езмеревия ксшиевгращп газовой фазы в двухфазвом потоке, содержащее последовательно соедввеввые генератор возбуждающих импульсов, резистс пьезоэяектряческнй преобразователь, усилитель и дифферевцирукяцую папочку, схему антвсовпадений, форвлирователь блокируюшего вм1 ульса« выход которого соединен с входом Схемы антвсовпаденвй, и -частотсжлер, отличающееся т&л, что, с целью поЕышевия точности в ировзво штельвости измерений, оно свабжено дифферешшальвым блоком, ввлюченным между усвлигелем в пьезоэлектрическим преобра зователсм, последовательно соеднвенными инвертором, вход котсфого соединен с выходом дифференцирующей цепочки, в первой схемой ИЛИ, вход которой подключен к выходу дифференцирующей цепочки, а выход - к второму входу схемы антвсовпадеЕгай, последовательво соединенными ждущим мультивибратором, вход KOTqporo подключен к выходу схемы автиссшпадевий, схемой стробимпульсов. схемой совпадеввй, второй вхоп которой подключев к выходу первой схемы ИЛИ, а выход - к входу фортишрователя блокирующего вмпульса, и второй схемой ИЛИ, вход которой подключен к выходу ., ждущего мультивибратора, н блоком коммутации, выход которого со 1внев с третьим второй сх&лы ИЛИ, а генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде триггера, вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, выход - с входом дифферешшаль-в него блоаса и входсм частотомера. ИсточввкЕ информации, щтвятые во ввимавве при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 427641, ет. GO1N 29/Ор, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 657332, кл. G01N 29/00, 1976 (прототип).

44