Устройство для определения концентрации частиц в жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01N15/06 G01N29/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ:

12

Изобретение относится к конфролз но-измерительной технике и может {}ыть использовано для контроля жидкости в частности для определения концент- , рации свободного газа в жидкости.

--- -

Известно устройство для контроля жидкости, содержащее генератор алект щ Фических колебаний, ультразвуковые излучатель и приемник с регистратором, филнтр верхних частот, вклняеиный последовательно между приилником и perip-стратором. При наличии в жидкости янр-родных вклизчеНИИ в виде газовых пу . « зырьков ультразвуковая волна модули-: руется, на выходе фильтра вержяих частот появляется низкочастотный си1)нал Который поступает на детектор с кон-; денсатором и регистрируется измерительным прибором 1.

Недостатками данного устройства являются ограниченные ф$ нкционалы1ые . возможности, поскольку устройство только фиксирует наличие газовых пузырЬков или посторонних частиц, причем в ограниченном объеме жидкости, и не может быть использовано для определе-. ния концентрации пузырьков газа, иа-

пример, в океане, при движении судна с которого осуществляются замеры.

Известно также устрЪйство для определения концентрации свободного га 1за в жидкости, содержащее погруженные в жидкость гидрофон и излучатель, два генератора низкочастотных и высокочастотных колюбаний, два селективных усилителя, генератор синхроюшульсоб, соединенный с измерителем временных интервалов и генераторсм низкочастотных колебаний, два счетчика и погруженный в жидкость дополнительный излучатель. В соответствии с выбранншА; режимом работы генератор синхроимпуль ;сов выдает.одиночные видеоимпульсы :или их последоЗвательность. Под воз действием этих импульсов генератор низкочастотных колебаний вырабатывг{ет радиоимпульс, который подводится к преобразователю, и через формирователь, прямоугольных импульсов - к счетчику. Счетчик подсчитывает число положительных полупериодов низкочастотных колебаний и выполняет роль .фикси рованной задержки посылки высокочастотного радиоимпульса относительно низкочастотного. По времени запаздывания низкочастотного сигнала относи.тельно высокочастотного fit и с помощью тарировочной крибой ff f (At)- оп ределяется концентрация свободного газа в жидкости 2. Недостатками данного устройства являются сложность и длительность за меров . Наиболее близким к изобретению пр технической сущности является устрой ство для измерения физических параме ров взвеси, содержащее генератор, дв пьезоэлектрических преобразователя, один из которых соединен с генерато ром, а второй подключен ко входу бло ка выделения и измерения допплеровской частоты, один выход которого через интегратор соединен с первым вхо дом делительного устройства, второй вход которого через накопитель импуль сов подключен к пороговому устройству, которое через амплитудныйдетектор соединено со вторым выходом блока ВБщеления и измерения допплеровской частоты. При работе устройства на одном из выходов блока вьщеления и измерения допплеровской частоты формируется сигнал, уровень которого пропорционален мгновенной скорости потока. Этот сигнал подается на интегратор, и с выхода интегратора снимается сигнал, пропорциональный объему среды, прошедший через область измерения за определенное время интегрирования. На втором выходе блока выделения и измерения допплеровской частоты формируется сигнал, амплитуда которого пропорциональна силе рассеяния ультразвука в исследуемой . При наличии в ней дискретных рассеивателей (взвеси) этот сигнал носит импульсный характер, и после амплитуд ного детектирования импульсы подаются на схему счета. В результате на длительном устройстве вырабатывается сиг нал, пропорциональный концентрации взвеси в жидкости 3.i Однако указанное устройство не поз воляет измерять концентрацию газа в жидкости. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обе спечения возможности определения концентрации пу зырьков газа в жидкости. Поставленная цель достигается тем что в устройство для определения кон центрации частиц, содержащее генератор, два пьезоэлектрических преобразователя, один из которых соединен с генератором, а второй подключен ко входу блока выделения и измерения доп плеровской частоты, выход которого через интегратор соединен с первьм входом делительного устройства, второй вход которого через накопитель импульсов подключен к выходу порогового устройства, дополнительно введе на дифференцирукшая цепочка, вход ко торой соединен с выходом блока вьоделения и измерения допплеровской частоты, а выход подключен ко входу порогового устройства. Пузырьки свободного газа занимают во взвеси особое место вследствие того, что их акустические параметры существенно отлива- ются от параметров воды, поэтому наблюдается эффект увлечения их акустическим излучением, в результате чего скорость пузырьков газа в жидкости резко изменяется, и в сигнале, пропорциональном скорости потока появляются импульсоподобные перепады уровня, которые выделяются дифференцирую(щей цепочкой и далее подаются на схему счета. На представлена блок-схема 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 ВЫХОД которого параллельно подключены интегратор 5 и дифференцирующая цепочка 6i Последовательно с дифференцирующей цепочкой ,6 включены пороговое устройство 7, накопитель импульсов 8, делительное устройство 9. Устройство работает следующим образом. Электрический сигнал фиксированной частоты с генератора 1 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 2 и в виде ультразвуковых колебаний излучается в исследуемую среду. Часть энергии, рассеянной в жидкости на посторонних включениях в области 10 измерения и выделенной пересечением диаграмм направленности излучающего и приемного пьезоэлектрических преобразователей 2 и 3, в последнем преобразуется в электрический сигнал, имеючий частоту, отличающуюся от частоты излучения на величину допплеровского сигнала. Этот сигнал в блоке 4 усиливается, преобразуется в сигнал допплеровской частоты и детек тируется. В результате на выходе блока 4 формируется аналоговый сигнал, пропорциональный мгновенной скорости движения пузырьков жидкости. Этот -сигнал подается на интегратор 5, выходной сигнал которого пропорционален объему среды, прошедшей через область 10 измерения за установленное время интегрирования. Пузырьки газа, которые обладают высокой эффективностью рассеяния, попадая в область 10 измерения, под воздействием ультразвукового излучения приобретают ускорение и изменяют свою скорость. В выходном сигнале бло.ка 4 появляются импульсы, которые выделяются дифференцирующей цепочкой б и через пороговое устройство 7 подаютс я .на накопитель 8. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный числу импульсов, имеющих амплитуду выше установленного порога срабатывания накопленных за тот же интервал времени Т. С выхода интегратора 5 и накопителя импульсов 8 сигналы подаются на соответствующие входы делительного устройста 9, который вырабатывает сигнал, пропорциональный их отношению. Так как линейные размеры области 10 измерения выбирают заведомо меньше среднего расстояния между пузырьками газа в среде, то число импульсов, накопленных в накопителе 8, равно числу пузырьков газа, попавших в объем 10 измерения. Следовательно, сигнал на выходе делительноЕ устройства 9 пропорционален коннтрации пузырьков газа в исследуе и среде.

Формула изобре- ения

Устройство для определения концен,трации частиц в жидкости, содержащее генератор, два пьезоэлектрических

преобразователя, один из которых сое динен с генератором, а другой подключен ко входу блока виделения и измерения допплеровской частоты, выход которого через интегратор соединен с первьм входом делительного устройства, второй вход которого через накопитель импульсов подключен к выходу : порогового устройства , о т л и ч а ее с я тем, что, с целью расшнре 0ния области применения устройства путем обеспечения возможности определения концентрации пузырьков в жидкости, в него введена дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с 5 выходом блока выделения и измерени) допплеровской частоты, авыход подклк ен ко входу порогового устройст. ва.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР 233273, кл. G 01 N 29/02, 1968,

2.Авторское свидетельство СССР 575559, кл. G 01 N 29/02, 1977.

3.Авторское свидетельство СССР

5 по заявке 2843474/18-25,

кл. G 01 N 15/06, 23.11.79 (прототип),