Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

(5А) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ДВУХФАЗНЫХ СРЕДАХ Изобретение относится к технике акустических колебаний и может быть использовано для контроля концентрации газов в жидкостях. По основному авт. св. № 657332 известно устройство для измерения концентрации газовой фазы-в двухфазных средах, содержащее полый цилиндрический пьезоэлектрический датчик, подключенный через резистор к ультразвуkoBOMy генератору, измеритель временных интервалов и генератор синхроимпульсов , соединенный с ультразвуковым генератором и измерителем временных интервалов, полосовой усилитель-формирователь, дифференцирующую цепочку, формирователь блокирующего импульса, счетчик и схему антисовпздений, причем один из входов схемы антисовпадений через- последовательно соединенные полосовой усилитель-формирователь и дифференцирующую цепочку соединен с пьезоэлектрическим датчиком, а выходСО счетчиком и одним из входов измерителя временных интервалов, другой вход которого соединен с 8Ь1ходом счетчика, а генератор синхроимпульсов соединен со счетчиком и через формирователь блокирующего импульса - с вторым входом схемы антисовпадений J 1J. Недостатком известного устройства является.низкая точность и производительн сть измерений. Это связано с тем что в датчике помимо радиальных колебаний возбуждаются паразитные колебания. Кроме того, погрешность измерений возникает из-за, процесса интерференции между возбужденными колебаниями. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений. Поставленная цель достигается т;ем, что устройство снёбжеИо дополнительной схемой.антисовпадений/ первый вход которой соединен с выходом ультразвукового генератора, второй вход 39с выходом генератора синхроимпульсов, а выход - с входом ультразвукового генератора, и детектором, включенным между ультразвуковым генератором и дифференцирующей цепочкой. . На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные эпюрц, поясняющие работу устройства. Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфазных средах содержит последовательно соединен ные генератор 1 синхроимпульсов, дополнительную схему 2 антисовпадений, ультразвуковой генератор 3, резистор 4,полосовой усилитель-формирователь 5,дифференцирующую цепочку б, схему 7 антисовпадений, счетчик 8 и измеритель 9 временных,интервалов. К входу полосового усилителя-формирователя 5 подключен пьезоэлектрический датчик 10. Между ультразвуковым -енератором 3 и дифференцирующей цепочкой 6 включен детектор 11. Выход генератора 1 синхроимпульсов соединен через формирователь 12 блокирующего импульса с вторым входом схемы 7 антисовпадений и непосредственно с вторым входом счетчика 8. Выход схемы 7 антисовпадений подключен к второму входу измерителя 9 временных интервалов, третий вход которого подключен к выходу гене ратора 1 синхроимпульсов. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 синхроимпульсов периодически выдает одиночные видеоимпульсы 13 (фиг. 2), первый из которых, пройдя дополнительнуюсхему 2 антисовпадений, запускает ультразвуковой генератор 3. Сформированный генератором 3 электрический импульс 14 поступает через резистор Ц на пьезоэлектри ческий датчик 10 и возбуждает в нем затухающие свободные механические колебания. Благодаря прямому пьезоэлект рическому эффекту в процессе колебаний на обкладках датчика 10 возникают .электрические колебания 15 которые полосовым усилителем-формирователем 5 усиливаются и преобразуются в прямоугольные колебания 16.. Полоса усиливаемых частот усилителем-формирователем 5 охватывает диапазон изменения частоты собственных радиальных к .лебаний датчика 10, что позволяет суш ственно, ослабить колебания других ти пов, частоты которых находятся вне 4 ;Этой ПОЛОСЫ, прямоугольные колебании 1 дифференцируются дифференцирующей цепочкой 6, и отрицательные импульсы 18 через детектор 11 подаются на запуск генератора 3. Под воздействием импульсов, формируемых генвратором 3, амплитуда радиальных колебаний 15 датчика.10 постепенно возрастает, а режим работы генератора 3 переходит в автоколебательный режим .формирования последовательности видеоимпульсов с частотой повторения, определяемой собственной частотой радиальных колебаний датчика 10. Для того, чтобы последующие импульсь1 генератора 1 синхроимпульсов не проходили через схему 2 антисовпадений и не нарушали периодичность работы генератора З -схема 2 антисовпадений закрывается импульсами, поступающими на второй ее вход с выхода генератора 3. Продифференцированные импульсы поступают также на один из входов схемы 7 антисовпадений, которая управляется формирователем 12 блокирующего импульса. Формирователь 12 запускается импульсом от регенератора 1 синхроимпульсов и вырабатывает прямоугольный видеоимпульс 19, которым схема 7 антисовпадений закрывается на время, необходимое для подготовки счетчика 8и измерителя 9 временных интервалов К очередному циклу измерения. Прошедшие через схему 7 антисовпадений продифференцированные импульсы 20 используются для измерения периода свободных колебаний датчика 10. Первый из этих импульсов запускает измеритель 9 временных интервалов, который измеряет временной интервал tnj(M , соответствующий п периодам свободных колебаний датчика 10. Емкость счетчика 8 выбирается такой, что при поступлении на его вход п+1 импульсов счетчик 8 выдает импульс 21, который поступает на второй вход измерителя 9временных интервалов. Путем деления измеренного временного интервала tvjjM на число измеренных периодов п получают усредненное значение периода свободных колебаний пьeзoэлeJ тpического датчика 10, однозначно свя .... занное с концентрацией газовой фазы исследуемой среды, Благодаря тому, что амплитуда радиальных колебаний датчика превышает

амплитуды ложных колебаний, точность измерений повышается, кроме того, исключена интерференция между возбужденными колебаниями. Производительность измерений повышаете за счёт сокращения времени измерения, которое определяется практически инерционностью измерителя временных интервалов и счетчика.

формула изобретения

Устройство для измерения концентрации газовой фазы в двухфавных ередах по авт. св. № 657332, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, оно снабжено дополнительной схемой антисовпадений, первый вход которой соединен с выходом ультразвукового генератора, второй вход - с выходом генератора синхроимпульсов, а выход - с входом ультразвукового генератора, и детектором, включенным между ультразвуковым генератором и ди(|и})еренцирующей цепочкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №657332, кл. G 01 N 29/00, 1976, (прототип).

в

Фи.1