Устройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе распределения газовых пузырьков в жидкости по их размерам. Цель изобретения - повышение точности. В исследуемую жидкость излучают ультразвук в виде радиоимпульса эквидистантного спектра. Принятый сигнал сформировывают и усиливают. В многоканальном блоке вычитатель определяет разницу амплитуд излученного сигнала на данной частоте и принятого сигнала, по которой судят о размере пузырька газа в жидкости . Частотная многоканальность позволяет получить распределение пузырьков по размерам. 2 ил.

(ОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕ(.ПУБЛИК

<я)з 6 01 N 29/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840111/28 (22) 19.06.90 (46) 30.03.93. Бюл. ¹ 12 (75) Ю,И, Кабарухин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1675755,,кл. G 01 N 29/02, 1990, Авторское свидетельство СССР

N 1765765, кл, G 01 N 29/02, 1990.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ

В ЖИДКОСТИ ПО РАЗМЕРАМ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам и может быть использовано в технике кавитационных качеств гидромашин, в океанологических исследованиях и других задачах прикладной гидродина. мики.

Цель изобретения — повышение точности определения распределения газовых пузырьков по размерам, Поставленная цель достигается за счет формирования с помощью вновь введенных формирователя треугольных колебаний, м ного канал ьно го сел ективного усилителя, управляемого многокэнальным усилителем постоянного тока, сумматора и излучения многокомпонентного широкополосного сигнала с строго определенным и стабильным во времени зквидистантным спектром, в реЯЛ 1805377 А1 для определения в реальном масштабе распределения газовых пузырьков в жидкости по их размерам. Цель изобретения — повышение точности. В исследуемую жидкость излучают ультразвук в виде радиоимпульса зквидистантного спектра. Принятый сигнал сформировывают и усиливают. В многоканальном блоке вычитатель определяет разницу амплитуд излученного сигнала на данной частоте и принятого сигнала, по которой судят, о размере пузырька газа в жидкости. Частотная многоканальность позволгет получить распределение пузырьков по размерам. 2 ил, зультате чего по затуханию звуковых колебаний строго определенных и стабильных частот, распространяющихся в жидкости с — ъ пузырьками газа, определяют концентра- Q() цию газовых пузырьков, размеры которых ( (их радиусы) резонансны этим частотам, т.е. у определяют распределение газовых пузырьков в жидкости по размерам с большей точностью за счет повышения частотной стабильности широкополосного сигнала с 4 известным эквидистантным спектром, На фиг.1 ириасдится структурная схема (и устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам содержит синхронизатор .1, выход которого соединен с входом схемы 2 задержки. Вход формирователя 3 прямоугольных импульсов соединен с выходом схемы 2 задержки, а его выход — с входом оперативно1805377

ro запоминающего блока 4, Вход многоканального вычитающего блока 5 соединен с выходом оперативного запоминающего блока 4, а его выход- с входом многоканального регистратора 6, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1.

Вход формирователя 7 прямоугольных импульсов соединен с выходом синхронизатора 1. Управляемый вход модулятора 8 соединен с вйходом .формирователя 7 прямоугольных 1Мйульсов, а его выход — с входом усилителя 9 мощности, выход которого соединен с входом акустического излучателя 10. 15

Выход акустического приемника 11 соединен с сигнальным входом модулятора 12, управляемый вход которого соединен с выходом формирователя 3 прямоугольных импульсов. Сигнальный вход многоканального 20 селективного усилителя 13 соединен с выходом модулятора 12, а управляемые входы

его соединены с управляемыми входами многоканального селективного усилителя

14. Выходы многоканальных селективных 25 . усилителей 13 и 14 соединены с входами многоканального блока 5 вычитания, первого — непосредственно, второго — через оперативный запоминающий блок 4.

Выход генератора 15 гармонических 30 колебаний соединен с входом формировател я 16 треуголь н ых колебаний. Вход многоканального селективного усилителя 17 соединен с выходом формирователя 16 треугольных колебаний, а его выход — с входом 35 сумматора 18, выход которого соединен с входом модулятора 8. Вход многоканального усилителя 19 постоянного тока соединен с управляющим выходом генератора 15, а

его выход соединен с управляемыми входа- 40 ми многоканальных селективных усилителей 13, 14, 17;

Устройство работает следующим образом. Работу всего устройства синхронизи- 45 руют синхроимпульсы 11, формируемые на выходе синхронизатора 1, задними фронтами которых запускается схема 2 задержки, на выходе которой формируются видеоимпульсы длительностью Taap exp И 2, задними 50 фронтами которых запускается формирователь 3 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 3 длительностью г р, участвующие в временной селекции принимаемых широкопо- 55 лосных сигналов, которая осуществляется для повышения точности измерений за счет устранения различного рода акустйческих и электрических помех.

Задними фронтами синхроимпульсов И

1 запускается также формирователь 7 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы И 4 с необходимой длительностью t, под воздействием которых на выходе модулятора 8 формируются радиоимпульсы И 6 с широкополосным заполнением, имеющим эквидистантный спектр, которые усиливаются усилителем 9 мощности и излучаются в исследуемую газожидкостную среду акустическим излучателем 10.

Излучаемые широкополосные сигналы с эквидистантным спектром образуются следующим образом. Непрерывные колебания частоты f с выхода генератора 15 гармонических колебаний поступают на вход формирователя 16 треугольных колебаний, с выхода которого непрерывные пилообразные колебания И 5 поступают на вход многоканального селективного усилителя 17, с помощью которого иэ непрерывных пилообразных колебаний, спектр которых обладает, рядом гармонических составляющих от 1 до и, выделяются гармонические колебания с частотами f, 2f, 3f,...,nf, которые суммируются сумматором 18, с выхода которого непрерывный широкополосный сигнал с эквидистантным спектром поступает на сигнальный вход модулятора 8, на выходе которого формируются радиоимпульсы с требуемой длительностью и скважностью И

G, которые излучаются в исследуемую газожидкостную среду.

При распространении в исследуемой среде с газовыми пузырьками акустического широкополосного сигнала, состоящего из и эквидистантных чаатотных компонент, в результате рассеяния на газовых пузырьках происходит их затухание главным образом на резонансных этим и частотным компонентам пузырЬках. Ослабленный рассеянием на резонансных газовых пузырьках сигнал принимается широкополосным приемным преобразователем 11, селектируется (стробируется) во времени модулятором 12, с выхода которого отвтробированный сигнал И 7 поступает на вход многоканального селективного усилителя 13.

Отселектированные по частотам селективными усилителями с частотами селекции равными f, 2f, 3f,...,nf, выпрямленные и осредненные в пределах длительности зондирующего импульса сигналы И8" (индекс и означает принадлежность сигнала к одному из и каналов многоканального селективного усилителя) поступают для вычитания на первые входы многоканального блока 5 вычитания, на вторые входы которого поступают сигналы И 9", уровни которых соответству1805377

20

30

50

55 ют (в результате предварительно проведенной калибровки коэффициентов передачи многоканального селективного усилителя

14 в обезгаженной воде)уровням, образующимся при прохождении исходного зондирующего широкополосного сигнала с эквидистантным спектром через обезгажен ную жидкость.

Для осуществления операции вычитания двух сигналов, разнесенных во времени, отселектированные, выпрямленные и осредненные сигналы, образующиеся на выходах многоканального селективного усилителя 14, запоминаются в многоканальном оперативном запоминающем блоке 4, с выходов которого в виде И9" поступают на соответствующие вторые входы многоканального вычитающего блока 5 вычитания, при этом на соответствующих. выходах его формируются сигналы с уровнями И 10" пропорциональными коэффициентам затухания звуковых колебаний на каждой из и эквидистантных частотных компонент широкополосного сигйала, т.е, сигналы, уровни которых несут информацию о концентрации газовых пузырьков, размеры которых резонансны каждой из п эквидистантных частотных компонент излучаемого широкополосного сигнала, которые регистрируются многоканальным регистратором

6, синхронизируемым синхроимпульсами

11.

Перед излучением очередного Зондиру-. ющего сигнала задними фронтами видеоимпульсов И 3 запоминаемая многоканальным оперативным запоминающим блоком 4 информация И 9" сбрасывается,в результате чего оперативный запоминающий. блок 4 подготавливается к очередному циклу своей работы.

По величине затухания на каждой из и эквидистантных частотных компонент, регистрируемого многоканальным регистратором 6, с помощью тарировочной кривой вычисляется концентрация газовых пузырьков с радиусами резонансными этим частот ным компонентам, т.е. определяется распределение газовых пузырьков по их размерам в исследуемой газожидкостной среде.

Для одновременной перестройки частот селекции f, 2f, 3f, ..., nf всех трах многоканальных селективных усилителей в .точном соответствии с изменением частоты генератора 15 гармонических колебаний управляющие выходы многоканального усилителя 19 постоянного тока соединены с соответствующими управляемыми входами многоканальных селективных усилителей, частоты селекции которых могут плавно перестраиваться с изменением частоты колебаний f.

Использование изобретения, по сравнению с прототипом. обеспечивает преимущество, заключающееся в увеличении точности определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам, что позволит, например, уточнить методики onределения кавитационных качеств гидромашин, Формула изобретения

Устройство для определения распределения газовых пузырьков в жидкости по размерам, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, схему задержки, первый формирователь прямоугольных импульсов, оперативный запоминающий блок, многоканальный блок вычитания и регистратор, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора, последовательно соединенные второй формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый модулятор, усилитель мощности и акустический излучатель, последовательно соединенные акустический приемник, второй модулятор, первый многоканальный селективный усилитель, выход которого подключен к второму входу многоканального блока вычитания, второй многоканальный усилитель, вход которого подключен к выходу первого модулятора, а выход —. к информационному входу оперативного запоминающего блока, и генератор, а выхоД первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к управляемому входу второго модулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными формирователем треугольных колебаний, вход которого подключен к выходу генератора, третьим многоканальным селективным усилителем и сумматором, выход которого подключен к сигнальному входу первого модулятора, и многоканальным усилителем постоянного тока, вход которого связан с выходом генератора, выход - с управляемыми входами многоканальных усилителей, а генератор выполнен s виде генератора гармонических колебаний, 1805377 .Ф

Ф.

Составитель Ю. Кабарухин

Редактор Л. Народная Техред М. Моргентал Корректор C. Шекмар

Заказ 938 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101