Устройство для измерения концентрации компонент жидких сред

 

Изобретение относится к технике измерения параметров жидких сред и может быть использовано для измерения содержания нефти в высокообводненной эмульсии на объектах промыслового сбора и подготовки нефти. Цель изобретения - расширение области применения за счет создания многофункционального преобразователя. Устройство содержит два ультразвуковых преобразователя, включающих два коаксиально расположенных пьезоэлемента, один их которых кольцевой, образующих три пары датчиков. Пара ультразвуковых датчиков образована пьезоэлементами обоих ультразвуковых преобразователей, наружные электроды каждого преобразователя образуют пару датчиков СВЧ-колебаний, а наружные электроды обоих ультразвуковых преобразователей - пару датчиков электропроводности . Датчики через коммутатор подключены к блокам измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний , затухания СВЧ-колебаний и электропроводности , а блок вычисления и регистрации определяет концентрацию нефти в эмульсии. 1 ил. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 29/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО .СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913771/28 (22) 25.02 91 (46) 23,04.93. Бюл. N 15 (75) В.Л.Беляков и А.В.Беляков (56) Авторское свидетельство СССР

N 1116383, кл. 6 01 N 29/02. 1983.

В.А,Носов. "Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры", М„"Машиностроение", 1972, стр. 167, рис. 91, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к технике измерения параметров. жидких сред и может быть использовано для измерения содержания нефти в высокообводненной эмульсии на объектах промыслового сбора и подготовки нефти. Цель изобретения — расширение области применения за счет создания

Изобретение относится к технике измерения параметров жидких сред и может быть использовано для измерения содержания нефти в высокообводненной эмульсии на объектах промыслового сбора и подготовки нефти.

Целью изобретения является расширение области применения за счет создания многофункционального преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство при измерении концентрации компонент жидких сред содержит оппозитно установленные два ультразвуковых преобразователя 1 и 2 с размещенными

-внутри них. соответственно цилиндрически ми 3, 4 и кольцеобразными 5,6 пьезоэлемен„„5U„, 1810811 А1 многофункционального преобразователя.

Устройство содержит два ультразвуковых преобразователя, включающих два коаксиально расположенных пьезоэлемента, один их которых кольцевой, образующих три пары датчиков. Пара ультразвуковых датчиков образована пьезоэлементами обоих ультразвуковых преобразователей, наружные электроды каждого преобразователя образуют пару датчиков СВЧ-колебаний, а наружные электроды обоих ультразвуковых преобразователей — пару датчиков электропроводности. Датчики через коммутатор подключены к блокам измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, затухания СВЧ-колебаний и электропроводности, а блок вычисления и регистрации определяет концентрацию нефти в эмульсии. 1 ил. тами. Цилиндрические электроны 3 и 4 размещены в одной плоскости внутри соответствующих кольцеобразных пьезоэлементов

5и6.

К наружным металлизированным поверхностям "а", "в", "д", "ж" пьезопреобразователей 4, 6, 3 и 5 и их внутренним металлизированным поверхностям б,г,е,э соответственно припаиваются соединительные провода. Подключая поверхности пьезопреобразователей соответствующим образом можно образовывать различные датчики; первый ультразвуковой датчик (кольцеобразный пьезоэлектрод 6 — кольцеобразный пьезоэлектрод 5):

1810811 второй ультразвуковой датчик (цилиндрический пьезозлектрод 4 — цилиндриче-. ский пьезоэлектрод 3): первый сверхвысокочастотный (СВЧ) датчик (наружные поверхности "а" и "в" цилиндрического и кольцеобразного пьезоэ-, лектродов 4 и 6); второй СВЧ датчик (наружные поверхности "д" и "ж" цилиндрического и кольцеобразного пьезоэлектродов 3 и 5); первый датчик электропроводности (наружная поверхность "а" цилиндрического пьезоэлектрода 4 — наружная поверхность

"д" цилиндрического пьезоэлектрода 3); второй датчик электропроводности (наружная поверхность "в" кольцеобразного пьезоэлектрода 6 — наружная поверхность

"ж" кольцеобразного пьезоэлектрода 5).

Для работы устройства достаточно трех датчиков: первого ультразвукового датчика, первого СВЧ датчика, первого датчика электропроводности.

Датчики, через коммутатор 7, присоединены соответственно с СВЧ блоком 8, с ультразвуковым блоком (измерителем скорости ультразвуковых колебаний) 9 и кондуктометрическим блоком 10, Приборы

8 — 10 через блоки сопряжения 11 — 13 подключены к блоку 14 вычисления и регистрации (микроЭ ВМ типа "Электроника К1-20").

Устройство работает следующим образом, Включением (замыканием) тумблеров

К1, К2 (остальные тумблеры выключены-разомкнуты) коммутатора 7 первый СВЧ датчик подсоединяется к СВЧ блоку 8, который осуществляет измерение СВЧ поглощения и подает измерительный сигнал на аналогоцифровой преобразователь 11, электрически связанный с микроЭВМ 14. В микроЭВМ сигнал, полученный с СВЧ прибора, запоминается. Затем выключаются тумблеры К1, К2, включаются тумблеры КЗ, К4, К5, К6 (тумблеры К7, К8 выключены) и первый ультразвуковой датчик подсоединяется к ультразвуковому блоку 9. Через тумблеры

КЗ, К4 на поверхности "в" и "г" пьезоэлектрода 6 от генератора электромагнитных колебаний, размещенного в приборе 9, подается напряжение, приводящее пьеэоэлектрод в колебательный режим. Ультразвуковые колебания, проходящие через контролируемую среду, находящуюся между датчиками 1 и 2, фиксируются приемным пьезоэлементом-пьезоэлектродом 5 и с его поверхностей "д" и "е" при помощи контактов К5, К6 подаются на блок 9. В приборе 9 сигнал соответствующим образом обрабатывается и подается через аналого-цифровой преобразователь 12 на микроЭВМ 14. В микроЭВМ 14 сигнал от ультразвукового прибора запоминается.

После этого выключаются тумблеры КЗ, К4, К5,.Е6 (тумблеры К1, К2 выключены) и включаются тумблеры К7, К8, благодаря чему наружные поверхности цилиндрических электродов "а" датчика 2 и поверхность "д" датчика 1, образующие датчик электро"0 проводности, подключаются к блоку 10, соединенному через аналого-цифровой преобразователь 13 с микроЭВМ 14, где сигнал датчика запоминается.

Затем выключаются тумблеры К7, К8 и измерительный процесс можно повторять.

В это время в микроЭВМ решается система уравнений вида

U> = а Н. + b

Uz = а Н+ Ь Я+ с с (1)

0з = азН + Ьг$ + сэва

В уравнении (1) обозначены: U>, Ug, Оз— выходные сигналы измерителей поглощения СВЧ колебаний, измерителей скорости ультразвука, электропроводности, Н,S,с— соответственно концентрация нефти и солей в эмульсии, температура; а1, аг, аз, Ь1, Ь, Ьз, с1, с2 03 — коэффициенты, определяемые при калибровке прибора по смесям с заданными значениями неинформативных

30 параметров.

B результате решения системы уравнений (1) в микроЭВМ 14 получаются искомые значения концентрации нефти в воде с учетом воздействия информативных парамет35 ров.

Преимущества устройства обеспечиваются за счет совмещения датчиков в одном многофункциональном датчике.

Устройство может найти применение в

40 разных отраслях народного хозяйства при контроле параметров жидких сред, где имеет место влияние неинформативных параметров на результаты измерения.

Формула изобретения

45 Устройство для измерения концентрации компонент жидких сред, содержащее первый ультразвуковой преобразователь, блок измерения скорости распространения ультразвука, блок вычисления и регистрации контролируемого параметра, преобразователь электропроводности среды и блок измерения электропроводности. о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено уста55 новленным оппозитно первому вторым ультразвуковым преобразователем, блоком измерения затухания СВЧ-колебаний, ком-. мутатором и тремя блоками сопряжения, преобразователи выполнены из двух коаксиальных пьезоэлементов, один из которых

1810811

Составитель В,Беляков

Техред M.Ìîðãåí Tàï Корректор С,Пекарь

Редактор

Заказ 1442 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 кольцевой, образующих три пары датчиков, подключенных через коммутатор к соответствующим блокам измерения, соединенным через блоки сопряжения с блоком вычисления и регистрации, при этом пара 5 ультразвуковых датчиков образована пьезоэлементами обоих ультразвуковых преобразователей, пара датчиков СВЧ-колебаний образована наружными электродами каждого из ультразвуковых преобразователей, а пара датчиков электропроводности образована наружными электродами обоих ультразвуковых преобразователей.