Устройство для измерения концентрации взвешенных веществ в жидкости
Использование: измерение концентрации взвешенных веществ в жидких средах. Сущность изобретения: концентрацию определяют как среднеарифметическое значение концентраций, измеренных при помощи группы датчиков, расположенных по длине трубопровода. Элементы схемы производят обработку результатов измерения датчиков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения концентрации взвешенных веществ в жидких средах в сельскохозяйственном производстве, нефтеперерабатывающей и горнорудной отраслях промышленности.
Известно устройство для измерения концентрации взвешенных веществ в суспензиях, протекающих по трубопроводу, включающее излучатель ультразвуковых волн и приемник, измерительную систему, пробоотборник, компрессорную станцию [1] Недостатками этого устройства являются сложное конструктивное исполнение измерительной и вспомогательной систем, низкая надежность работы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения концентрации взвешенных веществ в жидкости, включающее в себя эталонную и измерительную камеры с ультразвуковыми излучателями и приемниками, измерительный блок, входной и выходной трубопроводы, насос и фильтрующий элемент [2] Недостатками этого устройства являются наличие относительно сложной трубопроводной системы и невысокая точность измерения при контроле полидисперсных взвешенных веществ в жидкости. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения концентрации взвешенных веществ в жидкости, протекающей по трубопроводам большого сечения. Для достижения поставленной цели устройство для измерения концентрации взвешенных веществ в жидкости дополнительно содержит первичный преобразователь расхода жидкости в трубопроводе, блок измерения расхода, первый и второй функциональные преобразователи, синхрогенератор, блок возбуждающих генераторов, управляемый таймер, блоки измерения концентрации с соответствующими блоками сброса, блок определения среднего значения концентрации и формирователь выходного сигнала, причем выход первичного преобразователя расхода подключен к первому входу блока измерения расхода, а выход последнего соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, при этом выход первого подключен к первому входу управляемого таймера, а выход второго к синхрогенератору, выход которого соединен с входом блока возбуждающих генераторов, причем выходы последнего подключены к излучателям ультразвуковых датчиков, кроме того, ультразвуковые приемники электрически связаны с первыми входами соответствующих блоков измерения концентрации, причем, если первый выход управляемого таймера связан с блоком сброса второго блока измерения концентрации, то последний выход с блоком сброса первого блока измерения концентрации, а выход этого блока сброса соединен со вторыми входами блока измерения расхода и управляемого таймера, кроме того, четвертые входы блоков измерения концентрации подключены ко второму выходу синхрогенератора, а выходы блоков измерения концентрации соединены с входами блока определения среднего значения концентрации, выход которого подключен к формирователю выходного сигнала. Кроме того, ультразвуковые излучатели и приемники равномерно распределены вдоль центральной оси трубопровода на его внешней стенке, причем их акустические оси перпендикулярны оси трубопровода, но смещены относительно друг друга на угол 360o/n, где n число пар излучатель приемник. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схематично участок трубопровода, имеющий ультразвуковые датчики приемник - излучатель с числом пар, в качестве примера, n 3; на фиг. 3 разрез трубопровода А-А на фиг. 2. Предлагаемое устройство для измерения концентрации в трубопроводе 1 включает в себя первичный преобразователь расхода жидкости 2, блок измерения расхода жидкости в трубопроводе 3, первый 4 и второй 5 функциональные преобразователи, синхрогенератор 6, блок возбуждающих генераторов 7, ультразвуковые излучатели 8, 9 и 10, ультразвуковые приемники 11, 12 и 13, акустические каналы которых перпендикулярны центральной оси трубопровода и смещены относительно друг друга на угол 360o/n, где n число пар излучатель приемник. Кроме того, устройство включает в себя соответствующие каждому приемнику блоки измерения концентрации 14, 15 и 16, управляемый таймер 17, блоки сброса 18, 19 и 20 соответствующих блоков 14, 15 и 16, блок определения среднего значения концентрации 21 и формирователь выходного сигнала концентрации 22. Устройство работает следующим образом. По трубопроводу 1, имеющему площадь поперечного сечения S, в указанном на фиг. 2 направлении протекает жидкость с объемным расходом Q, в которой необходимо определять концентрацию взвешенных веществ. Установленный на трубопроводе 1 преобразователь расхода 2 позволяет получить первичный аналоговый сигнал, пропорциональный расходу протекающей жидкости и поступающий на первый вход блока измерения расхода жидкости 3, который его усиливает и запоминает в течение периода времени T. Сигнал с выхода блока 3 поступает на вход первого функционального преобразователя 4, являющегося преобразователем напряжение частота, с выхода которого осуществляется управление переключениями таймера 17 через интервалы времени , где l нормальное расстояние между двумя соседними ультразвуковыми парами датчиков; S площадь поперечного сечения трубопровода; Q расход жидкости. С выхода блока 3 аналоговый сигнал приходит и на второй функциональный преобразователь 5, в котором осуществляется преобразование напряжения в частоту посылки одиночных ультразвуковых импульсов в исследуемую среду излучателями 8, 9 и 10, ударные импульсы на которые поступают из блока возбуждающих генераторов 7. Блок 7 управляется синхрогенератором 6, частота работы которого задается блоком 5 в соответствии с зависимостью , где Q расход жидкости в трубопроводе; S площадь поперечного сечения трубопровода;dп диаметр пьезоэлементов приемных датчиков 11, 12 и 13. Вследствие общей зависимости амплитуды ультразвуковой волны, проходящей через жидкость, от концентрации взвешенных веществ происходит определенное уменьшение ультразвуковых импульсов, воспринимаемых приемными датчиками 11, 12 и 13 и расположенных на диаметрально противоположной стенке трубопровода 1. Электрические сигналы от приемных датчиков приходят на первые входы соответствующих блоков измерения концентрации 14, 15 и 16. С первого выхода таймера 17 поступает логический сигнал на второй вход блока измерения 14, разрешая при этом его работу. За это время в блоке 14 определяется среднее значение концентрации с помощью первой пары датчиков 8 и 11. Через время сигнал с первого выхода блока 17 исчезает, что приводит к стробированию блока 14 и запоминанию величины концентрации, измеренной с помощью первой пары датчиков. Снятие сигнала с первого выхода таймера 17 приводит к появлению на выходе блока сброса 19 кратковременного импульса, который, поступая на третий вход блока измерения 15, стирает информацию об измеренной ранее концентрации датчиком 12. Сразу же после снятия логического сигнала с первого выхода блока 17 появляется такой же сигнал длительностью t и на втором выходе. Этот сигнал разрешает работу блока измерения 15, определяющего среднюю концентрацию взвешенных веществ на втором акустическом канале в течение времени подачи разрешающего сигнала с блока 17. После снятия сигнала со второго выхода блока 17 с помощью блока 20 осуществляется сброс блока измерения 16, который начинает свою работу после подачи логического сигнала на его второй вход от третьего выхода таймера 17. Длительность сигнала пропорциональна расходу жидкости Q в трубопроводе и равна t. В течение этого времени блок 16 определяет среднее значение концентрации взвешенных веществ на основании информации, поступающей от последней по ходу жидкости ультразвуковой пары излучатель приемник 10 13. После снятия сигнала с третьего выхода таймера 17 блок 18 производит сброс блока измерения расхода 3, таймера 17 и блока измерения 14. Далее блок 3 фиксирует текущее значение расхода жидкости и процесс определения концентрации в каждом акустическом канале повторяется. Полный цикл измерения концентрации всеми ультразвуковыми парами составляет
T = n,
где n число пар излучатель приемник;
время, в течение которого производится измерение концентрации одной ультразвуковой парой излучатель приемник. Определенные блоками 14 16 значения концентрации суммируются и усредняются в блоке 21, а в блоке 22 окончательно формируется выходной сигнал в единицах концентрации взвешенных веществ.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля состава многокомпонентных жидкостей, в частности, для контроля водо- и солесодержания водонефтяных эмульсий (ВНЭ)
Изобретение относится к бытовой технике и может быть использовано в любых случаях, когда требуется определить момент закипания жидкости, поставленной на плите в сосуде произвольной формы
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к технике экспресс-анализа содержания воды в нефтепродуктах и может использоваться для определения содержания воды в маслах, нефти и других жидких нефтепродуктах
Изобретение относится к устройствам для определения сплошности потока жидкости в трубопроводах
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах и системах контроля физико - химических параметров жидких сред
Устройство для измерения плотности жидкости // 2045031
Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов
Устройство для измерения плотности жидкости // 2045030
Устройство для измерения плотности жидкости // 2045029
Изобретение относится к техническим средствам для измерения качественных параметров преимущественно жидких сред и может быть использовано для измерения плотности нефти и нефтепродуктов
Изобретение относится к ветеринарии и медицине, в частности к лабораторным способам идентификации микроорганизмов, и может быть использовано для идентификации микобактерий туберкулеза
Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для непрерывного контроля плотности и вязкости жидких сред в химических технологических процессах
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технологического контроля влажности различных многокомпонентных жидкостей (МКЖ), например, нефти на объектах нефтедобычи или молока в пищевой промышленности
Изобретение относится к системам контроля состава газовых смесей и жидких сред в технологических процессах промышленных производств
Устройство для измерения плотности жидкости // 2124714
Изобретение относится к способам и системам для определения плотности жидкости ультразвуковыми методами, а именно к определению плотности образца жидкости
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения концентрации загрязненных жидкостей в гидрометаллургической, обогатительной и других отраслях промышленности
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики ряда заболеваний
Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для исследования физических и физико-химических свойств жидких сред в различных областях промышленности, медицине и т.д