Способ измерения плотности газа

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ясюе Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 14.Х11.1970 (№ 1601676/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет—

Опубликовано 22,VI.1972. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 05.1Х.1972

М. Кл. G 01п 9/24

Хомитет пс делам изобретений и открытий лри Сосете Министрбе

СССР

УДК 551.510(088.8) Авторы изобретения В. М. Батенчук-Туско, А. В. Римский-Корсаков и Е. Р. Царский

Заявитель

1СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗА постоянном давлении и постоянном объеме.

С / S1 г-,. / «,+0,ВУЯ1, V, 20 г

С,, iPPS2 (2) 1,2

С 1+ .PS2

О 2

-iP

Г>

С

Изобретение относится к области физикохимического анализа, в частности, к измерению параметров газов и может быть использован для дистанционного измерения плотности различных газов в широком диапазоне статических давлений и температур.

Известен способ измерения плотности газа, основанный на зависимости скорости распространения звука в газе от величины акустического сопротивления газа. Для реализации известного способа измеряют полное электрическое сопротивление излучателя, величину акустического сопротивления и скорость звука.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность анализа и упростить его методику.

С этой целью для определения плотности газа измеряют две частоты: частоту собственных колебаний акустического резонатора и частоту собственных колебаний механического резонатора, т. е. два однородных параметра, а это существенно упрощает процесс измерения.

Для определения плотности газа р в предлагаемом способе используют зависимость плотности газа от скорости звука в газе С; а также от коэффициента объемной упругости газа óÐp. Эта зависимость выражается соотношением: где Pff — статическое давление в газе;

Ср у= — — отношение теплоемкостей газа при

Для определения скорости звука и коэффициента объемной упругости используют зависимость собственной частоты акустического резонатора (1,) от скорости звука и зависимость собственной частоты механического резонатора (1,,) от коэффициента объемной упругости газа. Эти зависимости выражаются соотношениями:

25 где S>, 1, Vf — геометрические размеры акустического резонатора, ф— гибкость мембраны механического резонатора, М вЂ” масса груза механического резонатора, V2 и

30 геометрические размеры механического резонатора, 343194

Из выражений 1 и 2 получают расчетную формулу для определения плотности газа р по известным частотам fa и 1„, а именно:

1м ом

-1а где К и 1ом — постоянные величины, опреде2 ляемые геометрическими размерами резонаторов, величиной гибкости мембраны механического резонатора С„и массой груза механического резонатора М.

Таким образом, процесс измерения плотности газа сводится к измерению двух параметров: частоты собственных колебаний акустического резонатора f„и частоты собственных колебаний механического резонатора f„, причем при последовательном измерении этих частот можно использовать одну измерительную схему.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Блок-схема содержит блок резонаторов 1, состоящий из акустического резонатора 2, одной из стенок которого является мембрана

8, механического резонатора 4, представляющего собой замкнутый объем, одной из стенок которого является мембрана 5 с укрепленным на ней грузом 6, электромагнита 7, датчиков переменного давления 8 и 9. Кроме того, блок-схема содержит измеритель частоты 10 и источник питания электромагнита 11.

Процесс измерения происходит следующим образом. При подаче питающего напряжения от источника питания 11 на электромагнит 7 мембраны 3 и 5 притягиваются к полюсам электромагнита. В момент притяжения мемораны 8 к полюсу электромагнита 7 происходит резкое изменение объема акустического резонатора 2, в результате чего в резонаторе возбуждаются затухающие колебания давления газа, происходящие на собственной частоте резонатора 4. Эти колебания преобразуются датчиком переменных давлений 8 в электрич еское напряжение, изменяющееся с той же частотной, и поступают на вход измерителя частоты 10. Таким образом происходит измерение частоты f,. После измерения частоты f, измеритель частоты 10 подключают к датчику переменных давлений 9, который установлен внутри механического резонатора 4. Затем электромагнит 7 отключается от источника питания 11. При этом мем10 браны 8 и 5 отходят от полюсов электромагнита 7. Мембрана 5 после отхода от полюсов электромагнита 7 начинает затухающие колебания на собствеппой частоте f„, прои этом в замкнутом объеме механического резонатора

15 4 происходят колебания давления газа с той же частотой fM. Эти колебания воспринимаются датчиком 9 и в виде электрического напряжения той >ке частоты поступают на вход измерителя частоты 10. После замера частоты

2О fM по расчетной формуле 8 определяют величину плотности газа р.

Предмет изобретения

23 Способ измерения плотности газа путем измерения скорости распространения звука и коэффициента объемной упругости, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют частоту собствен30 ных колебаний акустического резонатора, частоту собственных колебаний механического резонатора и плотность определяют по формуле:

1а

2 где К и f„„„— постоянные величины, определяемые геометрическими разме40 рами резонаторов, f„ — частота собственных колебаний акустического резонатора;

f„„ — частота собственных колебаний механического резонатора.

343194

Составитель В. Вощанкин

Техред Т. Ускова

Редактор Л. Василькова

Корректор Т. Миронова

Заказ 2593/8 Изд. № 1134 Тираж 406 Подпи сное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2