Измерительный канал меток потока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 180876 (21) 2396685/18-10 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150479. Бюллетень ЭЙ 14

Дата опубликования описания 200479 (72) Автор изобретении

В.A.Ðîöèí

Кавказское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЯ КАНАЛ МЕТОК ПОТОКА

Изобретение относится к области измерения параметров движения и может быть использовано для усовершенствования устройств для измерения скорости текущих сред и объемов пу тем измерения времени, затраченного на прохождение заданного расстояния, а именно устройство для бесконтактногр измерения скоростей и расходов жидкостей, газов или сыпучих тел ме- ® тодом меток потока.

Изобретение может быть применено также в устройствах для измерения объема внутренних полостей, промываемых жидкостью и в различных уст.- l5 ройствах и системах промышленного, научно-исследовательского и общетех- нического назначения, где требуется получение импульсного сигнала при прохождении в потоке метки (неоднородности в виде псевдослучайной бинарной импульсной последовательности) .

Причем поток может находиться s тру- бопроводах, гидравлических системах и аппаратах, открытых руслах н глу- 5 боководных течениях.

В известных устройствах сигнал о прохождении метки в каждом контроль. ном сечении потока поступает от одного датчика, реагирующего на появ- 39 ление фронта метки (1) . Однако вследствие дисперсии метки (раэмыкания) в потоке, кривая распределения ее концентрации иэ нормальной симметричной становится несимметричной, скорость фронта метки отстает от скорости потока до ЗВ и на эту величину возрастает погрешность измерений.

Известно устройство, реагирующее на величину и знак производной концентрации смеси последовательно перекачиваемых жидкостей, в котором нуль-орган соединен по дифференциальной схеме с двумя датчиками концентрации, разнесенными на расстояние менее длины смеси (2). Однако при этом, кривая концентрации смеси характеризуется плоской вершиной, тогда как метки берутся минимального объема и имеют нормальную кривую распределения концентрации в начале пути и ассиметричную кривую — в конце пути, как результат дисперсии.

Цель изобретения заключается в устранении влияния дисперсии метки на точность измерения времени прохождения ею заданного расстояния.

Это достигается тем, что в предлагаемом канале меток два идентичных датчика концентрации соединены с

657352 входами компаратора через дифференциальную схему, причем датчики разнесены вдоль потока на расстояние

0,66 длины смеси (метки) . При этом компаратор выдает импульсный сигнал при равных концентрациях фронта и спада метки на уровне одной трети от максимальной концентрации метки.

Ыа фиг. 1 изображена структурная схема описываемого устройства; на фиг. 2 и 3 — кривые, поясняющие его работу. )0

Датчики 1 и 2 концентрации идентичны и расположены в потоке 3 на расстоянии длины базы ьЬ друг от друга. Выходы датчиков соединены через дифференциальную или мостовую схему )5

4 с входами компаратора 5, выход которого является выходом канала. Датчики выбираются в соответствии с контролируемым параметром метки, например электропроводности, диэлектрической или магнитной проницаемости, оптической прозрачности или рефракции, скорости ультразвука, температуры, ионизирующего излучения и т.п.

Компараторы (сравнивающие устройства, нуль-органы) могут быть пороговые, генераторные, усилительные и т.п.

Измерительный канал работает следующим образом. При однородном потоке схема 4 сбалансирована и компаратор

5 заперт ° Продвижение метки через датчики 1 и 2 вызывает на их выходах сигналы — аналоги кривой распределения концентрации с бинарной смеси веществ метки и потока-носителя, причем Зб кривая V сдвинута относительно кривой напряжения сдатчика 1 на время транспортной задержки ь =дЬ/Ч, где AL— расстояние между датчиками (длина базы), à V — скорость потока. Компа- 4О ратор 5, например, порогового типа (триггер Шмитта и т.п.) выдает импульс выходного напряжения V® npu переходе через нуль раэностного напряжения

ЬЧ=Ч(-Чд =О

Действие канала при метках симметричной формы поясняется эпюрами кривых на фиг.2, а для несимметричной формы — на фиг.3.

На фиг. 2 и 3 кривые С показывают характер распределения мгновенной концентрации С метки по длине L потока, где L - длина метки, à aL длина базы. Кривые V(t); ьЧ(Й), V>(t) показывают распределение по времени напряжений, соответственно — на выходе датчиков, на входе и выходе компаратора. Кружками отмечена равносигнальная зона V< =Ч 60

Фиг. 2 поясняет прослеживание симметричной метки, существующей на малых расстояниях от места ее ввода.

Длина базы ЬЬ достаточно минимально неабходамая для работы компаратора, т.е. перекрещивания кривых Ч и V .

Канал работает в режиме слежения на производной концентрации по времени или длине (дЧ/ьС или, что то же, дС/ t или ьС/ьЬ). Компаратор работает в момент перехода hV через нуль (в равносигнальной зоне), выдавая импульс Чм, совпадающий по времени с моментом прохождения максимума концентрации С, моды и медианы через контрольное сечение потока, лежащее на середине расстояния между датчиками.

Однако отсчеты времени по макси-. муму (пику) концентрации не пригодны для асимметричных (размытых) меток с большей дисперсией из-за нечеткого пика и других причин.

Режим слежения с выдачей импульса в средний момент времени между точками с одинаковой концентрацией на фронте и спдде возможен при увеличении базы L вплоть до величины, близкой к L . При этом линия равносигнальной зоны опускается к основанию кривой и уменьшается влияние нечеткости пика (плоской вершины). Но этот режим невыгоден из-за черезмерного увеличения bL и не обеспечивает высокой точности при асимметричных метках с большой дисперсией.

На фиг. 3 асимметричная метка представлена идеализированной в форме треугольника. Оптимальная длина базы d,Ь=0,66 1М обеспечивает просле- . живание метки датчиками 1 и 2 на уровне концентрации С„=Сд,/3. Компаратор

5, сравнивая V u V при их совпадении в момент временй 1 выдает импульс V,÷òî совпадает с прохождением через контрольное сечение средней точки 0 ширины метки, лежащей на высоте 1/3 от максимальной концентрации. Точка 0 является центром тяжести площади, лежащей под кривой.

Применение измерительных каналов меток, свободных от погрешностей, связанных с дисперсией меток„ позволит значительно сократить погрешность меточных расходомеров и других устройств и систем.

Другими достоинствами канала являются высокие помехоустойчивость, быстродействие и чувствительность, а также пригодность к длительной бесподстроечной работе.

Формула изобретения

Измерительный канал меток потока, содержащий датчики концентрации и компаратор, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния дисперсии меток на точность измерения момента прохождения метки, два идентичных датчика соединены с входами компаратора через дифференциальную

657352

Р4 2. 2

Составитель В.Казарова

Техред М. Петко Корректор A. Гриценко

Редактор С.Хейфиц

Заказ 1784/43 Тираж 1089 Подписное

ЦКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1з035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 схему, причем датчики разнесены вдоль потока на расстояние 0,66 длины. метки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ильинский В.М. Бесконтактное измерение расходов. М., Энергия, 1970, с. 82-83.

2. Авторское свидетельство СССР

9356629, кл. G 05 D 11/02, 1970.