СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ
GAS CYLINDER PRESSURE MONITORING METHOD

Изобретение относится к области измерения давления газообразных веществ ультразвуковыми средствами и может быть использовано в эксплуатации газовых баллонов для бесконтактного контроля давления.
Газовые баллоны имеют широкое использование, при этом существует необходимость контроля давления в партиях баллонов. Для этого необходимо к контролируемому баллону подсоединить манометр, что вызывает разгерметизацию баллона и приводит к частичному стравливанию газа из баллона, при этом возникает вредный фактор при проведении работ в виде струи газа и загазованности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля герметичности изделий, в котором о нарушении герметичности судят по результату сравнения измеренных параметров амплитуды виброакустического шума, таких как ковариационная функция, дисперсия и средние значения амплитуды, при этом прием акустических сигналов осуществляют акустическим датчиком, обработка и анализ производится при помощи схемы, включающей ЭВМ. Патент России №2006806 МПК G01M 3/24.
Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает контроля заданного значения давления в герметичных газовых баллонах.
Целью изобретения является контроль заданного давления в газовом баллоне методом, исключающим подсоединение манометра к баллону, в котором контролируется давление.
Поставленная цель достигается тем, что способ контроля давления газовых баллонов включает прием от источника акустических волн сигналов, прошедших через газовую среду и корпус баллона, при этом оба сигнала принимают акустическим датчиком, расположенным на диаметрально противоположной относительно источника акустических волн стороне газового баллона, регистрируют осциллографом, а о давлении в баллоне судят сравнением полученной величины разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду с величиной разницы во времени прихода сигналов через корпус и газовую среду, полученной на баллоне с заданным давлением.
Указанный способ основан на свойстве звуковой волны распространяться с разными скоростями в различных средах, в нашем случае в газе и металле, поскольку газовые баллоны имеют преимущественно металлический корпус.
Известен эффект изменения скорости звука в газе при росте давления, при этом в одно- и двухатомных газах при росте давления преимущественно наблюдается рост скорости звука (азот, воздух), а в трех- и более - уменьшение (углекислый газ, фреон-227). Этот эффект используется в данном изобретении.
На представленном чертеже (фиг.1) изображено:
1 - источник акустических волн;
2 - акустический датчик;
3 - корпус баллона в разрезе;
4 - газовая среда;
5 - осциллограф;
6 - путь распространения звуковой волны в газовой среде баллона;
7 - путь распространения звуковой волны в корпусе баллона.
Источник акустических волн 1 излучает один импульс волны, акустический датчик 2 принимает сигналы, два пика которых соответствуют приходу сигналов, прошедших раздельно по корпусу 3 баллона и по газовой среде 4, и передает их на осциллограф 5. На осциллографе расстояние между пиками сигналов соответствует времени Т, при этом:
Г
Г
Г
где t, S, V - время, путь и скорость распространения звуковой волны в газовой среде баллона;
Б
Б
Б
t, S, V - время, путь и скорость распространения звуковой волны в корпусе баллона.
Способ позволяет контролировать давление в газовых баллонах.
н
н
Имеется партия баллонов с номинальным давлением Р, известно значение давления P-ΔР, ниже которого баллон следует считать недозаряженным.
з
н
з
н
з
Необходимо измерить манометром давление в баллоне с заданным давлением Р=Р-ΔР, после чего произвести измерение Т указанным способом на этом баллоне. После этого производя замер указанным способом значения Т на всех баллонах партии с номинальным давлением Р, сравнивать его с Т. Баллон считать недозаряженным при выполнении неравенства:
з
Т>Т - для газов с возрастающим значением скорости звука при увеличении давления;
з
Т<Т - для газов с уменьшающимся значением скорости звука при увеличении давления.
В данном способе рекомендуется использовать одноканальный цифровой осциллограф, в качестве источника акустических волн и акустического датчика (приемника ультразвуковых волн) рекомендуется использовать ультразвуковой датчик с функцией приема и излучения, причем при проведении измерений на каждом баллоне необходимо излучать одинаковую частоту (рекомендуемый диапазон 200-500 кГц), чтобы в случае попадания частоты излучаемых колебаний в зону релаксации избежать влияния дисперсии звука на измеряемую величину.