КОМБИНИРОВАННЫЙ АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ЖИДКОСТЕЙ

КОМБИНИРОВАННЫЙ йВТОГЕНЕРАТОРНЫй Р.НАЛИЗЙТОР СОСТАВА ЖИДКОСТЕЙ
Полезная модель является объектом измерительной техники и может быть использована в системах контроля состава многокомпонентных жидкостей, в частности, для контроля водо- и солесодержания водонефтяных эмульсий (ВИЗ),
Известны анализаторы состава жидких смесей с кондуктометрическими преобразователями, принцип действия которых основан на функциональной зависимости полной электрической проводимости обьема жидкости, помещенного мешду двумя электродами,от состава жидкости 1. Такие анализаторы применяются,в частности, для контроля состава ВИЗ.
Весьма целесообразным с точки зрения простоты дальнейшей обработки сигнала и обеспечения хороших метрологических свойств является построение анализаторов по схемам с частотным выходом. Частотный выход может обеспечиваться ,например, с помощью кС-генератсра, ноторый представляет сопой электронный усилитель ,в цепь положительной обратной связи которого включен объем иследуемой жидкости,являющийся частотозадающим элементом генератора.
В качестве прототипа выбран такой автогенераторный кондуктометрический анализатор 21, содержащий усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включена емкостная кондуктометрическая ячейка с исследуемой жидкостью. Выходная частота такого устройства зависит от емкостной и активной составляющих проводимости кондуктометричеокой ячейки с жидкостью. При использовании такого устройства Б качестве анализатора волосодершания ВИЗ, будет иметь место погрешность,обусловленная наличием растворенных солей в водной фазе эмульсии. Возможные изменения концентрации солей будут вызывать изменения полной проводимости частотозадающей RC-иепи генератора,а значит, и изменения частоты.
МПК  01 N 27/02, 29/02
Учет солености водной фазы эмульсии можно производить с помощью ультразвуковых преобразователей,которые также можно включать в резонансные схемы с частотным выходом 31. Такое устройство может содержать усилитель и два пьезопреобразователя.один из которых  излучателем, а другой приемником улыразвукоЕЫХ колебаний в иссльдуемий жидкости. По одной оЬкладке излучатели и приемника подлючено к выходи и ко входу усилителя соответственно, а вторые обкладки соединены о земляной шиний. Образованная таким образом положительная обратная связь приводит к возникновеник автоколебаний на частоте акустического резонанса жидкости, помещенной мешду пластинами пьезопреоб-разователей.
Измерение водо- и солессдержания ВИЗ с помощью двух отдельных устройств весьма неудобно. В данной полезной модели реализованы в одном устройстве два вида преобразований.
Задачей, решаемой с помощью заявляемой полезной модели, является расширение функииональных возможностей кондуктометрического автогенераторнигч) анализатора и повышение  очности определения водосодержания &ИЗ путем учета солесодермания водной фазы и уменьшения погрешности 01 влияния соляных и парафиновых отложений.
Задача решается тем, что в известном анализаторе 2, содержащем усилитель и емкостную иондуктометрическут ячейку с исследуемой жидкостыс, каждый из электродов ячейк14вьфолнен в  пьезопластины с двумя обкладками и диэлектрическим звукопроницаемым покрытием,причем одна пластина является приемником, а другая излучателем ультразвука, дополнител1 но введены два управляемых переключателя, тактовый генератор и цифровое БЫЧиcJH-lтeльнue устройство (ЦВУ), причем одна обкладка приемника подключена ко входу усилителя и нормально-замкнутому контакту первого переключатели,центральный контакт которого подключен ко второй обкладке приемника, одна обкладка излучателя подключена к выходу усилитела, информационному входу ЦВУ и нормально-замкнутому контакту второго переключателя, центральный контакт которого соединен со второй обкладч j/O-fC l 7
кой излучателя, нормально-разомкнутые контакты обоих переключателей соединены с земляной шиной, а выход, тактового генератора соединен с тактовым входом ЦВЯ и управляющими входами переключателей.
Схема предлагаемого анализатора приведена на фиг.1. Анализатор содержит совмеиеннун) акусто-кондуктометрическую ячейку 1, помещаемую в анализируемую жидкость. Электроды ячейки  . один из которых является излучателем 2, а цр-той приемником 3 акустических колебаний, представляют собой две одинаковые пьезопластины с нанесенными с обеих сторон сбкладками 4 и защищенные тонким слоем диэлектрического звукопроводящего покрытия 5. Нстрсйство содержит также электронный усилитель 6, первый  и второй 8 управляемые переключатели, тактовый генератор 9 и ЦВ9 10. Причем одна обкладка приемника 3 подключена ко входу усилитбЛ:; S и нормально-замкнутому контакту первого переключателя  .центральный контакт которого подключен ко второй обкладке приемника 3, одна обклад,а излучатглл 2 подключена к выходу усилителя 6, информационному входу ШУ 10 и нормально-замкнутому контакту второго переключателя 8,(ентральный контакт которого соединен со второй обкладкой иулуча- еля 2, нормально-разомкнутые контакты обоих переключателей 7,8 соединены с земляной шиной, выход тактового генератора 9 соединен с тактовым входом ЦВЧ 10 и управляющими входами переключателей ,8,
Устройство работает следующим образом.
Тактовый генератор 9 вырабатывает непрерывную последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 0.5. Б течение одного такта работы,при наличии на выходе тактового генератора 9 логического О, управляемые переключатели 7 и 8 находятся в состоянии, при котором обкладки пьезопластины-излучателя 2 замкнуты друг с другом, и обкладки пьезопластины-приемника 3 также замкнуты накоротко, что позволяет рассматривать излучатель 2 и приемник 3 как простые обкладки конденсатора.
включенного в цепь полошительной обратной связи усилители 6. Емкость такого кокденсзторз, а танине активное сопротивление между его обкладками завиоят от физико-химичеоких свойств жидкости и определяют частоту самоЕозбуждаюоИхся колебаний Fl ,Еозникаюо. з усилителе 6. В случае HcnojibsuEdHMS ycTpcHCTbd D качвстРб анализатора состава НЭ F1 мошет быть представлена в виде функции от водосидер1кания Н и солесодержания S:
Fl::filW,Sj,
Сигнал с частотой г  Епсприн ;масть:й ЦВУ 10 и используется для дальнейших вычислений.
В течение другого такта работы, когда на выходе тактового генератора 9 присугитвует логическая , управляемые переключатели 7 и 8 находятся в таком состоянии, при котсром по одной оокладке каждой из пьезопластин 2 и 3 оказываются подключенными на землю. При этом излучатель 2 и приемник о выполняют функции элементов акустической ячейки. Автоколебания на частоте акустического резонанса  будут возникать вследствие того, что любые флуктуации напряжения на выходе усилителя 6, передаваясь на сбкладки излучателя 2, будут вызывать акустические возмущения жидкостной среды,которые в свою очередь будут восприниматься приемником 3, усиливаться усилителем 6 и вновь прикладываться в виде напряжения к излучателю 2, Таким образом, вследствие наличия положительной сб1 атнсй связи, на выходе усилителя h будут иметь место автоколебания напряжений определе {нсй частоты F2, которая  как и F , зависит от водо- и солесодеркания ВИЗ;
Сигнал частотой FL поступает на информационный вход ЦВУ 10, где реализуется вычисление Н и S путем решения системы 2-х уравнений с 2-мя неизвестными:
6 а/г/ /бг
4 -F2-f2W.S).
этой системы независимы друг от друга, т.к. получены для частот резонанса различном физической природы, а именно для электромагнитного и акустического резонанса жидкости. Вид функций fl и f предопределен заранее на ocHuBaiiMM экспериментальных данных и учитывается в алгоритме
ВЫЧИС.Пг-НИМ  и S .
npoueCi,: пипеременноги подключени; анустичиской и кондун ометрическсй йчеек к усилителн; С, амерОЕ F1 и Рс .и вычисления W и S повторяется циклически, Синхранизация работы управлйемых переклк-ателей 7,8 и ЦЕЧ 10 ocliщel:твляt-т :;: пссредс1П}м тактового генератора 9.
Периодические импульсы ультразвука в акусто-кондуктометрической ячейке у..трийч  лимнмо  чистс изыгпительного назначения имеют другое важное полсзние свойство.. Практикой применение ультразвука в нефтяной иримь шле11ности доказан. , что ак::-тич9ские колебания препятствуют образованию парафиновых и солнных отло ;ений на элементах конструкций 4. Это значит, что в заявляемой модели благодаря оовмещеним кондуктоме гриче,кой л о.ксстичи-.чьг; ячяек лсстигаетсл уменьйнни погрешности изморенич, cB;.i3.    ,искг} аю 11их картину диэлектрической проницпемоьти и активной электропровод ости в обьеме между элементами ячейки. Ь аналогичных заявляемому емкостных или кондуметрических анализаторах состава ВИЗ и--за указанчо:ч фактора зазор между эле};трод. нельзя делать мёнъшо определенной величины  хотя ,о другой сторонч, ;то V. Ж1 лателкно делать в целях увеличения электрической емкости ячейки, что повысило бы чувотвительность и помехоустойчивость устройство . На практике для увеличения емкости ячейки применяют коаксиальные э„чектроды, увеличивают площадь обкладок , а зазор между злектродами во избежание отложений и загрязнений делают не .менее 4,,5 WIA 5. Из вышеиалошенного следует,что предло ненная совмещенная акусто-кондуктометричвсная ячейка может иметь (благодаря возможности уменьшения зазора между элементамиJ значительно меньшие размеры и большую емкость по сравнению с традиционными емкостными кондуктометрическими ячейками.
Диэлектрическое звукопроницаемое покрытие 5 исключает не иелательные контактные электрохимические процессы на электродах ячейки. Это покрытие Еыпслн:летс.я в виде тонкого слоя диэлектрика,имеющего большое и стабильное значение диэлектрической проницаемости и обладающего большой механичнской пр -чностью. Такое покрытие может быть выполнено, например, на основе фторида магния , или на основе технологии, предлошенной в 6J.
Другие злвМ нты устройства могут имет следующие примеры конкретной реализации:
-излучатель 2 и приемник 3 могут выполняться либо в виде плоских пластин,либо в виде коаксиальных цилиндрических пьезоэлементов;
-усилитель б должен выполняться на основе операционного усилителя с широкой полосой пропускания и высоким коэффициентом усиления,например, типа Н544УД2, К574УД1,
-управляемые переключатели легко реализуются на микросхеме К590КТ1 L/, c.ciSiJ;
-тактовый генератор 9 мойет быть выполнен на базе интегрального таймера КРЮОбВи , с.
-ЦВЧ 10 может быть выполнено на базе компьютера 1БМ PC йТ 386.
Итак, данная полезная модель обладает следующими преимуществами:
1 ) Но сравнений с прототипом заявляемое устройство обладает повышенной точностью определения состава жидкости вследствие учета влияющего фактора, который в прототипе Нй учитывается -.например, учет солесодерйания при измерении водооидержания ВИЗ).
-
и акустических свойств жидкости с помощью двух отдельных устройств, заявляемое устройство,совмещающее измерения частот электромагнитного и акустического резонанса жидкостной среды, отличается компактностью и удобством эксплуатации ,
4) В случае применения устройства для контроля состава ВИЗ -элементы измерительной ячейки будут меньше подвержены влиянию отло}8ениа солей и парафинов благодаря наличию периодического воздействия ультразвуковых колебаний, что уменьшает погрешность измерения, увеличивает достоверность анализа и позволяет минимизировать размеры измерительной ячейки.
Область применения заявляемого устройства не ограничивается контролем состава ВИЗ, Оно может использоваться, например, для технологического контроля состава молока или масла в пищевой промышленности , для контроля состава двухкомпонентных растворов Б химическом произодстве и т.д.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
i. Левшина E.G.,Новицкий П.В. Злектрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Учеб.пособие для вузов.- Л.: Знергоатомиздат.Ленингр.отд-е. 1983, с.235.
2,, А.с,. 1157432 (СССР). МНИ G 01 N 27/02. Кондуктометрический автогенератор . 5И М 19 - 1а85г. (прототип;.
4, Кузнеиов О .П. .Ефимова. С. А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М.: Недра. 983, сЛ73,
п,  eopi-S; и пра :тика зкгпряпсигго кснтрпля рланности тверднх и жидких MnTepHdJiOB / Е.С .КричевспИй. Е .K,SeH53pi;. , п .Бенедик ов и др, - М.: Энергия. , n.BP-l.
6.Патйя  РОГС;ЛИ N   Q D1 N 722. Способ изготовления
ббСiiO 1Т; 1 ТГТ .4O.T4i-ra, Fl N  -  17.Г тникР Р-. Унтегра, ;/:;пя л -трон К в измеритрльных истройствак, - 2-е ИоД,. ,перврд0.и доп. - Д.: Зн1рго:1томиодат.;1с.нингр .стд-е. 1988.
П Г) г. : Р р т ,-. р р - - -jllU-;;; Г/Г п я g - т g
B.C. l epHaHOB