акустический газоанализатор

Формула изобретения

Акустический газоанализатор, содержащий рабочую камеру, источник и приемник звука, электронную схему генерации, приема звука и измерения частоты, отличающийся тем, что рабочая камера выполнена в виде резонатора, представляющего собой полый цилиндр с высотой, равной нечетному числу звуковых полуволн, и отверстиями, расположенными в середине высоты, а источник и приемник звука смонтированы в торцах резонатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для определения концентрации компонент промышленных газов и может быть применено в нефтегазовой, угольной и других областях промышленности.

Известен акустический газоанализатор, действие которого основано на зависимости скорости звука в газе от его состава (см. а.с. N 853520, МКИ G 01 N 29/00, Бюл. N 29, 07.08.81 г.). Акустический газоанализатор содержит акустический преобразователь, установленный на волноводе, рабочую камеру, отражательную шайбу, установленную на конце волновода, побудитель расхода, датчик температуры и электронную измерительную схему.

Такое устройство имеет низкую точность измерения времени прохождения зондирующего импульса (проценты), повысить которую в данном устройстве можно только за счет увеличения габаритов.

К другой группе известных акустических газоанализаторов относятся приборы, основанные на изменении резонансной частоты звуковой камеры, заполненной контролируемым газом, при изменении состава этого газа (см. а.с. N 832447, МКИ G 01 N 29/00, Бюл. N 19, 23.05.81 г.). Звуковая камера выполняется либо в виде отрезка трубы, ограниченной мембранами, либо в виде сосуда специальной формы, например резонаторы Гельмгольца. Возбуждение и прием колебаний осуществляется электроакустическими преобразователями. Измеряемой величиной является резонансная частота.

Такие устройства также имеют низкую точность измерений, обусловленную низкой добротностью резонатора из-за связи его с проточным устройством, влиянием мембран, дисперсией фронта звуковой волны. Устройство на базе резонатора Гельмгольца не позволяет вести непрерывные измерения.

Задача, решаемая настоящим изобретением, повышение точности и обеспечение непрерывности измерений при уменьшении габаритов устройства.

Поставленная задача решается за счет увеличения добротности системы, что достигается путем выполнения рабочей камеры в виде резонатора, представляющего собой полый цилиндр с высотой, равной нечетному числу звуковых полуволн, и отверстиями, расположенными в середине высоты, при этом источник и приемник звука смонтированы в торцах резонатора.

На чертеже представлена схема газоанализатора. Он состоит из цилиндрического резонатора 1 нечетного числа полуволн продольной акустической волны с максимумом сигнала в торцах резонатора и минимумом - в середине его высоты. В торцах резонатора просверлены отверстия, в которые вмонтированы (вклеены) электроакустические преобразователи: источник 2 и приемник 3 звука. В середине высоты цилиндра просверлены отверстия (профрезерованы щели) 4 для конвекционного проникновения исследуемого газа в резонатор. Электронное измерительное устройство 5 соединено с источником 2 и приемником 3 звука. Датчик температуры 6 обеспечивает температурную компенсацию изменения скорости звука.

Газоанализатор работает следующим образом. Исследуемый газ проникает в измерительный резонатор 1 конвекционным способом через отверстия 4 в середине резонатора, не понижая его добротности, так как отверстия расположены в минимуме сигнала звуковой волны. Резонатор настраивается на резонанс по максимуму сигнала приемника 3 звука. Частота резонанса определяется скоростью звука в газовой смеси, то есть концентрацией внесенного в резонатор исследуемого газа.

Таким образом, за счет высокой добротности резонатора (порядка 100) и непрерывного поступления газа обеспечивается высокая точность (десятые доли процента) и непрерывность измерения концентрации промышленных газов.