Способ ультразвукового анализа состава газообразной среды

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при анализе состава газообразной среды в различных герметических изделиях, например в твэлах ядерных реакторов, трубопроводах, газовых емкостях и ТоД,, с помощью ультразвуковых колебаний. Целью изобретения является ряспп рение тех- . i нолосйческих пояможиостей аиалияа за . счет проведения акплиэа газообразной среды, заключенной D герметических оболочках. Согласно способу ультразвукового анализа состана гозообразПой средь в системе оболочка - газообразная среда возбуждают ультразвуковые колебания, измеряют собственные частоты осесимметрич1-п 1х колебаний газообразной среды и с учетом измеренпь х собственных частот определяют состав газообрдзпой среды,, Причем для упрощения измерения собственных частот осеснмметричных колебаний газообразной среды либо часть оболочки .демпфируют , либо производят кратковременный разогрев части оболочки, 2 з.п, ф-лы, 2 иЛа с $ Л

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ., РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1496466 А1 (51)5 С 01 И ?9/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"Н ЯМ

4 ьке

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР

1 (46) 23. 04. 91 . Бюл. Ф 1 5 (21) 4274095/28 (221 01..07.87 .(,72) А.И..Dlapana, А.lO.Калядин и В.В.Пастушин (53) 620.179,16 (088,8) (56j Авторское свидетельство СССР

У 657332, кл. G Ol N 29/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

l1 469080, кл. С 01 М 29/00, 1977., I (54 ) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АНАЛИЗА

СОСТАВА ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при анализе состава газообразной среды в различных герметических изделиях, например в твэлах ядерных реакторов, трубопроводах, газовых емкостях и т.д., с помощью ,ультразвуковых колебаний. Целью.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использбвано при анализе состава газообразной среды в различных герметических, изделиях, например в твэлах ядерных реакторов, трубопроводах, газовых емкостях и т.д., с помощью ультразвуковых колебаний.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей анализа за счет проведения анализа газообразной среды, заключенной в герметических оболочках.

На фиг.l представлена структурная схема устройства для проведения ультразвукового анализа состава газо-.

2 изобретения является расширение тех нологических возможностей анализа за счет проведения анализа газообразной средь1, заключенной в герметических оболочках. Согласно способу ультразвукового анализа состава газообразной средь1 в системе оболочка— газообразная среда возбуждают ультразвуковые колебания, измеряют соб— ственные частоты осесимметричных колебаний газообразной среды и с учетом измеренных собственных частот определяют состав гаэообраэной среды,, Причем для упрощения измерения собственных частот осесимметричных колебаний газообразной ф среды либо часть оболочки,демпФируют, либо проиввопит краткоиремеи- Щ ный разогрев части оболочки. 2 з. п. ф-лы, 2 ил., образной среды; на фиг„? — характерный вид амплитудно-частотной характеристики системы оболочка — газообразная среда.

Устройство содержит два пьеэопреобразователя l и 2, один иэ которых является возбудителем ультразвуко вых колебаний в системе оболочка 3 газообразная среда и подключен к входу генератора 4 качающейся частоты. Пьеэопреобразователь 2 является приемным и подключен к входу индикаторного блока 5. Точное значение резонансной частоты определяют с помощью частотомера 6, подключенного к выходу генератора 4 качающейся час66 (2) 3 14964 тоти. 11ьевопреобраэователи 1 и 2 рас— полагают иа поверхности оболочки 3 исследуемого образца с газом и снабжают демпфирующими кольцами 7, плотно прилегающими к поверхности оболочки 3 в области расположения преобразователей 1 и 2. Кольца 4 могут быть, выполнены, например, из Ьторпласта, Нагрев оболочки 3 можно осуществлять, !0 например, с помощью резистивного нагревателя 8, контроль температуры оболочки 3 — с помощью термопары,подключе//ной к регистрирующему прибору.

Позицией 9 отмечены собственные частоты осесимметричных колебаний газовой среды, а позицией 10 — собственные частоты колебаний оболочки.

Способ ультразвукового анализа состава газообразной среды осущест- 20 в//яется следующим образом.

С помощью пьезопреобразователя 1 и генератора 4 качающейся частоты возбуждают ультразвуковые колебания в системе оболочка 3 - газообразная среда, расположенная в этой оболочке. Колебания возбуждают в диапазо.— не собственных частот осесимметричиых ультразвуковых колебаний с помощью пьезопреобразователя 2, сигнал 30 с которого подают на вход индикаторного блока 5; Иэ регистрируемой со-. вокупности резонансов оболочки 3 и газообразной среды (см. фнг.2) выделяют собственные частоты осесиммЬтричных ультразвуковых колебаний газообразной среды (познция 9),отличные от резонансных частот оболочки

3 (позиция 10). Измеряют эти резонансные частоты Г „ с помощью часто- 40 томера 6 в моменты достижения максимума амплитуды резонансным пиком.

Собственные частоты осесимметричных ультразвуковых колебаний газообразной среды связаны со скоростью зву- !5 ка в ней, что в свою очередь зависит от молекулярной массы газа,которая определяется содержанием компонентов в исследуемой газообразной среде. Частота осесимметричных коле- . баний газообразной среды в цилиндрической оболочке определяется соотношением с!m С is

f (1)

55 п Й

d — внутренний диаметр оболочки;

m — количество узловых диаметров;

l1 количество узловых окружностей.

С другой стороны

Р где г = С /С y " отношение теплоемкостей;

R - -газовая постоянная;

Т вЂ” температура;

Цсм x183+

+ X z !/ — молекулярная масса смеси газов;

//„ // - молекулярные массы компонентов смеси,, Х „ Х < — мольные доли компонентов смеси..

После определения собственных частот осесимметричных колебаний газообраэной смеси определяют их моды (т.е. m и n), для чего вычисляют отношение измеренных частот, которые сопоставляются с отношениями из-. вестных,корней о(,„„ уравнения

Х,(1/d) = О, При совпадении данных

/ отношений идентифицируют величины ш и и нескольких измеренных частот

f затем вычисляют молекулярную массу газообразной среды из соотношения (2) и, зная молекулярные массы компонентов исследуемой смеси, вычисляют процентное содержание компонентов в ней. Дпя сглаживания pesoнансов оболочки 3 и тем самым для упрощения выделения собственных частот осесимметричных колебаний газо-.. образной смеси производят демпфирование части оболочки 3 с помощью кольцевых демпферов 7, плотно.-прилегающих к поверхности оболочки 3. Кроме; того, зная то, что при нагреве газа.: его резонансная частота будет рфсти, в отличие от резонансов оболочки,ко-. торые будут уменьшаться в этом случае, целесообразно для облегчения нахождения резонансов газа производить также кратковременный.нагрев части оболочки З,.например, с по мощью нагревателя,8, Формула изобретения игл где,! — корни уравнения Т (я Ы) =0; (; — скорость звука в газе;

1. Способ ультразвукового анали.за состава газообразной среды, эак! ч96466

6 газообразная срела, а измерение собстнепных часТот пронолят у осесимметричных колебаний газообраэной

2. Способ по п.1, и т л н ч а юшийся тем, что, с целью упрощения измерения собственных частот осе" симметричных колебаний газообразной среды, часть оболочки демпфируют.

3. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и и с .я тем, что производят кратковременный разогрев части оболочки. лючающийся н том, что возбуждают ультразвуковые колебания в исследуе мой газообразной среде, измеряют соответственные частоты этих колеба- среды. ний и с учетом измеренных собственных частот определяют состав газообразной среды, отличающийся тем, .что, с целью расширения технологических возмо*ностей анализа за 10 счет проведения анализа газообразной .среды, заключенной в оболочке, возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляют в системе оболочка—

1496/ q6

Поднисное

Гираж 400

ВНИИПИ Государственного .комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 !

Редактор М.Кузнецова

Заказ 1 900

Составитель С.Волков

Техред М. Ходанич Корректор И.Муска