UA73617C2

UA73617C2 - Method for monitoring temperature distribution by acoustic sounding

Info

Publication number: UA73617C2
Application number: UA2003054450A
Authority: UA
Inventors: Volodymyr Ivanovych Leonidov; Valerii Vasyliovych Semenets
Original assignee: Nat Univ Kharkiv Radioelect
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2005-08-15

Abstract

The present invention can be used for monitoring temperature in processes and fire alarm systems. The proposed method for monitoring temperature distribution by acoustic sounding consists in using a pipe laid within the monitoring area, transmitting an acoustic sounding signal within the internal space of the pipe, and determining the average medium temperature by the length of the time interval between the instant of transmitting the sounding signal and the instant of receiving the corresponding reflected signal. To determine temperature deviations from the average temperature value at points along the pipe, the parameters are used that represent the signals reflected through temperature gradients at the corresponding points of the pipe. The proposed method provides a possibility to exclude errors that are possible as a consequence of the concurrent reception of the signals that are reflected from internal irregularities at the pipe surface and the reflected signals caused by temperature gradients.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, а саме до способу контролю за температурою і може бути 2 використане в системах температурного контролю в технологічних процесах виробництва, а також у техніці пожежної сигналізації.The invention relates to measuring technology, namely to a method of temperature control and can be used in temperature control systems in manufacturing processes, as well as in fire alarm technology.

Найбільш близьким по сукупності ознак є спосіб |патент України Мо49219 А МПК75О08817/10,501К11, опубл. 16.09.2002 Бюл. Мо9|), що містить трубчасту магістраль, що з однієї сторони заглушена і має в середині акустичні неоднорідності у виді кілець однакового діаметра, а до відкритого кінця приєднаний акустичний 70 випромінювач-приймач, у якому є приставка, що здійснює підрахунок часу проходження акустичної хвилі між неоднорідностями, і яка має цифрову індикацію відхилення температури від середнього значення в зонах між неоднорідностями.The closest combination of features is the method | patent of Ukraine Мо49219 А MPK75О08817/10,501K11, publ. 16.09.2002 Bul. Мо9|), which contains a tubular pipeline that is muffled on one side and has acoustic inhomogeneities in the middle in the form of rings of the same diameter, and an acoustic emitter-receiver 70 is attached to the open end, which has a prefix that calculates the time of passage of an acoustic wave between inhomogeneities, and which has a digital indication of the temperature deviation from the average value in the zones between the inhomogeneities.

Недоліком прототипу є залежність надійності й точності вимірів від температурних градієнтів, що виникають у повітряному середовищі внутрішнього простору труби під впливом зовнішніх змін температури. При достатній 72 величині градієнта температури у вимірювальній системі можуть виникати збої, що складаються в тім, що прийомний пристрій реєструє луну-сигнал, відбитий не тільки від убудованих акустичних неоднорідностей, але і від температурного градієнта (чи декількох градієнтів), відстань до якого заздалегідь не відомо і не може бути відомо. Отже, вимірюваний час їх між прийнятими відбитими сигналами не завжди буде відноситися до відстані Її між вбудованими акустичними неоднорідностями, а це й означає, що у вимірювальному процесі відбувся збій.The disadvantage of the prototype is the dependence of reliability and accuracy of measurements on temperature gradients that arise in the air environment of the inner space of the pipe under the influence of external temperature changes. If the temperature gradient is sufficiently large, malfunctions may occur in the measuring system, consisting in the fact that the receiving device registers an echo signal reflected not only from built-in acoustic inhomogeneities, but also from a temperature gradient (or several gradients), the distance to which is not determined in advance known and cannot be known. Therefore, their measured time between the received reflected signals will not always correspond to the distance Her between the built-in acoustic inhomogeneities, and this means that a failure has occurred in the measurement process.

У тому випадку, якщо положення виниклого температурного градієнта попадає в область розташування вбудованої акустичної неоднорідності, відбитий сигнал від неоднорідності інтерферує з луною-сигналом від температурного градієнта. Отже, амплітуда сумарного відбитого сигналу і його тривалість будуть змінюватися в залежності від величини виниклого градієнта температури. Зміна цих величин приводить до помилки визначення с моменту приходу відбитого сигналу і, отже, до помилки у визначенні часу т і далі, до помилки в розрахунку (У температури. Таким чином, захищеність вимірів від збоїв і точність методу виявляються залежними від величини градієнтів температури середовища, що контролюється.In the event that the position of the resulting temperature gradient falls into the location of the built-in acoustic inhomogeneity, the reflected signal from the inhomogeneity interferes with the echo-signal from the temperature gradient. Therefore, the amplitude of the total reflected signal and its duration will vary depending on the magnitude of the resulting temperature gradient. A change in these values leads to an error in the determination of s from the moment of arrival of the reflected signal and, therefore, to an error in determining the time t and further, to an error in the calculation of the temperature (U). Thus, the security of measurements against failures and the accuracy of the method turn out to be dependent on the magnitude of the temperature gradients of the medium , which is controlled.

Технічною задачею цього винаходу є підвищення точності і надійності вимірів за рахунок виміру середнього значення температури на всій довжині звуковода по вимірі часу поширення акустичного сигналу від моменту ге випромінювання до моменту приходу сигналу, відбитого від заглушки і використання лун-сигналів, відбитих від ч температурних градієнтів на трасі поширення, якщо такі виникають, як покажчиків величини й місця розташування виниклого градієнта температури. іThe technical task of the present invention is to increase the accuracy and reliability of measurements due to the measurement of the average value of the temperature along the entire length of the sound conductor by measuring the propagation time of the acoustic signal from the moment of emission to the moment of arrival of the signal reflected from the plug and the use of echo signals reflected from h temperature gradients on propagation paths, if such occur, as indicators of the magnitude and location of the resulting temperature gradient. and

Ця задача вирішена таким чином. У способі, що полягає в тім, що заглушена з однієї сторони труба, що со прокладається в середовищі, що контролюється й у який акустичний імпульс випромінюється з відкритого кінця, відповідно до винаходу відсутні убудовані акустичні неоднорідності, а для одержання розподілу температури - уздовж труби вимірюється середня температура на всій довжині труби і параметри лун-сигналів від температурних градієнтів, якщо вони виникають, при цьому, якщо лун-сигналів від температурних градієнтів не спостерігається, то робиться висновок про те, що температура однакова уздовж усієї довжини труби і дорівнює « дю обмірюваному середньому значенню. -оThis problem is solved as follows. In the method, which consists in the fact that the pipe is closed on one side, which is laid in a controlled environment and into which the acoustic pulse is emitted from the open end, according to the invention there are no built-in acoustic inhomogeneities, and to obtain the temperature distribution, along the pipe is measured the average temperature along the entire length of the pipe and the parameters of echo signals from temperature gradients, if they occur, while if echo signals from temperature gradients are not observed, then it is concluded that the temperature is the same along the entire length of the pipe and is equal to the measured average value. -at

На Фіг.1 зображена схема способу контролю розподілу температури, приклади розподілів температури с уздовж труби й епюри напруги лун-сигналів, що виникають у відповідних крапках дистанції труби. :з» Спосіб здійснюється таким чином. У зоні, що контролюється прокладають трубчасту магістраль 1 із заглушкою 2 з однієї сторони. Звукову хвилю від акустичного випромінювача-приймача З випромінюють у трубчасту магістраль 1 з іншої сторони. Акустична хвиля частково відбивається від кожної зони зміни - 15 температури Т, причому величина відбитого сигналу пропорційна величині збільшення температури, віднесеної до половини довжини акустичної хвилі, а фаза приймає значення 02 чи 1802 у залежності від знака збільшення (95) температури відповідно "-" чи "-" на тім же інтервалі довжини, причому напруга лун-сигналів Од, відбитихFig. 1 shows a diagram of a method of controlling the temperature distribution, examples of temperature distributions along the pipe, and a plot of the voltage of the echo signals that occur at the corresponding points along the pipe distance. :z» The method is carried out as follows. In the monitored area, a tubular main 1 with a plug 2 on one side is laid. The sound wave from the acoustic emitter-receiver Z is emitted into the tubular line 1 from the other side. The acoustic wave is partially reflected from each zone of change - 15 temperature T, and the value of the reflected signal is proportional to the value of the increase in temperature, which is related to half the length of the acoustic wave, and the phase takes the value 02 or 1802 depending on the sign of the increase (95) of the temperature, respectively "-" or "-" on the same length interval, and the voltage of echo signals Od, reflected

Фу градієнтами й напруга лун-сигналів Озг відбитих від заглушеного кінця фіксуються випромінювачем-приймачемFu gradients and the voltage of echo signals Ozg reflected from the silenced end are recorded by the emitter-receiver

З. Спосіб відображає середній градієнт температури на половині довжині хвилі. Практично використовувана -й частота заповнення зондувального імпульсу для труби внутрішнім діаметром 1бмм складає 500гц, що при «м температурі 02С дає довжину хвилі зв - 66б,1см, відкіля дистанція усереднення температурного градієнта А1 складає: А1 - Х3в /2 чи А! - 33,05см. | с ес | вс й 2 о і і і т, ря фін Ст іти т ся , , | ії А І, й І. т Тер ов ІзгQ. The method displays the average temperature gradient over half a wavelength. The practically used filling frequency of the probing pulse for a pipe with an internal diameter of 1 mm is 500 Hz, which at a temperature of 02 C gives a wavelength of 66 b, 1 cm, since the averaging distance of the temperature gradient A1 is: A1 - X3v /2 or A! - 33.05 cm. | with es | all 2 o i i i t, rya fin St ity t sia , , | ii A I, y I. t Ter ov Izg

Фіг. 1 б5Fig. 1 b5

Claims

The formula of the invention is a method of controlling the temperature distribution using acoustic sensing, which consists in the fact that in the zone to be monitored, a pipe is laid, which is muffled on one side, in which an acoustic wave is emitted from the open side, which differs in that the temperature is determined inside the pipe as an average value along the entire pipe, while the temperature changes that occur are calculated from the parameters of 70 lun signals, which are obtained as a result of the reflection of the sounding signal from the temperature gradients that occur, and the value of the average temperature value. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 8, 15.08.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and/5 Science of Ukraine. s schi 6) cha «- (Se) (ze)

m. -

with . and? -And (95) (o) - 70 that has) 60 b5