Ультразвуковой расходомер

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДО по авт.св. № 569854, отлич а, 6 д Ь ш (Л с ьэ 05 ел щийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно снабжен устройством переключения каналов, состоящим из последовательно соединенных счетчика циклов, формирователя импульсов управления и коммутатора, причем вход счетчика циклов подключен к выходу четвертого переключателя, а выход коммутатора - к входам всех переключателей .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 01 F 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flQ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 569854 (21 ) 34 284 21/1 8-1 0 (22) 26.04.82 (46) 30.06.83. Бюл. Р 24, (72) А.Г.Сафин (53) 681.121(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 569854, кл. G 01 F 1/66, 1975 (прототип). (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОИ РАСХОДОМЕР по авт.св. Р 569854, о т л и ч а ю„„SU„„1026015 А шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно снабжен устройством переключения каналов, состоящим из последовательно соединенных счетчика циклов, формирователя импульсов управления и коммутатора, причем вход счетчика циклов подключен к выходу четвертого переключателя, а выход коммутатора — к входам всех переключателей.

1026015

Изобретение относится к технике ультразвука.

По основному авт.св. М 569854 известен ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь расхода с несколькими парами приемоиэлучающих S головок, подключенных через первый и второй переключатели к формирователю возбуждающих импульсов и усилителю принятых сигналов, выход которого через третий переключатель 10 подключен к входу формирователя возбуждающих импульсов„ импульсные генераторы управляемой частоты, выходы которых подключены к измерительной схеме и через четвертый переключатель подключены к входам формирователя возбуждающих импульсов и дискриминатора времени, второй вход которого подключен к третьему пере-, ключателю а Выход через пятый пере g() ключатель подключен к входам импульсных генераторов управляемой частоты (11 .

Недостатком известного расходомера является нестабильность временной задержки в электронных блоках в разных направлениях излучения, вызываемая изменением внешних влияющих факторов, что приводит к увеличению погрешности измерения. Для многоканальных приборов значение этой погрешности выше, чем для одноканальных, поскольку она определяется суммой нестабильности всех каналов.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем автоматической коррекции нуля расходомера.

Для достижения поставленной цели ультразвуковой расходомер дополнительно снабжен устройством переключения каналов, состоящим из по - 40 следовательно соединенных счетчика циклов, формирователя импульсов управления и коммутатора, причем вход счетчика циклов подключен к выходу четвертого переключателя, а вы- 45 ход коммутатора — к входам всех переключателей.

На чертеже представлена блок-схема расходомера.

Расходомер состоит иэ преобразователя 1 расхода с акустическими каналами (например, четыре канала) с пьезопреобразователями 2-9, которые через первый и второй переключатели 10 и 11 подключены к выходу формирователя 12 возбуждающих импульсов и к вхЬду усилителя 13 принятых сигналов. Выход последнего через третий переключатель 14 подключен к входу формирователя 12 возбуждающих 60 импульсов и дискриминатора 15 време- ни, выход которого через четвертый переключатель 16 соединен с импульсными генераторами 17 и 18 управляемой частоты.

Выходы импульсных генераторов 17 и 18 через пятый переключатель 19 соединены с формироват-;;. ем 12 и дискриминатором 15 времен:-..

Одновременно генераторы 17 и 18 подсоединены к измерительному устройству 20.

Введенный в расходомер счетчик 21 импульсов подключен через переключатель 19 к выходам генераторов 17 и 18. К выходу счетчика 21 подключен формирователь 22 импульсов управления коммутатором, выход к;.лорого соединен с коммутатором 23. устройство работает следующим образом.

Прн работе расходомера, например, в режиме излучения по потоку импульсы генератора 17 через переключатель

19 подаются на вход формирователя 12 возбуждающих импульсов, где формируются импульсы определенной формы и амплитуды.

Импульсы возбуждения через переключатель 10 подаются на один из акустических каналов, например на пьезопреобразователь 2. Ультразвуковые импульсы, проходя через измеряемую среду, принимаются пьезопреобразователем 6.Высокочастотные сигналы через переключатель 11 подаются на вход усилителя 13, усиленный сигнал через .переключатель 14 — на вход формирователя 12 для его повторного запуска.

Таким образом, цикл повторяется, но во втором цикле выход переключателя 10 и вход переключателя 11 подключаются к пьеэопреобразователям 3 и 7 соответственно, т.е. к второму акустическому каналу, в третьем к пьезопреобразователям 4 и 8, в четвертом — к пьезопреобразователям 5 и 9.

В четвертом цикле выход усилителя 13 через переключатель 14 подключается к дискриминатору 15 времени, на другой вход которого подаются через переключатель 19 опорные импульсы генератора 17. На выходе дискриминатора 15 появляется напряжение определенной полярнос и и амплитуды в зависимости От временного расположения опорных и сигнальных импульсов.

Это напряжение через переключатель

16 управляет частотой повторения импульсов генератора 17 до выполнения условия л

,=, =т„

i-1 где t+ — суммарное время распространения ультразвуковой волны от пьезопреобразователя

2 до 9;

Т„ — период следования импульсов генератора 18;

1026015 в ремя прохожде ни я уль тра зв у1 ковой волны в 1-м акустическом канале; п — количество акустических каналов.

Время tF определяется:-выражением

0, de ,( тогда е.,(е (Il, с+и„(е} . де 2 „, — задержка в электронной схеме i-ro канала;

15 с — скорость ультразвуковой волны в измеряемой среде;

Vi(() — распределение скорости потока жидкости вдоль оси акустического канала; длина акустического канала, 20 и зависит от закона распределения скорости потока вдоль каждого луча.

При переключении расходомера в положение излучения против потока повторяются те же циклы, но в режиме излучения работают пьезопреобразователи 6-9, а в режиме приема — преобразователи 2-5.

При этом справедливы все выражения е„де

30 X 7 . (2} где . — суммарное время распрострайе-ния ультразвуковой волны от пьеэопреобразователя 9 до 2.

Разность частот генераторов 17 и 18 выделяется схемой 20 и определяется выражением

Е;, J (;(е(,(е

r e„о

Работа устройства синхронизируется коммутатором 23.

Импульсы генераторов 17 и 18 од,новременно с подачей на вход формирователя 12 зондирующих импульсов попадают на вход счетчика 21, который считает количество описанных выше циклов. Когда проходит заранее заданный k-й цикл, импульс с выхода счетчика попадает на вход формирователя 22, который вырабатывает соответствующий импульс для управления 55 работой коммутатора 23. Последний под воздействием импульса формирователя 22 переключает режимы переключателей 10 и 11 так, что генератор 17 начинает работать в режиме Я) излучения против потока, а генератор 18 — по потоку. Тогда выражения (1) и (2) примут вид:

ВНИИПИ Заказ 4547 34

Филиал ППП "Патент", r, Частота следования импульсов генераторов 17 и 18 при работе в режиме излучения по потоку и против него будут определяться выражениями; л

Z. К„ „.,„с ,(+ @ с1

l„C 4 1

X („v; с

"92

Г, (,с

Z 8„v„

1=1 (LC

fI

X. С;ч;

ЬС

Р

"31

1 (4) F

С (A с

) F

С

2+ ( ч; = ч;(ЕИЕ; о

FF и

"„=Е6,„; 2,4-X г;

1=1, 1Ч где Р Ф Р - частота следовайия импульсов генератора

17 (j=1), и 18 (j=2) в режиме излучения по потоку (+) и против него(-).

Последовательности импульсов генераторов 17 (F +, F ) и 18 (FZ

Г2+) непрерывно поступают в измерительное устройство 20, где .решаются следующие задачи.

За первый цикл работы (генератор 17 работает по потоку, а 18 против) определяется z е„ч„

ЬР,=Р -Г = -aFFFÐ (1)

6F = — (g,- ()2).

Значение дГ, запоминается.

Затем во втором цикле работы определяется

Fl (6)

OFF FF,-F, — 1ÿ +ÜFÚ.

Далее определяется значение частоты как мера расхода и F„+aF, 2а (;9; ( Г=

1т1 7

Таким образом, из показаний расходохера исключается нуль прибора,что существенно повышает точность измерения.

Тираж 643 Подписное

Ужгород,ул.Проектная,4