Ультразвуковой расходомер

 

Изобретение относится к ультразвуковой расходоизмерительной гидродинамической технике и может быть использовано при создании контрольно-измерительной аппаратуры. Целью изобретения является повышение точности измерения расхода. К схеме измерения расхода добавлены волноводный пьезопреобразователь 7, импульсный генератор 8, коммутатор 9, временной селектор 10, детектор 11, усилитель 12 переменного напряжения и управляемый аттенюатор 5, которые позволяют производить коррекцию вычисленной величины расхода в зависимости от того, ламинарный или турбулентный поток проходит через трубопровод. Это обеспечивается периодическим зондированием среды в трубопроводе 3 с помощью импульсного генератора 8, коммутатора 9 и волноводного пьезопреобразователя 7. На выходе детектора 11 имеется постоянное напряжение, если поток ламинарный, и пульсирующее - при турбулентном потоке. Это напряжение изменяет коэффициент передачи управляемого аттенюатора 5, внося необходимую коррекцию в величину расхода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 А1 (19) (11) (51)4 G01F1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4136356/24-10 (22) 30.07.86 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) П Б. П. Милюс и Ю. А. Мотеюнас (53) 681.121.8 (088.8) (56) Патент Великобритании № 2101318, кл. G О! Г 1/66, 1983.

Пустовойт Б. В. Механика движения жидкостей в трубах. Л.: Недра, 1971, с. 92 — 96 (54) УЛ ЬТРАЗВУКОВОЯ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к ультразвуковой расходоизмерительной гидродинамиге кой технике и может быть использопа и при создании контрольно-измерительной аппаратуры. Целью изобретения являi"т я повышение точности измерения расхода. К схеме измерения расхода добавлены волноводный пьезопреобразователь 7. импульсный генератор 8, коммутатор 9, временной селектор 10, детектор 11, усилитель 12 переменного напряжения и управляемый аттенюатор 5, ко горые позволяют производить коррекцию вычисленной величины расхода в зависимости от того, ламинарный или турбулентный поток проходит через трубопровод. Это обеспечивается периодическим зондированием среды в трубопроводе 3 с помощью импульсного генератора 8, коммутатора 9 и волноводного пьезопреобразователя 7. На выходе детектора 11 имеется постоянное напряжение, если поток ламинарный, и пульсирующее— при турбулентном потоке. Это напряжение изменяет коэффициент передачи управляемого аттенюатора 5, внося необходимую коррекцию в величину расхода. 1 ил.

1476311

Изобретение относится к ультразвуковой гидродинамической технике и может быть использовано при создании контрольно-измерительной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения расхода.

На чертеже показана блок-схема ультразвукового расходомера.

Схема содержит два пьезопреобразователя и 2, установленные на трубопроводе

3, измерительную схему 4, управляемый аттенюатор 5, индикатор 6 расхода, волноводный пьезопреобразователь 7, генератор 8, коммутатор 9, временной селектор 10, детектор 11, усилитель 12 переменного напряжения.

Известно, что гидродинамическое состояние потока жидкости характеризуется числом Рейнольдса Ве. Критическое число

Рейнольдса, при котором происходит переход ламинарного течения в турбулентное, приблизительно равно К =2300. При ламинарном режиме движения скорость потока в трубопроводе изменяется по закону параболы.

С переходом в турбулентное течение начинается выравнивание эпюры распределения скорости по сечению потока. Поэтому каждый турбулентный поток можно представить как собственное движение турбулентных образований, налагающихся на осредненное движение. При турбулентном течении эти образования то возникают, то распадаются.

Чем ближе к стенке трубопровода, тем неравномернее и крупнее амплитуда пульсаций скорости. Это влияет на эпюру распределения скорости, а тем самым, и на выбор математического алгоритма для определения расхода жидкости по трубопроводу.

Устройство работает следующим образом.

На трубопроводе 3 диаметром D установленные пьезопреобразователи 1 и 2 поочередно возбуждаются генератором электрических импульсов схемы 4 измерения. Возбужденный электрическим сигналом пьезопреобразователь излучает акустический сигнал, который проходит жидкость в трубопроводе и возбуждает другой пьезопреобразователь.

Измерительная схема 4 определяет скорость течения по формуле

V= — tgn(—

0 1

2 2> где а — угол между вектором распространения ультразвука и вектором скорости течения; т,т — время распространения ультразвука по т и против т направления потока жидкости.

Электрический сигнал, пропорциональный скорости потока, из измерительной схемы 4 поступает на управляемый аттенюатор 5. Одновременно с измерением скорос35

Формула изобретения

50 ратор, коммутатор, временной селектор, детектор, усилитель переменного напряжения и управляемый аттенюатор, причем первый выход импульсного генератора через коммутатор подключен к волноводному пьезопреобразователю, установленному на

55 стенке трубопровода, выход коммутатора через временной селектор, детектор и усилитель переменного напряжения подключен к

30 ти потока происходит измерение турбулентности в трубопроводе. Это происходит следующим образом. Импульсным генератором

8 вырабатываются импульсы, которые через коммутатор 9 подаются на волноводный пьезопреобразователь и возбуждают его.

Акустические сигналы проходят волновод и отражаются от пограничного слоя течения.

Отраженные акустические сигналы проходят волновод и возбуждают пьезопреобразователь. Электрические сигналы, соответствующие отраженным, через коммутатор

9 и временной селектор 10 поступают на детектор 11. Временной селектор пропускает только импульс, отраженный от пограничного слоя потока в трубопроводе. Сигнал детектируется детектором 11, усиливается усилителем 12 переменного напряжения и подается на управляемый аттенюатор 5. Этот электрический сигнал, пропорциональный турбулентности потока, и управляет аттенюатором 6, выход которого подключен к индикатору, градуированному единицами расхода. В зависимости от режима движения потока в трубопроводе

3 на выходе детектора 11 имеется постоянное напряжение при ламинарном потоке и пульсирующее напряжение — при турбулентном потоке. Известно, что расход при турбулентном потоке уменьшается по сравнению с ламинарным пропорционально величине :

Q= — (— ); Q= (1 — 1,5W) (— )

ЩД(з Д . 1/ с с где Q — расход;

0 — диаметр трубопровода;

С вЂ” скорость течения;

Ж вЂ” бездименсионная величина, зависящая от турбулентности течения.

Так коррекция на турбулентность потока позволяет повысить точность измерения расхода в измерителях.

Ультразвуковой расходомер, содержащий отрезок трубопровода с установленными первым и вторым пьезоэлектрическими преобразователями и подключенную к ним измерительную схему, индикатор расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода в широком диапазоне, в него введен волноводный пьезопреобразователь, импульсный гене1476311

Составитель М. Абросимов

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес К орре кто р В. Ги рня к

Заказ 2113/41 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, >K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 управляющему входу управляемого аттенюатора, подключенного сигнальным входом к выходу измерительной схемы, а выходом—

4 к индикатору расхода, при этом второй выход импульсного генератора подключен к управляющему входу временного селектора.