Ультразвуковой расходомер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении расходов жидкостей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Ультразвуковой расходомер содержит первый 4 и второй 16 ультразвуковые преобразователи, возбуждаемые одновременно генератором 1 возбуждающих импульсов, на который с кварцевого генератора 7 через делитель 11 поступают периодически задающие зондирующие сигналы. Расходомер также содержит двухканальную схему преобразования принятых с малым разнесением во времени ультразвуковых сигналов, состоящую из двух стробоскопических преобразователей 9 и 10, двух компараторов 13 и 15 и второго преобразователя время - код. На вычислитель 3 поступают код разности задержек двух принятых ультразвуковыми преобразователями 4 и 16 сигналов и код задержки ультразвукового сигнала, принятого ультразвуковым преобразователем 4 и прошедшего через приемник 5. Цифровая линия 8 задержки выдает задержанные импульсы с кварцевого генератора 7 на запуск стробоскопических преобразователей 9 и 10 и на тактовый вход первого преобразователя время-код. Кварцевый генератор 7 выдает тактовые импульсы на вычислитель 3 и преобразователь 2 время-код. Для развязки цепи измерение - прием использованы первый 12 и второй 14 диоды, включенные встречно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 F l/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕт

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П нт СССР (21) 4127777/24-10 (22) 04. 10. 86 (46) 15.08. 89. Бкя. !"- 30 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.Й.Антанайтис, П.-Б.П.Иилюс и П.Н.Канапяцкас (53) 681.121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 284345, кл. G О! F 1/66, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 599163, кл. С 01 F 1/66, 1976.

Европейский патент Р 0051293, кл. G 01 Р 1/66, 1982. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОИЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измеренин расходов жидкостей. Цель изобретения — повышение точности измерения. Ультразвуковой расходомер содержит первый 4 и второй

16 ультразвуковые преобразователи, возбуждаемые одновременно генератором

„„SU„„1500837

1 зондирующих сигналов, на который с кварцевого генератора 7 через делитель ll поступают периодически задающие зондирующие сигналы. Расходомер также содержит двухканальную схему преобразования принятых с малым разнесением во времени ультразвуковых сигналов, состоящую из двух стробоскопических преобразователей 9 и 10, двух компараторов 13 и 15 и второго преобразователя время — код. Иа вычислитель 3 поступают код разности задержек двух принятых ультразвуковыми преобразователями 4 и !6 сигналов и код задержки ультразвукового сигнала принятого ультразвуковым преобра- а

У

Я зователем 4 и прошедшего через приемник 5. Цифровая линия 8 задержки

BhlpaeT задержанные импульсы с кварцевого генератора 7 на запуск стробоскопических преобразователей 9 и 10 и на тактовый вход первого преобразователя время — код. Кварцевый ге1 е 4

1500837 ра. нератор 7 выдает тактовые импульсы на вычислитель 3 и преобразователь 2 время — код. Для развязки цепи измеИзобретение относится к измерительной технике И может быть использовано при измерении расходов жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерения. 15

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового расходомеУльтразвуковой расходомер содер- 20 жит по следов ат ель но со единенные r енератор 1 возбуждающих импульсов, первый преобразователь 2 время — код и вычислитель 3. ПервьФ ультразвуковой преобразователь 4 через приемник 5 25 подсоединен к второму входу преобразователя 2. Выходы второго преобразователя 6 время — код связаны с вторы-. ми вхоцами вычислителя 3, а выход кварцевого генератора 7 связан с тре- 30 тьими входами вычислителя 3, первого преобразователя 2 времЯ вЂ” код, а также через цифровую линию 8 задержки— с первыми входами стробоскопических преобразователей 9 и 10 и первым вхо- 35 дом второго преобразователя 6 время код. Выход кварцевого генератора 7 также через делитель 11 частоты подключен к входу генератора 1 возбуждающих импульсов ВТороН выход кото 4{j рого через последовательно соединенные первые диод 12, стробоскопический преобразователь 9 и компаратор 13 подсоединен к второму входу второго преобразователя 6 время — код, а через последовательно соединенные вторые диод 14, стробоскопический преобразователь 10 и компаратор 15 — к третьему входу второго преобразователя 6 время — код: Первый ультразву50 ковой преобразователь 4 подсоединен к второму входу первого стробоскопического преобразователя 9, а второй преобразователь 16 — к второму входу второго стробоскопического преобра.55 зователя 10. Первый выход генератора

l возбуждающих импульсов соединен с вторыми входами цифровой линии 8 задержки и приемника 5. Вторые входы рение — прием использованы первый 12 и второй 14 диоды, включенные встречно. ил. компараторон 13 и 15 предназначены для подачи опорного напряжения U

Ультразвуковой расходомер работа— ет следующим образом.

Непрерывная серия импульсов с выхода кварцевого генератора 7 частотой f поступает на вход делителя 11 частоты, поэтому на его выходе образуются импульсы частотой где И вЂ” коэффициент деления делителя 11, выбираемый из условия o f o " иткс!

7 — время распространения ультразвуковой BQJlHhI между ультразвуковыми преобразователями 4и 16.

Этими импульсами запускается генератор 1 возбуждаюцих импульсов. В момент возбуждения t a закрывается приемник 5 на временной интервал аь

Поскольку на первый вход преобразователя 2 поступают запускаюцие импульсы,, соответствующие во времени моментам излучения, на второй — моментам появления принятого сигнала, а на третий — сигнал дискретизации час- тотой и, на выходе преобразователя

2 образуется код

11,(t) = ь () ° (2) При поступлении очередного импульса излучения содержание преобразователя 2 сбрасывается, однако на его выходах прежнее содержание сохраняется (имеется внутренняя буферная память), поэтому на вычислитель 3 непрерывно поступают текущие значения кода N,(t). Импульсами с первого выхода генератора 1 также запускается цифровая линия задержки, поэтому на

его выходе образуется серия импульсов, сдвинутых относительно моментов излучения на временной интервал

t а ь „„. Этими импульсами эапускактся стробоскопические преобразователи 9 и IO на вторые входы которых поступают принятые преобразователями 4 и 16 ультразвуковые импульсы, 1500837 прошедшие среду по потоку и против него. На выходах преобразователей 9 и 10 образуются импульсы, совпадающие по форме с импульсами, принятыми

5 ультразвуковыми преобразователями 4 и 16, однако временный масштаб у них расширен в К раз. Эти импульсы поступают на первые входы компараторон

i3 и 15. В моменты сравнения напряже- 10 ний на их входах с опорным напряжением Uo (например, 11 o = О) на выходах компараторон образуются сформированные импульсы напряжений. Временной интервал между ними равен 15

47 4K R U(t)/сдам(-с (t) ° (3) Путем подбора параметрон стробоскопических преобразователей 9 и 10 коэффициент расширения К может быть выбран 10 и более, поэтому времен& ной интервал Д i(t) преобразуется из наносекундного диапазона в миллисекундный, что увеличивает точность, его измерения. В преобразователе 6 время — код временной интервал gi(t) преобразуется в код

25 (4) Г11() 1" (t) о

Для этой цели на первый вход вто- 30 рого преобразователя б поступает сигнал с выхода линии 8 задержки с частотой дискретизации F . Код Г1,t) поступает на вычислитель 3, в котором по известному коду базы измерения

2 Ra

N = — —.— — — (а — шаг дискретизации)

si и измеренной величине кода вычисляNñ,(t) N

Далее по зависимости

N„(t) = N 1(t) ° tge(N (t)/4KaR, полученной с учетом выражения (5), вычисляется скорость потока среды (массовый или объемный расход) .

Устройство характеризуется повышенной точностью, поскольку применение стробоскопических преобраэоватеется код скорости ультразвука н среде 40 лей временных интервалов позволяет повысить точность измерения интервалов времени между двумя импульсами.

Формул а и з о б р е т е н и я

Ультразвуковой расходомер, содержащий первый и второй ультразвуковые преобразователи, генератор возбуждающих импульсон, первый и второй преобразователи нремя — код, приемник, кварцевый генератор, причем генератор возбуждающих импульсов соединен с первым входом первого преобразователя время - код, которьп выходом подключен к первому входу вычислителя, соединенного вторым входом с выходом второго преобразователя время — код, второй ультразвуковой преобразователь соединен с вторым входом приемника, подключенного выходом к второму входу первого преобразователя время — код, а кварцевьп генератор подключен к тактовым входам вычислителя и первого преобразователя время — код, о т л и ч а ю щ. и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй стробоскспические преобразователи, первый и второй компараторы, цифроная линия задержки, делитель частоты и первый и второй разделительные диоды, причем первьп и второй стробоскопические преобразователи соединены через соответствующий компаратор .соответственно с первым и вторым входами второго преобразователя время — код, тактовый вход котороro соединен с выходом цифровой линии задержки и первыми входами стробоскопическнх преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к первому и нторому ультразвуковым преобразователям, соединенным через диоды с выходом генератора возбуждающих импульсов, вход которого через делитель подключен к выходу кварцевого генератора и первому входу цифровой линии задержки, нторой вход которой соединен с первым вхо-, дом приемника и выходом генератора возбуждающих импульсов.