Ультразвуковой расходомер

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода как постоянных, так и пульсирующих потоков. Целью изобретения является повышение точности измерения. С пьезоизлучателей 5 и 7 одновременно в контролируемую среду излучаются два мощных акустических импульса (по потоку с частотой F<SB POS="POST">1</SB>, против потока с частотой 3F<SB POS="POST">1</SB>. В среде за счет ее нелинейности происходит одновременное формирование гармоник излученного сигнала с частотами 2F, 3F, ..., NF<SB POS="POST">1</SB>, которые распространяются в среде строго синфазно. Эти сигналы отражаются от противоположных стенок трубопровода 9 и принимаются пьезоприемниками 6 и 8, резонансные частоты которых соответственно 6F<SB POS="POST">1</SB> и 2F<SB POS="POST">1</SB> проходят через фильтры 10, 14, усилители-ограничители 11, 15 и фазовращатели 12 и 16. С выхода фазовращателя 16 сигнал с частотой 2F<SB POS="POST">1</SB> умножается. Полученное на выходе фазометра 17 напряжение пропорционально разности фаз гармонических составляющих сигнала с частотами 2F<SB POS="POST">1</SB>, и 6F<SB POS="POST">1</SB>. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4322017/31-10 (22) 22.09.87 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (72) Б. В. Дюдин, О. И. Сафонов и С. И. Жданов (53) 681.121 (088.8) (56) Биргер Г. И., Бражников Н. И. Ультразвуковые расходомеры. М.: Машиностроение, 1964, с. 46.

Бражников Н. И. Ультразвуковая фазометрия. М.: Энергия, 1968, с. 233. (54) УЛ ЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМБР (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения расхода как постоянных, так и пульсирующих потоков.

Целью изобретения является повышение точности измерения. С пьезоизлучателей 5 и 7

„„SU„„1599659 А 1 (51)5 С 01 F 1/66

2 одновременно в контролируемую среду излучаются два мощных акустических импульса (по потоку с частотой 1, против потока с частотой 3f ). В среде за счет ее нелинейности происходит одновременное формирование гармоник излученного сигнала с частотами 2f, 3f, ....., nf, которые распространяются в среде строго синфазно. Этн сигналы отражаются от противоположных стенок трубопровода 9 и принимаются пьезоприемниками 6 и 8, резонансные частоты которых, соответственно 6f> и 2f проходят через фильтры 10, 14, усилителиограничители 11, 15 и фазовращатели 12 и 16. С выхода фазовращателя 16 сигнал с частотой 21 умножается. Полученное на выходе фазометра 17 напряжение пропорционально разности фаз гармонических составляющих сигнала с частотами 2fi, и 6f .

1 ил.!

599659

Формула изобретения

55 з

Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам и может быть использовано для измерения расхода как постоянных, так и пульсирующих потоков.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Ул ьтразвуковой расходомер содержит генератор непрерывных колебаний 1, модулятор 2, генератор 3 прямоугольных импульсов, усилитель 4 мощности, первую пару преобразователей 5 и 6, вторую пару преобразователей 7 и 8, установленных на одной стенке трубопровода 9 под углом к его оси, причем преобразователи 5 и 7 являются пьезоизлучателями, а преобразователи 6 и 8 — пьезоприемниками, первый фильтр 10, первый усилитель-ограничитель 11, первый фазовращатель 12, умножитель 13 частоты, второй фильтр 14, второй усилитель-ограничител ь 15, второй фазовращатель 16, фазометр 17, регистратор 18 и умножитель

19 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 непрерывных колебаний вырабатывает сигнал частотой 1ь который модул ируется по амплитуде модулятором 2, управляемым генератором 3 прямоугольных импульсов. Полученные на выходе модулятора радиоимпульсы с частотой заполнения

f и дл ител ьност ью т(10/ f i и о ступ а ют через усилитель 4 мощности на пьезоизлучатель 5 (основная резонансная частота которого f)), излучающий в контролируемую среду мощный акустический импульс с частотой f, который распространяется по потоку. Одновременно с выхода усилителя 4 мощности через умножитель 19 частоты радиоимпульс с частотой 3f поступает на пьезоизлучатель 7, основная резонансная частота которого 3f, излучающий в контролируемую среду мощный акустический импульс, который распространяется в контролируемой среде против потока жидкости.

При распространении данных импульсовв контролируемой среде за счет ее нелинейности происходит одновременное формирование гармоник излученного сигнала с частотами 2f, 3f ...nfь которые распространяются в среде строго синфазно. Эти сигналы отражаются от противоположной стенки трубопровода 9 и принимаются приемными преобразователями 6 и 8, основные резонансные частоты которых, соответственно, 6fi и 21ь С приемных преобразователей 6 и 8 электрические сигналы, предварительно отфильтрованные самими пьезоприемниками, поступают, соответственно, на фильтры 10 и 14, каждый из которых настроен на частоты соответствующих гармоник: Фильтр 10 на частоту 6fi, фильтр 14 на частоту 21ь Выделенные фильтрами гармонические составляющие сигнала выравниваются усилителями-ограничителями 11 и 35 по амплитуде. Далее сигнал с усилителяограничителя 11 через фазовращатель 12 подается на один вход фазометра 17, на другой вход которого поступает электрический сигнал с выхода усилителя-ограничителя 15 через фазовращатель 16 умножитель 13 частоты. Полученное на выходе фазометра напряжение, пропорциональное разности фаз гармонических составляющих принятого сигнала с частотами 61 и 2fi, поступает на регистратор.

Устройство позволяет использовать для получения высокочастотных составляющих акустического сигнала нелинейные свойства контролируемой среды, которые принимаются пьезоэлементами, работающими на основных резонансных частотах. Расположение излучающих и приемных элементов попарно на одной стороне трубопровода позволяет использовать расходомер для контроля за жидкостью в трубах малого диаметра и повышает при этом помехозащищенность и точность измерений.

Ультразвуковой расходомер, содержащий первый и второй пьезоизлучатели, установленные на измерительном участке трубопровода под углом к его оси, усилитель мощности, через первый умножитель частоты соединенный с вторым пьезоизлучателем, генератор непрерывных колебаний, два фильтра, первый фазовращатель, соединенный с первым входом фазометра, второй умножитель частоты, соединенный с вторым входом фазометра, выход которого соединен с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй пьезоприемники, первый и второй усилители-ограничители, второй фазовращатель, модулятор и генератор прямоугольных импульсов, при этом каждый пьезоприемник установлен на соответствующем пьезоизлучателе с обеспечением акустического контакта между ними, входы модулятора соединены соответственно с выходами генератора непрерывных колебаний и генератора прямоугольных импульсов, а его выход через усилитель мощности соединен с первым пьезоизлучателем, первый пьезоприемник через последовательно соединенные первые фильтр и усилитель-ограничитель соединен с входом первого фазовращателя, а второй пьезоприемник через последовательно соединенные вторые фильтр, усилитель-ограничитель и фазовращатель соединен с входом второго умножителя частоты.