Устройство для измерения массового расхода

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массового расхода жидких, газообразных и газожидкостных сред. Цель изобретения - повышение точности измерения массового расхода. Определение плотности потока обеспечивается тем, что, чувствительный элемент в виде обтекаемого тела-шара 1 выполнен из пьезоэлектрического материала и соединяется с низкочастотным измерителем импеданса 9. Этот же чувствительный элемент 1 вследствие динамического взаимоде твия с потоком испытывает отклонение, которое измеряется с помощью дифференциального измерительного преобразователя, в состав которого входят два автоциркуляционных измерителя времени распространения ультразвука 10, 11. Сигналы с низкочастотного измерителя импеданса 9 и дифференциального измерительного преобразователя обрабатываются путем перемножения и извлечения квадратного корня. 1 ил. ЈЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. ЖÄÄ 1700371 А1

<ям 6 01 F 1/66, G 01 Р 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „„, I!,.„4",",,,".„„, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массового расхода жидких, газообразных и газожидкостных сред. Цель изобретения — повышение точности измере(21) 4603559/10 (22) 09.11.88 (46) 23.12,91. Бюл. ¹ 47 (71) Науч но-и сследо в ател ьский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко (72) И.А.Чернобай (53) 532.574 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 754310, кл. G 01 P 5/02, 1980, ния массового расхода. Определение плотности floTQKB обеспечивается тем, что, чувствительный элемент в виде обтекаемого тела-шара 1 выполнен из пьезоэлектрического материала и соединяется с низкочастотным измерителем импеданса 9. Этот же чувствительный элемент 1 вследствие. динамического взаимоде твия с потоком испытывает отклонение, которое измеряется с помощью дифференциального измерительного преобразователя, в состав которого входят два автоциркуляционных измерителя времени распространения ультразвука 10, 11. Сигналы с низкочастотного измерителя импеданса 9t и дифференциального измерительного преобразователя обрабатываются путем перемножения и извлечения квадратного корня. 1 ил.

1700371

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массового расхода жидких, газ ооб раз н ых и газожидкостн ых сред.

Цель изобретения — повышение точности измерения массового расхода.

На чертеже изображена структурная

Схема устройства, Устройство содержит чувствительный влемент в виде обтекаемого тела — шара 1, удлинительный шток 2, защитную трубку 3, корпус 4, четыре пьезоэлектрических преобразователя 5 — 8, низкочастотный измеритель 9 импеданса, два автоциркуляционных измерителя 10 и 11, формирователь 12 суммы и разности частот, делитель

13, умножитель 14 и схему 16 извлечения квадратного корня, Устройство работает следующим образом.

При помещении чувствительного элемента в виде взаимодействующего с потоком обтекаемого шара, выполненного из пьезоэлектрического материала, в контролируемую движущуюся среду, преобразователь, преодолевая упругие силы удлинительного штока 2, смещается относительно положения равновесия в направлении движения потока, при этом отклоняются вместе со штоком и пьезопреобразователи 5 и 6, положение которых при этом изменяется относительно пьезопреабразователей 7 и 8.

По сигналам, поступающим с пьеэопреобразователей 5 — 8, первичный ,дифференциальный ультразвуковой преобразователь, включающий в себя автоциркуляционные измерители 10 и !1 времени распространения ультразвука, формирователь 12 суммы и разности частот и делитель

13, ьесьма точно по дифференциальной схеме измеряет отклонение штока 2 и вырабатывает на своем выходе сигнал, пропорциональный этому отклонению. Шток 2 закреплен в нижней части корпуса 4 и, строго говоря, испытывает под действием набегающего на чувствительный элемент 1 угловые отклонения, пропорциональные величинеp V, где p — плотность, а

Ч вЂ” скорасть исследуемого потока, Однако при малых угловых смещениях штока 2 эти угловые отклонения достаточно точно соответствуют линейному смещению пьезоэлектрических преобразователей 5 и 6.

Низкочастотный измеритель 9 акустического импедансэ работает на сравнительно низкой частоте, равной, например

800 Гц: Это позволяет обеспечивать длину волны акустических колебаний, излучаемых преобразователем-гидрофаном, значительно больше собственных геометрических размеров тела-шара 1. Выполнение этого условия приводит к точечному характеру излучения и обеспечивает такай режим измерения акустического импеданса, при котором импеданс становится пропорциональным только присоединенной массе II, с учетам постоянства геометрических параметров гидрофона-шара, импеданс пропорционален плотности среды р

Перемножитель 14 сигналов осуществляет операцию умножения электрических сигналов, пропорциональных p V и р, Схема 15 извлечения квадратного корня извлекает из поступающей на его вход величины сигнала квадратный корень, На выходе схемы 15, который является выходом устройства в целом, имеем электрический сигнал, г!ропорцианэльный величине массового расхода.

Ультразвуковые колебания излучаются пьезоэлектрическими преобразователями 5 и 6, один из которых 6 возбуждается автоциркуляционным измерителем 10 времеви распространения ультразвука, а второй 5— измерителем 11 времени распространения ультразвука, входящими в состав ультразвукового дифференциального измерительного преобразователя, Ультразвуковые колебания проходят через жидкую или газообразную акустическую среду, от излучающего пьезапреабразавателя 15 к приемному пьезопреобрэзователю 7 и от излучающего пьезопреобразователя 6 к приемному преобразователю 8, где преобразуются в электрические сигналы, которые затем подаются на соответствующие входы автоциркуляционных измерителей 10 и 11.

Время Тр распространения ультразвуковых сигналов определяется линейным смещением штока 2 с закрепленными на нем пьезапреабразавателями 5 и 6 относигельно пьезапреобразователей 7 и 8, установленных на стенках защитной трубки 3.

Работа измерителей !0 и 11 времени распространения ультразвука основана на автоциркуляционном методе измерения, при кстором s акустическом канале 5-7 и

6 — 8 каждого измерителя 10 и 11 формиру,атся непрерывные синусоидэльные сигналы, частоты f, повторения которых обратно пропорциональны времени распространения ул ьт раз вука.

Сигналы с автациркуляциачного измерителя 10 величиной fi и с автациркуляциоиного измерителя 11 величиной т2 подаются на формирователь суммы и разности частот, на выходе которога имеются два

i l00371

Составитель Е. Гуменник

Техред M,Moðã8íòàlt Koppe::;1ор M. Ревская

Редактор Г. Гербер

Заказ 4459 Тираж Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгооод, ул.Гагарина, 101 сигнала, пропорциональные сумме и p=3ности частот f1 и f . При этом (f1-f2) - (1/I1 — /I2); (f1+ f2) - (1 /I1+ 1/I2}, где l1, I2 — расстояния ме>иду пьезоэлэктрическиме преобразоват8лями 5 / и 6 3 соот" ветственно, На выходе юелителя 13 формируется электрический сигнал, пропорциональный (f1 f2)/(f1 + f2) " (12 l2)/(l2 + l1), KOTOQblA ЯВЛЯЕТСЯ CM",HBl1OVi ОТКЛОНЕНИЯ штока 2.

Формула изобретения

Устройство для измерения массового расхода, содержащее чувствительный элемент в виде шара, удлинительный шток, защитную трубку, корпус, дифференциальный измерительный преобразователь и блок обработки, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены четыре пьезоэлектрических преобразователя и низкочастотный изм8ритель импедансд, при этом дифференциальный измерительный греобразователь содержит два автоциркуляционных измерителя времени, формирователь суммы и разности частот и делитель, блок обработки — умножитель и схему извлечения квадратного корня, а чувствительный элемент выполнен из пьезоэлектрического материала и электрически связан с низкочастотным измерителем импеданса, причем пьезоэлектрические преобразователи ори5 ентираваны вдоль одной прямой, первый и второй и ьезоэлектричес!. е и реобразоватеп:" механически связаны с удлинительным штоком и акустически изолированы, третий : четвертый пьезоэлектрические преобра10 зователи механически связаны с корпусом и акустически связаны соответственно с первым и вторым пьезоэлектрическими преобразователями, первый и третий пьезоэлектрические преобразователи связаны

15 с первым автоциркуляционным измериiлем времени, второй и четвертый пьезоэлектрические преобразователи связаны с вторым автоциркуляционным измерителам времени, выходы автоциркуляцион20 ных измерителей времени подкл,очены к входам формирователя суммы и разности частот, выход которого соединен с входом делителя, выход делителя соединен с первым входом умножителя, к второму вхоДу

25 которого подключен низкочастотный измеритель импеданса, а выход умножителя соединен со схемой извлечения квадратного корня, выход которой является выходом устройства.