Ультразвуковой измеритель объемного расхода жидкости

 

Использование: в измерительной технике для измерения объемного расхода. Сущность изобретения: устройство содержит тангенциально установленную в корпусе турбину с модулятором ультразвукового луча , излучатель и приемник ультразвука, установленные на выступающей камере корпуса под углом к оси вращения турбины и связанные с генератором и счетчиком импульсов . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4872876/10 . (22) 11.09.90 (46) 30.03.93. Бюл, № 12 (75) А.Н,Карасев, С.Г,Журавлев и В.Г.Мицке вич (73) А.Н.Карасев (56) Катыс Г.П. Система автоматического контроля полей скоростей и расходов. M.:

Наука, 1965; с. 265, Патент CLUA ¹ 4590805, кл, G 01 F 1/06; t 986.

Изобретение относится к измеритель-ной технике, в частности к устройствам измерения объемных расходов жидкости, использующих эффекты акустических колебаний, и может быть применено при конструировании ультразвуковых расходомеров для увеличения точности измерений и упрощения измврительных средств.

Задачей заявляемого изобретения является создание ультразвукового расходомера, способного измерять объемный расход сред с любой оптической плотностью с точностью турбинных расходомеров, но простыми измерительными средствами.

Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения объемного расхода жидкости.

Заявляемый ультразвуковой измеритель объемного расхода жидкости изображен на представленном чертеже.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлена тангенциальная турбинка

2 с устройством модуляции в виде лопаток

3, имеющих на концах отражающие поверх„„Я „„1806329 АЗ (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ОБЪЕМНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТИ (57) Использование: в измерительной технике для измерения объемного расхода. Сущность изобретения: устройство содержит тангенциально установленную в корпусе турбину с модулятором ультразвукового луча, излучатель и приемник ультразвука, установленные на выступающей камере корпуса под углом к оси вращения турбины и связанные с генератором и счетчиком импульсов. 1 ил.. ности 4, генератор 5 для возбуждения акустических колебаний, излучатель 6 для излучения акустических колебаний в поток, приемник 7 для приема и преобразования акустических колебаний в электрический сигнал, усилитель-формирователь 8 для усиления сигнала и формирования импульсов прямоугольной формы, измеритель 9 для измерения объемного расхода.

Излучатель 6 установлен на корпусе 1 (О так, что излучаемый акустический луч пер- l(d пендикулярен к оси потока и падает на от- ф ) ражающую поверхность 4, которая наклонена на 30 к оси потока. Приемник 7 установлен в зоне падения отраженного акустического луча на корпусе 1.

Корпус 1 устройства выполнен с высту- (д) пающей наружу камерой, в верхней части которой установлен излучатель 6, а на боковой стенке установлен приемник 7, причем боковая стенка выполнена под углом к оси излучателя 6, обеспечивающим вход отраженного сигнала на приемник 7 под прямым углом..

1806329

v =k чд, 3

Генератор 5 соединен с излучателем 6, а выход приемника 7 соединен с усилителем-формирователем 8, выход которого подается на вход измерителя 9. Ось турбинки

2 смещена в сторону камеры корпуса 1;

Б качестве излучателя 6 и приемника 7 использовались пьезоэлементы из титанатэ свинца толщиной 1 мм и диаметром 10 мм с рабочей частотой 2,25 МГц. Размеры отражающей поверхности 4 составляют в нашем случае 5 х 10 мм. В качестве усилителя 8 использовался стандартный усилитель, обеспечивающий стандартный выход. Количество импульсов подсчитывалось стандартным 12-разрядным счетчиком, а расход определялся по таблице, или по индикатору измерителя 9, Заявляемый ультразвуковой измеритель объемного расхода жидкости работает следующим образом, При прохождении жидкости через корпус 7 происходит вращение турбинки 2 и при совмещении отражающей поверхности

4 устройства модуляции с акустическим сигналом от излучателя 6 осуществляется его отражение на приемник 7. При других положениях турбинки 2 акустический сигнал не попадает нэ приемник 7, пока под излучатель 6 снова не подойдет следующая отражающая поверхность 4. Таким образом, акусти«еский сигнал модулируется прерыванием r,ðîïoðöèoíàëüío частоте вращения турбинки 2, которая в свою очередь пропорциональна скорости потока, т.е. обьемному расходу, Следовательно, частота следования электрических сигналов с приемника 7 пропорциональна объемному расходу. Электрический сигнал с выхода приемника 7 через усилитель-формирователь 8 передается на измеритель 9, где происходит подсчет импульсов и расчет объемного расхода жидкости с его непосредственным отображением на индикаторе в зависимости от диапазона измерений в л/с или м /с. При более простом варианте з измерителя 9, имея данные счетчика, объемный расход можно определить по имеющимся таблицам.

Повышение точности измерения обьясняется следующим образом.

Известно, что ультразвуковой луч реагирует на скорость потока, усредненную по диаметру — нд, которая всегда больше усредненной скорости по площади сечения труI бопровода — v<. Обычно для, определения v<, по которой определяют обьемный расход, пользуются выражением

5 где k < 1 — поправочный коэффициент, который изменяется при переходе от ламинарного движения жидкости к турбулентному и

10 обратно. Обычно этот поправочный коэффициент трудно учитывать при измерении расхода в широком диапазоне, т,к. он может колебаться от 0,75 до 0,95, что и снижает точность измерения в прототипе, Заявляемое устройство имеет высокую точность измерения, т.к. измерения осуществляются при постоянном турбулентном движении. жидкости в зоне взаимодействия с акустическими сигналами, благодаря кон20 струкции корпуса и компановки элементов устройства в нем

Например, при увеличении числа Re от

4 10 на три порядка, поправочный коэффициент k в нашем случае изменяется тьль25 . ко на 3 /0, При диаметре условного прохода

40 мм измерялся расход воды в,диапазоне от 0,2 до 12 л/с. Погрешность заявляемого расходомера во всем диапазоне не превышалэ +é 0,2;, а у серийных ультразвуковых расходомерах она колеблется от 0,5 до

2,5 /, Отсюда можно сделать вывод о достижении указанного технического результата заявляемым изобретением, Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель обьемного расхода жидкости, содержащий корпус, турбинку с устройствам модуляции, излучатель и приемник ультразвукового сигнала, связанные с генератором и счетчиком импуль40 сов соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, корпус выполнен с выступающей камерой, в верхней части которой установлен излучатель ультразвукового сигнала, тур45 бинка с устройством модуляции установлена в корпусе тангенциально, при этом ось вращения турбинки перпендикулярна оси излучателя ультразвукового сигнала и смещена относительно оси корпуса в сторону выступающей камеры, а приемник ультразвукового сигнала установлен на боковой стенке выступающей камеры под углом оси излучателя.

1806329

Редактор

Заказ 972 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А.Карасев

Техред М.Моргентал!

Корректор М, Керецман...