Ультразвуковой измеритель скорости потока

 

ФСФ!;стхтдн О..

М

Союз Соввтскмн

Социалмстммвскик

Респубпмк

ОП ИСАНИЕ"

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬ СТВО (6l) ДОполнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено29.03.77 (21) 2474664/18-10 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано05.04.79.Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 08.04.79 655972 и (5l) М. К.л.

Я 01 P 5/00

Говудврвтвенннй кватвт

СССР пв делам кэвбрвтвннЯ и аткрытнй (53) УДК 681.121

{088. 8) В. И. Домаркас, A. Â. Рагаускас, В. Г. Данилов и Г. A. Марчулайтис (72) Авторы изобретения

Каунасский политехнический институт им. Лнтанаса С нечк уса . (7l) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

ПОТОКЛ

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано в различных отраслях народногс хозяйства для измерения скорости потока жидкостей или газов, а также для измерения скорости движения кораблей и летательных аппаратов.

Известны ультразвуковые измерители скорости потока, содержащие два импульсных электроакустических синхрокольца с отдельными парами преобразователей и схему измерения разности частот повторения импульсов, формируемых в синхрс кольцах (11, или схему определения разности количества импульсов за определенные промежутки . времени (2 j.

Однако получаются значительные погрешности из-за разности путей акустических сигналов между преобрьзователяьми и иэ--за разности физических характе20 ристик рабочей среды в зонах размещ ния преобразователей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой измеритель скорости по тока, включающий два коммутируемых в противоположных направлени ях синхрокольца, содержащих два обратимых электроакустических преобразователя, два приемника, два импульсных генератора и коммутатор, причем выходы импульсных генераторов и входы приемников подключены к соответствующим электроакустичес ким преобразователям, а входы ямпулы>ных генераторов и вторые входы приемников - к выходу коммутатора, а также синхронизатор, подключенный ко входу коммутатора, блок выделения разностной частоты и индикатор, входы которого подключены к выходам синхронизатора и блока выделения разностной частоты (31.

Недостатком его являегся малая помехсзащищенность и точность измерений вследствие того, что скорость потока определяется по количеству импульсов разностной частоты, которое может изменяться под влиянием во: пикшей в

655972 синхрокоюп,пах внюцлей или внутренней импульсной помехи.

Ие п.ю изобретения является повьпление помехозащишонпости и точности измерений.

Поставленная лель достигается благодаря тому, что в измеритель введена схема формирования строб-импульсов, а в каждое синхрокольцо между выходами приемников и входами блока выделения

10 разностной частоты введены последовательно соединенные временной дискриминатор и синхронизируемый импульсный генератор, при этом выходы синхронизируемых импульсных генераторов соединены со входами схемы формирования строб-импульсов и со вторыми входами соответствующих временных дискриминаторов, выходы схемы формирования строб-импульсов подключены к третьим входам соответствующих временных дискриминаторов, а синхронизирующий вход схемы формирова ния строб-импульсов - к выходу синх:ронизатора и ко входу блока выделения разностной частоты.

На фиг. 1 показана блок-схема пред* лагаемого измерителя скорости;на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, ЗО поясняющие его работу.

Измеритель скорости содержит электроакустические преобразователи 1 и 2, расположенные в измеряемом потоке, ждущие импульсные генераторы 3 и 4, 35 приемники 5 и 6, коммутатор 7, временные дискриминаторы 8 и 9, синхронизируемые генераторы 10 и 11, схему формирования строб-импульсов 12, блок

13 выделения сигналов разностной частоты, индикатор 14 и синхронизатор 15.

Измеритель скорости работает следующим образом.

Электроакустические преобразователи

1 и 2, импульсные генераторы 3 и 4 и приемники 5 и 6 образуют два электроакустических синхрокольца, которые при помощи коммутатора 7 управляются таким образом, что в один полупериод коммутации .подаются открывающие импуль- сы (фиг. 2, а) на приемник 5 и импульсный генератор 3, а в другой полупериод коммутации (фиг. 2, б) — на приемник 6 и импульсный генератор 4. Работой коммутатора 7, схемы формирования строб-импульсов 12, блоком 13 и индикатора

l4 управляет синхронизатор 15. Таким образом, в одном полупериоде коммутации в одном электроакустическом синхрокольце формируется серия импульсов (фиг. 2, в), частота повторения которых где С вЂ” скорость акустических волн в неподвижной среде измерения:

V — - скорость потока относительно преобразователей;

6 — расстояние между преобразователями.

В другом полупериоде коммутации в другом электроакустическом синхроколь це генерируется серия импульсов (фиг.2, г) с частотой повторения

Во время работы синхрокольца с цриемников 5 от этого приемника через дискриминатор 8 синхронизируется импульсный генератор 10, а во время работы синхрокольца с приемником 6 через дискриминатор 9 синхронизируется генератор 11 (фиг. 2, д, е). Через временные дискриминаторы 8 и 9 импульсные сигна лы с приемников 5 и 6 проходят только в том случае, если они совпадают во времени со строб -импульсами (фиг. 2, ж, з), формируемыми схемой 12. Таким образом, на выходах синхронизируемых генераторов 10 и 11 формируются непрерывные последовательности импульсов с частотами повторения Е и F (фиг. 2), В момент времени эти последовательности подаются на входы блока 13, с выхода которого в момент времени 12 сигналы подаются на индикатор-частотомер 14, показания которого пропорциональны скорости потока, так как разпостпая часто» хема формирования строб-импульсов обеспечивает выполнение условия где c, - длительность стробирующего импульса (фиг. 3, в);

Тц-- текущий период выходных импульсов синхрокольца (фиг. 3, а). Величина Г выбирается, исходя из: . за данной величины максимально допустимого ускорения измеряемого потока. Условие (4) выполняется во всем рабочем диь назоне допустимых скоростей измеряемого потока. При поступлении импульсных помех на входы дискри. инаторов 8 и 9, 655972

6 не совпадаюших во времени со строь-импульсами, эти помехи исключаются, а при совпадении на выходах дискриминаторов получается незначительный скачок напряжения, мало влияющий на синхронизацию генераторов 10 и 11 (фиг. 3, а, б, вц г), При этОм, независимо от ско зоюти потока, установлено с << Тц . Следовательно на работу устройства влияют импульсные помехи в ограниченном mrтервале времени, равном,- . Таким образом, вероятность появления погрешности измерения из-за импульсных помех снижена в Гс (Т раз.

Использование схемы формирования строб-импульсов, временных дискриминаторов и синхронизированных импульсных генераторов увеличивает помехозащищенность измерителя скорости потока и пс вышает точность измерения, что значительно расширяет область его примене.шя.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель скорости

3Я потока, включающий два коммутируемых в rrpотивоположных, награвлениях спс ро кольпа, содержащие два обратимых электроакустических преобразователя, два приемншы, llBB имзГч ьсных генератора и

ЗО коммутатор, причем выходы импутьан-х генераторов и входы приемников подклк чены к соответствующим электэоакустическнм преобразователпм, а входы импульсных генераторов и вторые входы приемников35 к выходу коммутатора, а также синхропи:ютор, подключенный ко входу коммутатора, блок выделения разностной частоты и и ликатор, входы которого подключены к выхолам сижсронизатора и блока выделения разностной частоты, о т л и ч а ю ш и и с я тем„- что, с целью повышения помехозашишенности и топюсти измерений, в него введена схема формирования строб-импулт сов, а в каждое синхроко тьцо между выходами приемников и входами блока выделения разностной частоты введены последовательно соединенные временной дискриминатор и синхронизируемый импульсный генератор, при этом выходы синхронизируемых импульсных генераторов соединены со входами схемы формирования строб-импульсов и со вторыми входами соответсч вуюших временных gHGKpHMHHBTopoB, выходы схемы формирования строб-импуль сов подключены к третьим входам соо ветствуюших временных дискриминаторов, а синхронизируюший вход схемы формирования строб-импульсов - к выходу синхронизатора и ко входу блока выделения разностной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №.3625057, кл, 73-149А, 1971.

2. Патент Великобритании № 1347351, кл. Н 4 Э,1971.

3. Патент ФРГ М 1244451, кл. 42о, 15, 1967. с

Л

t Ð",1 - .:

С>55972 Риг. 2

Составитель Е. Литвинов

Редактор О. Филиппова Техред К. Гаврон Корректор Л. Веселовская ему ю

Заказ 1507/34 Тираж 1089 Подписное

Ш-1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4