Ультразвуковой измеритель скорости потока

 

бибтиебтт йк щф

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»673922 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2492874/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

G01 P 5/00

Гасударственный квинтет

СССР па делам нзааретеннй н аткрытнй

Опубликовано 15.07.79. Бюллетень № 26 (53) УДК 681.89 (088.8) lIàòà опубликования описания 25.07.79 (72) Авторы изобретения

В. И. Домаркас, А. В. Рагаускас и В. Г. Данилов (71) Заявитель

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЛ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к области измерения скорости с помощью ультразвука.

Известны ультразвуковые измерители скорости потока, содержащие два синхрокольца с электроакустическими парами преобразователей и схему измерения разности частот повторения импульсов (1), (2). При работе этих измерителей скорости потока вследствие того, что частота повторения импульсов, генерируемых в электроакустических синхрокольцах, определяется расстоянием между преобразователями и акустическими параметрами среды, находящейся между этими преобразователями, возникают значительные погрешности измерения, поскольку пути акустических сигналов в двух параллельных трассах различны.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой измеритель скорости потока (3), позволяющий уменьшить погрешности измерения и содержащий два электроакустических преобразователя, соединенных с приемниками сигналов, два генератора импульсов и коммутатор, образующие два коммутируемых в противоположных направлениях синхрокольца, блок выделения сигналов разностной частоты, синхронизатор и установленный на выходе блок индикации.

Однако ввиду того, что этим измерителем скорость среды определяется по количеству импульсов разностной частоты, внешняя или внутренняя импульсная помеха, возникающая в синхрокольцах, приводит к весьма значительной погрешности измерения.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства и точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что, в ультразвуковой измеритель скорости потока введена схема формирования стробирующих импульсов, а в каждое синхрокольцо 5 дополнительно введены два ключа, два интегратора, две логические схемы, преобразователь временной интервал-амплитуда импульса и синхронизируемый генератор, причем выход приемника сигналов каждого синхрокольца соединен с входом первого ключа, ко второму входу которого подключен выход схемы формирования стробирующих импульсов, выход каждого первого ключа соединен с соответствующей логической схемой и входом преобразователя временной интер673922 вал-амплитуда импульса, выход которого через первый интегратор подсоединен к первому входу второго ключа, к другому входу которого подсоединен выход логической схемы, выход второго ключа соединен с входом второго и нтегратора, выход которого подключен к входу синхронизирующего генератора, выход каждого синхронизируемого генератора соединен со вторым входом соответствующего преобразователя временной интервал-амплитуда импульса, с входом схемы выделения разностной частоты и с входом схемы формирования стробирующих импульсов, к другому входу которой подключен выход синхронизатора.

На чертеже изображена блок-схема предлбженного ультразвукового измерителя скорости потока.

Устройство содержит электроакустические преобразователи 1, 2, расположенные в измеряемом потоке, генераторы импульсов 3 и 4, приемники сигналов 5, 6, соединенные с электроакустическими преобразователями, коммутатор 7, синхронизатор 8, первые ключи 9 и 10, один из входов которых подключены к выходам приемников сигналов, логические схемы 11, 12 и преобразователи временной интервал-амплитуда импульса 13, 14, подключенные к выходу первых ключей, первые интеграторы 15 и 16, установленные на выходах преобразователей 13, 14, вторые ключи 17, 18 и вторые интеграторы 19, 20, входы которых соединены через вторые ключи 17, 18 с первыми интеграторами 15, 16 и логическими схемами 11, 12, а выходы подключены к входам синхронизируемых генераторов 21, 22, схему 23 формирования стробирующих импульсов, схему 24 выделения разностной частоты, входы которой соединены с выходами синхронизируемых генераторов и с выходом синхронизатора 8. На выходе устройства установлен блок 25 индикации.

Работает предложенный ультразвуковой измеритель скорости потока следующим образом.

Электроакустические преобразователи 1, 2, импульсные генераторы 3, 4 и приемники

5, 6 образуют два электроакустических синхрокольца, работа которых при помощи коммутатора 7 управляется таким образом, что в один полупериод коммутации синхрокольцо образуется подключением к электроакустическим преобразователям 1, 2 приемника

5 и импульсного генератора 3, а в другой полупериод коммутации синхрокольцо образуется подключением к электроакустическим преобразователям 1, 2 приемника 6 и импульсного генератора 4. Работой коммутатора 7, схемы формирования стробимпульсов 23, схемой выделения разностной частоты 24 и индикатора 25 управляет синхронизатор 8. Таким образом, в одном полупериоде коммутации в одном электроакустическом синхрокольце формируется серия им5 о

1S о м

jo з ао

so

И пульсов с частотой повторения F>, а в др гом полупериоде коммутации в другом электроакустическом синхрокольце генерируется серия импульсов с частотой повторения Г .

Во время работы электроакустического синхрокольца с приемником 5 выходной сигнал этого приемника через открытый первый ключ 9 поступает на логическую схему 11 и преобразователь 13, на второй вход которого поступают выходные импульсы синхронизируемого генератора 21. Сигнал погрешности синхронизации в виде амплитудно-модулированных импульсов в преобразователе 13 формируется, например, с помощью пилообразного импульса. Выходной сигнал преобразователя 13 поступает на первый интегратор 15, где запоминается его амплитуда, и через открытый второй ключ

17, управляемый логической схемой 11, и второй интегратор 19 поступает на вход синхронизации импульсного генератора 21. Во время работы электроакустического синхрокольца с приемником 6 во втором полупериоде коммутации генератор 21 вырабатывает периодическую импульсну ю последовательность с периодом, равным Т,. Таким образом запоминается период повторения сигнальных импульсов первого периода коммутации. Аналогично запоминается период повторения сигнальных импульсов во втором периоде коммутации. При этом функции блоков 4, 6, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 аналогичны функциям блоков 3, 5, 9, 11, 13, 15, l7, 19, 21 в рассмотренном выше режиме работы во время первого периода коммутации.

Импульсные сигналы с приемников 5, 6 в соответству ющие полупериоды коммутации проходят через первые ключи 9, 10 на преобразователи 13, 14 и первые интеграторы 15, 16 только в том случае, если они совпадают во времени со стробимпульсами, формируемыми схемой 23. Напряжения на выходах вторых интеграторов 19, 20, которые управляют синхронизацией импульсных генераторов 21, 22, изменяются в конце действия строб-импульса до величины выходного напряжения интеграторов 15, 16, проходящего через открытые вторые ключи

17, 18. Логические схемы 11, 12 открывают вторые ключи 17, 18 только в том случае, если за время действия стробимпульса с приемников 5, 6 поступит только один импульсный сигнал. В случае поступления на входы логических схем 11, 12 более одного импульса, то есть полезного импульсного сигнала и импульсной помехи, вторые ключи 17, 18 будут закрыты и на выходах вторых интеграторов 19, 20 изменений напряжения не будет, и импульсная помеха исключается из цепей синхронизации импульсных генераторов 21, 22. Таким образом, на выходах синхронизируемых импульсных генераторов 21, 22 формируются непрерывные последовательности импульсов с частотами

673922

10 стробимпульсов следующего ус— — =А =сопЮ, е т„

1$ где Т, с — длительность стробирующего импульса, Т вЂ” текущий период выходных импульсов синхрокольца.

Величина А выбирается, исходя из заданной величины максимально допустимого ускорения измеряемого потока. Условие =А

Тн выполняется во всем рабочем диапазоне допустимых скоростей измеряемого потока.

При поступлении импульсных помех на входы первых ключей 9, 10, не совпадающ. х во времени со стробимпульсами, эти помехи исключаются, так как ключи 9, 10 будут закрыты, а при совпадении —.на выходах вторых интеграторов 19, 20 изменений напряжения не будет, а соответственно, не З0 будет влияния на синхронизацию импульсных генераторов 21, 22. Таким образом, вероятность, появления погрешности измерения из-за импульсных помех уменьшается более чем в Е„/Хе раз.

Формула изобретения

U,H И H II И Заказ 4064/40 Тираж I 089 Подписное

Филиал П П П «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 повторения F> и Fa. Эти последовательности импульсов подаются на входы блока выделения сигналов разностной частоты 24, с выхода которого в момент времени ta сигналы подаются на индикатор-частотомер 14, показания которого пропорциональны скорости потока, так как разностная частота:

ЛГ= Га — F< = 2ч/8, где v — скорость потока относительно преобразователей; с — расстояние между преобразователями.

Схема формирования обеспечивает выполнение ловия:

Ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий два электроакустических

6 преобразователя, соединенных с приемниками сигналов, два генератора импульсов и коммутатор, образуюц;ие два коммутируемые синхрокольца, блок выделения сигналов разностной частоты, синхронизатор и установленный на выходе блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства и точности измерений, в него введена схема формирования стробирующих импульсов, а в каждое синхрокольцо дополнительно введены два ключа, два интегратора, две логические схемы, преобразователь временной интервал— амплитуда импульса и синхронизируемый генератор, при этом выход приемника сигналов каждого синхрокольца соединен с avoдом первого ключа, ко второму входу которого подключен выход схемы формирования стробирующих импульсов, выход каждого первого ключа соединен с с оответствующей логической схемой и входом преобразователя временной интервал — амплитуда импульса, выход которого через первый интегратор подсоединен к первому входу второго ключа, к друтому входу которого подсоединен выход логической схемы, выход второго ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к входу синхронизируемого генератора, выход каждого синхронизируемого генератора соединен со вторым входом ссютветствующего преобразователя временной интервал— амплитуда импульса, с входом схемы выделения разностной частоты и с входом схемы формирования стробирующих импульсов, к другому входу которой подключен выход синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3625057, кл. 73 — 194А, 1971.

2. Патент Великобритании ¹ 1347351, кл. Н 4 D, 1974.

3. Патент ФРГ № 1244451, кл. 420. Т 15, 1967.