Одноканальный ультразвуковой расходомер

 

ОПИСА

ИЗО БРЕТ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ (61) Дополнительное к авт. (22) Заявлено 170177 (21) с присоединением заявки

I осударствениый комитет сссv ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1508.79

Дата опубликования о (72) Авторы изобретения B.М. Кушуль, B.ë. Ворцов, в. к. хамидулт1!«! н в. В. Рули н (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОН РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может найти применение для измерения расхода жидкостей и газов в различных отраслях промыапенности.

Известны одноканальные ультразвуковые расходомеры, включающие два электроакустических преобразователя, генератор, коммутатор и регистрирующее устройство, работающие по фазово- 1О му методу с попеременной коммутацией (1). Такие устройства наряду со сложностью не обеспечивают достаточной точности измерений при быстрых изменениях скорости потока. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий два электроакустических преобразователя, два модулятора, выходы которых подключены к соответствующим электроакустическим преобразователям, два селекторных усилителя, входы которых подключены к выходам модуляторов, фазовый детектор, входы которого подключены к выходам селекторных усилителей, коммутатор, один из выходов ко.торого подключен к управляющим входам модуляторов, .а второй выход - к ° ЗО управляющим входам селекторных усилителей, и генератор, выход которого подключен к модуляторам (2) . Раз-, ность фаз между прин ятыми сигналами в данном устройстве прямо пропорциональна расходу н измеряется фазовым детектором.

Недостатками известного устройства являются значительная погрешность измерений и малый динамический диапазон измерений расхода, вследствие нелинейности .статической характеристики фазового детектора, обусловленной нелинейныбт искажениями сигналов в модуляторах, усилителях и преобразователях.

11елью изобретения является повыше. ние точности и увеличение динамического диапазона измерения расхода.

Это достигается тем, что в предла гаемое устройство введены последовательно соединенные блок перестройки частоты, управляемый генератор и фазометр, при этом второй вход фазомет ра подключен к выходу генератора, вы ход фазового детектора подключен к входу блока перестройки частоты, .а выход управляемого генератора подклк чен к входу второго модулятора.

679800

ЗО

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого ультразвукового расходомера. Устройство содержит модуляторы 1, 2> электроакустические преобразователи 3, 4, селекторные усилители 5,6, фазовый детектор 7, блок 8 перестройки частоты, управляемый генератор 9, Фазометр 10, генератор 11, коммутатор 12.

Выходы модуляторов 1 и 2 соединены с соответствующими электроакустическими преобразователями 3 и 4 и с входом селекторных усилителей 5 и б.

Выходы селекторных усилителей 5 и б подключены к фазовому детектору 7, Фазовый детектор 7, блок 8 перестройки частоты, управляемый генератор 9, Фазометр 10 соединены последовательно. Генератор 11 подключен к модулятору 1 и к фазометру 10. Первый выход коммутатора 12 соединен с управляющими входами модуляторов 1, 2, а второй выход - c управляющими входами селекторных усилителей 5, б, Модулятор 2 соединен с выходом управляемого генератора 9.

Устройство работает следующим образом. Непрерывные высокочастотные сигналы генератора 11 и управляемого генератора 9 преобразуются модуляторами 1, 2 в пачки импульсов. Длительность и период следования этих пачек постоянны и определяются собственными параметрами коммутатора 12, сигналы которого подаются на модуляторы

l, 2. Пачки импульсов поступают на электроакустические преобразователи

3, 4 и одновременно излучаются в исследуемую среду по потоку и против потока. В момент излучения селекторные усилители 5, б закрыты выходным напряжением коммутатора 12.

Ультразвуковые сигналы, проходя через поток, сдвигаются по фазе друг относительно друга на величину, пропорциональную расходу. Принятые пачки импульсов преобразуются электроакустическими преобразователями 3, 4 в электрические импульсы, усиливаемые селекторными усилителями 5, 6, которые открываются на время приема напряжением коммутатора 12, и поступают на Фазовый детектор 7.

Выходное напряжение фазового детектора 7 подается на блок 8 перестройки частоты, который изменяет частоту управляемого генератора 9 до тех пор, пока не скомпенсируется раз ность фаз сигналов на входах фазового детектора 7, В момент компенсации его выходное напряжение равно 0 .

При этом разность фаэ между гармоническими напряжениями генератора 11 и управляемого генератора 9, измеряемая фазометром 10, соответствует фазовому сдвигу ультразвуковых сигналов в потоке, т.е. выходное напряжение ф зометра 10 прямо пропорционально измеряемому расходу.

Точность предлагаемого устройства повышается вследствие того, что фазовый детектор 7 работает вблизи нулевой точки своей рабочей характеристики, поэтому нелинейность его статической характеристики не снижает точность измерения расходов.

Кроме того, на входы фаэометра 10 поступают гармонические сигналы непосредственно от генераторов 9 и ll минуя модуляторы 1, 2, злектроакустические преобразователи 3,4, селекторные усилители 5, б. Поэтому линейность статической характеристики фаэометра 10 значительно выше, чем у

Фазового детектора прототипа.

Наличие непрерывных полезных сигналов на выходах генераторов 9 и 11 позволяет испольэовать в качестве

Фазометра 10 выпускаемые отечественной промышленностью цифровые измерители разности фаз, диапазон измерения которых превышает диапазон измерения фазовых детекторов, что увеличивает верхнюю границу измеряемых расходов. формула изобретения

Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий два. злектроакустических преобразователя, два модулятора, выходы которых поцключены к соответствующим электроакустическим преобразователям, два селекторных усилителя, входы которых подключены к выходам модуляторов, фазовый детектор, входы которого подключены к выходам селекторных усилителей, коммутатор, один из выходов которого подключен к управляющим входам модуляторов, а второй выход — к управляющим входам селекторных усилителей, и генератор, выход которого подключен к входу одного из модуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения динамического диапазона измерений, в него введены последовательно соединенные блок перестройки частоты, управляемай генератор и фаэометр при этом второй вход фазометра подключен к выходу генератора, выход фазового детектора подключен к входу блока перестройки частоты, а выход управляемого генератора подключен к входу второго модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бражников Н.И. Ультраэвуковая

Фазометрия, М., Энергия, 1968, с. 236, 2. Авторское свидетельство СССР

9 211813, кл. G 01 F 1/00,,!9б8 (прототип) ., 679800

Составитель Е. Литвииов

Ре акто Л. Бибе Тех е И.Ьсталоы Ко екто

C. Патрушева

Филиал ППП Патент, г. У кгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4775/35 Тирам 866 Подписное

IlHHHIIN Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 москва 8-35 Ра скан наб. . 4 5