Измеритель скорости потока

 

rú

5 j .+;rr i(. ("Д вв тоьтно" схн .ее(вМ

Фйевкюте а

Союз Советских

Социалистических

Республик ((() 708228

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.77 (21) 2556627/18-10 с нрисоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 05.01,80. Бюллетень Рй1

Дата опубликования описания 08.01.80 (51)М. Кл.

601 Р 5/00

Веударстаенаьй квинтет

l6 девам изобретений к етхриткв (53) УДК 531.7:

621 317 39 (088.8 ) (72) Автор изобретения

A. В. Дорон(ков (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ HOTOKA

Изобретение относится к области электроакустики и ультразвуковой техники и может быть использовано, в частности, для измерения скорости потока жидких и газообразных сред, а также для измерения скорости перемещения тел в данных средах.

Известны устройства для измерения скорости потока текущих сред, основанные на одноканальном фазовом методе с попеременной коммутацией Г13.

Недостатком этих устройств является то, что под воздействием компонент потока, обусловленных температурными и концентрационными изменениями скорости ультразвука нулевые, (рабочие) точки фазоизмерительных устройств непрерывно дрейфуют, что приводит к уменьшению чувствительности устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор, подключенный через первый модулятор к первому электроакустичеекому преобразователю и к селектируюшему входу второго фазоизмерительного устройства, через второй модулятор — к второму электроакустическому преобразователю. и к селектируютцему входу первого фазоизмерительного устройства, через регулируемый фазовращатель - к входам ойорного сигнала обоих фазоизмерительных устройств, а через блок коммутации к управляющим входам первого и второго модуляторов и фазоизмерительных устройств P2).

Недостатками устройства являются недостаточная точность и линейность измерений из-за изменения крутизны преоб15 разования скорости потока в электрический сигнал (в результате интерференционных явлений в акустическом тракте) под действием дестабилизирующих факторов в виде температурных и копцентрацнонных изменений скорости ультразвука, изменения расстояния между электроакустическимн преобразователями, ухода частоты колебаний генератора. Кроме того, способ автоматического вьциюни3 70 вания фаз сигналов на входах фазоизмерительных устройств, примененный в известном устройстве, приводит к дополнительной погрешности, обусловленной тем, что ошибка слежения замкнутой системы автоматики полностью присутствует на выходе основного фазоизмерительного устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены блок управления и соединенные параллельно разностный элемент и сумматор, входы которых соединены с выходами фазоизмерительных устройств, а выход сумматора через блок управления соединен с управляюшим входом генератора.

Сушность изобретения заключается в том, что в предлагаемом устройстве обеспечивается автоматическое поддержание постоянства средней волновой разности в акустическом тракте, чем достигаются постоянство и линейность крутизны преобразования скорости потока в выходное напряжение, так как последнее однозначно связано со средним значением волновой разности в акустическом тракте.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Устройство состоит из генератора 1 синусоидальных колебаний, первого и второго модуляторов 2 и 3 первого и второго электроакустических преобразователей 4 и 5, блока 6 коммутации, первого и второго фазоизмерительных устройств 7 и 9, регулируемого фазоврашателя 8, разностного элемента 10„ сумматора 11, блока 12 управления.

Устройство работает следуюшим образом. Генератор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение высокой частоты, которое . через модуляторы 2 и 3 попеременно поступает на электроакустические преобразователи 4 и 5 и непосредственно на блок коммутации 6, формируюший импульсный низкочастотный управляюший сигнал, который попеременно открывает модуляторы.

В одном из тактов коммутации открыт модулятор 2, и электроакустический преобразователь 4 излучает пакет акустических колебаний по потоку. Электроакустический преобразователь 5 в это время принимает акустические колебания и преобразует их в электрический сигнал, поступаюший на фазоизмерительное

8228 4

$0 устройство 7. Фазоизмерительное устройство 7 открыто тем же коммутирующим импульсом, что и модулятор 2. На фазоизмерительное устройство 7 через регулируемый фазсврашатель 8 поступает также опорное напряжение генератора 1.

В другом такте коммутации модулятор 2 закрыт и открыт модулятор 3, через который на электроакустический преобразователь 5 поступает высокочастотный сигнал генератора 1. Электроакустический преобразователь 5 излучает акустические колебания против потока, которые принимаются электроаку-стическим преобразователем 4 и поступают на фазоизмерительное устройство 9, открытое тем же низкочастотным импульсом, что и модулятор 3. На второй вход фазоизмерительного устройства 9 через регулируемый фазоврашатель. 8 поступает опорное высокочастотное напряжение генератора 1.

Таким образом, на выходах фазоизмерительных устройств 7, 9 формируются равные по модулю, но противоположные по знаку напряжения, пропорциональные скорости потока. Поступая па разностный элемент 10, напряжения с выходов фазоизмерительных устройств 7, 9 вычитаются, и в результате получается сигнал, пропорциональный скорости потока исследуе мой с р еды.

При воздействии дестабилизируюших факторов в виде температурных и концентрационных измерений скорости ультразвука, изменения расстояния между электроакустическими преобразователями 4, 5 изменяется средняя волновая разность в акустическом тракте, и нулевые (рабочие) точки фазоизмерительных устройств 7, 9 смешаются и одном направлении (положительном или отрицательном), На выходе сумматора при этом появляется сигнал, пропорциональный изменению среднего значения волновой разности и не независяший от скорости потока. Напряжение с выхода сумматора 11 поступает через блок управления 12 на управляюший вход генератора 1 и меняет его частоту до тех пор, пока не восстановится исходная средняя волновая разность в акустическом тракте. Блок управления 12 формирует требуемые динамические характеристики системы автоматической подстройки частоты генератора 1. Регулировкой фазовращателя 8 изменяется

5 7 отслеживаемое системой автоматики среднее значение волновой разности и, соответственно, достигается режим, при котором волновая разность кратна целому числу полуволн акустических колебаний, что соответствует наилучшей линейности преобразования скорости потока исследуемой среды в электрический сигнал.

Формула изобретения

Измеритель скорости потока, содержаший генератор, подключенный через первый модулятор к первому электроакустическому преобразователю и к селектируюшему входу второго фазоизмерительного устройства, через второй модуляторк второму электроакустическому преобразователю и к селектируюшему входу первого фазоизмерительного устройства, через регулируемый фазовращатель

08228 6 к входам опорного сигнала обоих фазоизмерительных устройств, а через блок коммутации — к управляк шим входам первого и второго модуляторов и фазоизмерительных устройств, отличаюшийс я тем, что,c целью повышения точности измерения, в него введен блок управления и соединенные параллельно разностный элемент

10 и сумматор, входы которых соединены с выходами фазоизмерительных устройств, а выход сумматора через блок управления подключен к управляюшему входу ге нератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бражников H. И. Ультразвуковая фазометрия. Энергия, М., 1968, 2Î с. 181-248.

2. Авторское свидетельство СССР

М 148253, кл. Q 01 P 5/00, 1961, (прототип).

LlÍÈÈПИ Заказ 8476/38 Тираж 1019 Подписное

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