Ультразвуковой расходомер

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<п>853397

1

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15. 05.79 (21) 2767892/18-10 с присоединением заявки Ио— (23) ПриоритетОпубликовано 0708S1. Бюллетень ЙВ 29

Дата опубликованияописания 07О831 (51)М. Кл З

G 01 F 1/66

G 01 P 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 681.121 (088.8) (72) Авторы изобретения

A,Ø.ÊèÿñáåéëH, Э.М.Гаджиев, И.Г.Фарадж-заде, А.N.Èçìàéëîâ и В.М.Гуревич

Специальное конструкторское бюро "Нефтехимприбор"

D (71).Заявитель

{ 54 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

25

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода или количества.

Известны ультразвуковые расходомеры, содержащие генератор зондирующих импульсов, два обратимых электроакустических преобразователя, коммутатор направлений, блок обработки сигналов и блок регистрации (1)

Недостатком таких устройств является значительная погрешность измерений.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — ультраэвуковой расходомер, содержащий два приемопередающих пьезопреобразователя, к одному из которых подключены выход формирователя зондирующих импульсов и первый вход аналогового коммутатора, второй вход которого подключен к второму пьезопреобраэс>вателю, управляющий вход аналогового коммутатора соединен с управляющими входами двух коммутаторов слежения, а выход аналогового коммутатора через усилитель-формирователь подключен к первому входу дискриминатора времени, два выхода которого соединены с соответствующими входами коммутаторов слежения, измеритель разностной . величины и индикатор j2).

Недостатком этого устройства является недостатачно высокая точность измерений расхода вследствие погрешностей измерений по потоку и против потокр,. (Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый расходомер введены задающий генератор, втброй формирователь зондирующих импульсов, элемент ИЛИ, преобразователь "напряжение-длительность" с4 обратно пропорциональной зависимостью, второй аналоговый коммутатор и два дифференциальных интегратора, вйходы которых подключены к первому и второму входам измерителя разностной величины и второго аналогового коммутатора, связанного с задающим генератором, прямой и инверсный выходы которого подключены к входам первого и второго формирователей зондирующих импульсов, выход второго формирователя зондирующих импульсов подключен к второму входу первого аналогового коммутатора и первому входу элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен

853397

1 С + VcosoL

С + Vcosd.

1 L к первому входу первого аналогового коммутатора, а выход элемента ИЛИ подключен к запускающему входу преобразователя "напряжение-длительность", управляющий вход которого подключен к выходу второго аналогового коммутатора, а выход указанно5

ro преобразователя подключен к второму входу дискриминатора времени.

На чертеже изображена структурная схема предложенного ультразвукового расходомера.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1 с вмонтированными под некоторым углом к потоку приприемо-передающими пьезопреобразователями 2 и 3, формирователь 4 зондирующих импульсов, задающий генератор

5, формирователь б зондирующих импульсов, элемент ИЛИ 7, первый и второй аналоговые коммутаторы 8 и 9 соответственно, преобразователь 10 20

"напряжение-длительность" с обратно пропорциональной зависимостью между управляющим напряжением и длительностью выходного импульса, дискриминатор 11 времени, усилитель-формирователь 12 приемных сигналов, коммутатор 13 слежения, дифференциальные интеграторы 14 и 15, коммутатор слежения 16, измеритель 17 разностной величины и.индикатор 18. .Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В такте "по потоку" импульс с прямого выхода задающего генератора

5 возбуждает формирователь 4, который посылает зондирующий импульс на пьезопреобразователь 2, работающий в этом такте в качестве излучателя.

Одновременно задающий генератор

5 подготавливает первый аналого- 40 вый коммутатор 8 к приему ультразвуковых колебаний с пьезопреобраэователя 3, работающего в этом такте в качестве приемника, коммутатор слежения 13 и второй аналоговый коммутатор 9, обеспечивающий поступление напряжения с выхода дифференциального интегратора 14 на управляющий вход ждущего преобразователя 10 "напряжение — длительность" с обратно пропорциональной зависимостью, на запускающий вход которого поступает импульс Формирователя 4 через элемент ИЛИ 7.

Таким образом, запуск преобразователя 10 производится в момент прихода зондирующего импульса на пьеэопреобразователь 2 и электрические задержки включения, присущие формирователям зондирующих импульсов, а также иэ нестабильности, на измерение 60 времени распространения ультразвуковых колебаний влияния не оказывают.

Длительность интервала времени

t, формируемая на выходе преобразователя 10, связана с напряжением Ч 45 на его входе, поступающим с выхода дифференциального интегратора 14, зависимость

К

u =-—

t где К вЂ” коэффициент пропорциональности

На первый вход дискриминатора времени 11 через первый аналоговый коммутатор 8 и усилитель-формирователь 12 поступает приемный сигнал с пьезопреобраэователя 3. На второй вход дискриминатора 11 поступает импульс с. выхода. преобразователя 10.

Дискриминатор времени сравнивает спад импульса преобразователя 10 с моментом регистрации приемного сигнала усилителем-формирователем 12 и в зависимости от их временного расположения вырабатывает сигналы опережения или отставания, которые через коммутатор слежения 13 поступают на входы дифференциального интегратора 14 и изменяют напряжение на его выходе до такого значения, при котором длительность выходного импульса преобразователя 10 будет равной времени прохождения ультразвуковых колебаний "по потоку". где С вЂ” групповая скорость распространения ультразвуковых колебаний в измеряемой среде;

V — средняя скорость потока;

L — расстояние между пьезопреобраэователями 2 и 3; с(— угол между осью пьеэопреобраэователей и вектором средней скорости потока.

При этом условии напряжение на выходе интегратора 14 будет равно

В такте "против потока" работа расходомера аналогична, с той разницей, что инверсный выход генератора 5 возбуждает формирователь б, который посылает зондирующий импульс на пьезопреобразователь 3, работающий в этом такте в качестве излучателя, первый аналоговый коммутатор

8 подготавливается генератором 5 к приему ультразвуковых колебаний с пьеэопреобразователя 2, работающего в качестве приемника, второй аналоговый коммутатор 9 подготавливается для поступления напряжения с выхода дифференциального интегратора 15 на управляющий вход преобразователя 10, на запускающий вход которого поступает импульс формирователя б через элемент ИЛИ 7.

На первый вход дискриминатора 11 времени через аналоговый коммутатор

853397

8 и усилитель-формирователь 12 поступает приемный сигнал с пьезопреобразователя 2, а на второй вход дискриминатора поступает импульс с преобразователя 10, длительность которого сравнивается дискриминатором с моментом регистрации приемного сигнала.

Сигналы отстаивания или опережения через коммутатор 16 слежения, подготавливаемый в этом такте генератором 5, поступают на входы дифференциального интегратора 15 и изменяют напряжение на его выходе, при кото- ром длительность импульса на выходе преобразователя 10 будет равной времени прохождения ультразвуковых коле- баний "против потока":

L с

С Vcosc(.

При этом условии напряжение на выходе интегратора 15 равно

С - Vcos&

Разность. напряжений О и 0 на выходах дифференциальных интеграторов 14 и 15 определяется измерителем разности величины 17

ЗО

2 К. cQs+

О =

Эта величина, регистрируемая индикатором 18,является мерой расхода, так как .

"Л где К вЂ” коэффициент пропорциональ4 ности, Расход измеряют по разности на- 40 пряжений двух интеграторов с выходными напряжениями, устанавливаемыми коммутаторами слежения таким образом, что времена распространения ультразвуковых колебаний в направлении по- 4 тока и против равны длительностям управляемого поочередно интеграторами ждущего преобразователя "напряжение-длительность" с обратно пропорциональной зависимостью. 50

В предложенном расходомере исключаются влияние времен электрических задержек в формирователях зондирую щих импульсов и их нестабильностей на метрологические характеристики расходомера, а также увеличиваются точности измерения времен распространения ультразвуковых колебаний Ilo потоку и против за счет применения одного измерителя времени для двух направлений зондирования. Кроме то- 6О

ro, отказ от управляемых генераторов, характерных для аналогичных устройств, позволяет производить измерения малых расходов жидкостей, а применение задающего генератора позволяет в одном конструктивном исполнении легко менять частоту зондирования, то есть постоянную времени прибора, и переходить от работы на установившихся потоках к пульсирующим и наоборот.

Формула изобретения

Ульпразвуковой расходомер, содержащий два приемо-передающих пьезопреобраэователя, к одному иэ, которых подключены выход формирователя зондирующих импульсов и первый вход аналогового коммутатора, второй вход которого подключен к второму пьеэопреобраэователю, управляющий вход аналогового коммутатора соединен с управляющими входами двух коммутаторов слежения, а выход аналогового коммутатора через усилитель-формирователь подключен к первому входу дискриминатора времени, два выхода которого соединены с соответствующими входами коммутаторов слежения, измеритель разностной величины и индикатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены задающий генератор, второй формирователь зондирующих импульсов, элемент ИЛИ, преобразователь "напряжение-длительность" с обратно пропорциональной зависимостью, второй аналоговый коммутатор и два дифференциальных интегратора, выходы которых подключены к первому и второму входам измерителя разностной величины и второго аналогового коммутатора, связанного с задающим генератором, прямой и инверсный выходы которого подключены ко входам первого и второго формирователей зондирующих импульсов, выход второго формирователя.зоидирующих импульсов подключен к второму входу первого аналогового коммутатора и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому входу первого аналогового коммутатора, а выход элемента ИЛИ подключен к запускающему входу преобразователя "напряжение-дли4 тельность", управляющий вход которого подключен к выходу второго аналогового коммутатора, а выход указанного преобразователя подключен к второму входу дискриминатора времени. источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 494693, кл.6 01 Р 5/00, 1976.

2. Авторское свидетельство по заявке Р 2705045/18-10, кл.G 01 F 1/66, 1978 (прототип).

853397

Составитель И.Засядников

Редактор О.Филиппова ТехредМ, peAsec Корректор Г, Решетник

Заказ 5619/13 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г;Ужгород, ул, Проектная, 4