Ультразвуковой частотно-импульсный расходомер

 

Союз Советсиия

Социааистнчеакик

Республик

<>879306 (61) Дополнительное к авт. сеид-ly e 802791 р )м. кл.з (22) Заявлено 03. 03. 78 (21) 2585951/18-10 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

G 01 F 1/66

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 071 .81. Бюллетень N9 41

Дата опубликовани я описания 07. 11. 81 (53) УДК И4.632 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э.А, Залесский и В.В. Смышляев (71) Заявитель (54 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ

РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к технике ультразвуковых измерений, в частности к области измерения расхода веществ, и может быть использовано в нефтяной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

По авт.св. Р 802791 известен ультразвуковой частотно-импульсный расходомер, содержащий по крайней мере lO одно синхрокольцо, состоящее из последовательно соединенных усилителяформирователя, схемы запрета, формирователя импульсов возбуждения и акустического преобразователя, схему 15 поиска и фазовой автоподстройки, выход которой соединен с входом управляемого автогенератора запускающих импульсов, выход которого подключен к, входам измерительного блока, 2О запоминающего элемента, схемы поиска и фаэовой автоподстройки и схемы И, другой вход которой соединен.с выходом запоминающего элемента, а выход— с входами формирователя импульсов и 25 схемы запрета, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента, а выход соединен с вторым входом схемы поиска и фазовой автоподстройки. 30

Известный расходомер не позвоЛяет измерять мгновенные значения расхода, так как разность частот автогенераторов, по которой судят о значении измеряемого параметра, является очень малой величиной. Это снижает точность измерения, для малых значений разности частот требуется также большое время.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения.

Цель достигается тем, что предлагаемый ультразвуковой частотно-импульсный расходомер снабжен делителем частоты, вход которого соединен с выходом управляемого генератора и входом измерительного блока, а выход подключен к входам запоминающего элемента схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И.

На фиг. 1.показана блок-схема расходомера с одним синхрокольцом; на фиг. 2 — диаграммы напряжений на отдельных узлах схемы.

Ультразвуковой частотно-импульсный расходомер содержит синхрокольцо, состоящее иэ последовательно соединенных акустического преобразова879306 теля 1 с пьезоэлементами 2 и З,формирователя импульсов возбуждения 4, усилителя-формирователя 5 и схемы запрета 6, управляемый автогенератор запускающих импульсов 7, запоминающий элемент 8, схему поиска и фазовой автоподстройки 9, схему И 10,делитель частоты 11 и измерительный блок 12, причем выход схемы поиска и фазовой автоподстройки 9 соединен с входом управляемого автогенератора запускающих импульсов 7, выход которого подключен к входам измерительного блока 12 и делителя частоты 11, выход которого подключен к входам запоминающего элемента 8, схемы поиска и автоподстройки 9 и схемы И 10, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента 8 и вторым входом, схемы поиска и фазовой автоподстройки 9,а выход — с входами формирователя импульсов 4 и схемы запрета 6, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента 8.

Устройство работает следующим образомм. 25

При включении питания напряжение с выхода схемы поиска и фазовой автоподстройки 9 (фиг.2 е) подается на вход управляемого автогенератора запускающих импульсов 7 и перестраивает его частоту. В момент включения питания напряжение на выходе схемы поиска и фазовой автоподстройки 9 равно нулю.. При этом следование импульсов управляемого автогенератора минимален Т„ „ (cM.ôèã.2а). Минимальный период следования импульсов на выходе делителя частоты 11 с коэффициентом деления К должен быть меньше минимального времени распространения сигнала в электроакустическом 40 канале, а максимальный период следования — больше максимального времени распространения сигнала в электроакустическом канале. Первый импульс с выхода делителя частоты 11 (см.фиг.2б) через схему И 10 (см. фиг.2в) поступает на схему запрета

6, открывая ее, и на.,запуск формирователя импульсов возбуждения 4, причем запуск производится задним фронтом импульса (см.фиг.2r). Сформированный импульс подается на пьезоэлемент 2, который преобразует его в ультразвуковой сигнал, прошедший через контролируемую среду ультразвуковой импульс принимается и преобразуется пьезоэлементом 3 в электрический импульс, который через усилитель-формирователь 5 поступает на вход схемы запрета 6 (см,фиг.2д), Этот импульс задержан относительно 60 излученного на время t . Так как период импульсов на выходе делителя частоты 11 в начальный момент меньwe минимального времени распространения ультразвука в акустическом 65 преобразователе 1, то второй импульс с выхода схемы И 10 поступает на вход схемы запрета 6 раньше, чем импульс с выхода усилителя-формирователя 5, и поэтому схема запрета заперта. При этом второй импульс с выхода схемы И 10 проходит по электрическому каналу аналогично первому.

Одновременно импульсы с выхода делителя частоты 11 поступают на вход схемы поиска И автоподстройки фазы 9 увеличивая напряжение на ее выходе.

Период управляемого генератора 7 увеличивается до тех пор, пока произойдет совпадение во времени импульсов с выходов усилителя-формирователя 5 и схемы И 10. Тогда импульс с выхода усилителя-формирователя 5 проходит через схему запрета 6 и запускает формирователь импульсов возбуждения

4. Таким образом запускается синхрокольцо. Одновременно с этим импульс с выхода схемы запрета 6 подается на вход запоминающего элемента 8, устанавливая на его выходе низкий уровень, которым запирается схема 10 И так, что задний фронт положительного импульса на выходе схемы И 10 будет совпадать с передним фронтом отрицательного импульса на выходе схемы запрета 6 (момент времени. to ð на фиг. 2в), т.е. B дальнейшем импульсы управляемого генератора 7 не оказывают влияния на работу синхрокольца. В этот момент схема поиска и фазовой автоподстройки 9 переходит в режим автоподстройки фазы импульсов управляемого генератора 7 с импульсами автоциркуляции синхрокольL,à. Схема поиска и фазовой автоподстройки 9 выделяет ошибку рассогласования во времени между импульсами с выхода делителя частоты 11 и импульсами автоциркуляции синхрокольца, преобразуя ошибку рассогласования в управляющий сигнал, подаваемый на управляемый автогенератор 7. В случаях нарушения электроакустического канала импульсы с выхода делителя частоты 11 продолжают поступать на вход схемы поиска и фазовой автоподстройки 9, увеличивая напряжение на ее выходе до максимального значения, после чего. происходит разряд выходного напряжения схемы до нуля, и расходомер устанавливается в начальное положение.

Таким образом, импульсы с выхода управляемого автогенератора запускающих импульсов однозначно свя- заны по частоте и фазе с импульсами синхрокольца, но частота этих импульсов в К раз выше частоты импульсов. синхрокольца, что увеличивает точность и быстродействие измерения.

Васходомер позволяет в реальном масштабе времени измерять мгновенный расход.

879306 формула изобретения

Ультразвуковой частотно-импульсный расходомер по авт.св. 9 802791, о т л и ч з ю шийся тем, что, с целью повьпаения точности и быстродействия измерения, он снабжен делителем частоты, вход которого соединен с выходом управляемого генератора и входом измерительного блока, а выход подключен к входам запоминающего элемента схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство по объединенным заявкам к 2515713/18-10 и 9 2515714/18-10, кл. G 01 F 1/66, 1977.

879366

Составитель В. Антипов

Техред А.Ач Корректор С. Ше кмар

Редактор О. Юркова

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений, и открытий

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

Заказ 9698/5

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4