Ультразвуковой расходомер

 

(72) Авторы изобретения

С. М. Грачев и Г. А..Гройсер (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике измерения расхода жидких и газообразных сред.

Известны ультразвуковые расходомеры различных типов, основанные на зависимости времени прохождения ультразвукового импульса от скорости движения среды (1 j.

Недостаток этих расходомеров заключается в дополнительных, погрешностях измерения расхода из-эа зависимости

10 показаний от скорости ультразвука в среде и влияния реверберационных помех.

Более высокую точность позволяют обеспечить частотно-временные расходо35 меры, в которых используются два генератора с автоподстройкой частоты, причем отношение времени прохождения ультразвукового импульса по потоку и против потока к периоду колебаний со20 ответствующего генератора поддерживается постоянным.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является ультра2 звуковой расходомер, содержаший пару электроакустических преобразователей, электронный блок с коммутатором, упра» вляемыми импульсными генераторами и измерителем разности частот 12).

Недостатком известного расходомера является наличие дополнительной погрешности, вызванной междутактовой асимметрией. Последняя обусловлена тем, что подстройка частот генераторов производится s разных тактах коммутации. За время такта изменяется величина скорости ультразвука, которая является функцией от температуры, давления концентрации и других физических параметров среды.

-Цель изобретения - повышение точности путем компенсации междутактовой асимметрии.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомер введены дополнитель ная аналогичная пара электроакустических преобразователей и электронный блок, а также блок суммирования частот и

3 9037 синхронизатор, причем входы блока суммирования подключены к выходам каждого измерителя разности частот, а выходы синхронизатора - к входам коммутаторов.

На чертеже изображен предлагаемый расходо мер.

Расходомер содержит две пары электроакустических преобразователей 1. 1, 2.1 и 1.2, 2.2. Пара 1,1 и 2.1 подклю- tp чена к управляемым генераторам-3.1 и

4.1 через коммутатор 5,1. Выходы генераторов 3.1 и 4.1 подключены к измерителю 6.1 разности частот. Пара электроакустических преобразователей 1.2 и 2.2

15 подключена к дополнительным управляемым генераторам 3.2 и 4.2 через дополнительный. коммутатор 5.2. Выходы генераторов 3.2 и 4.2 подключены ко второму измерителю 6.2 разности: частот.

Расходомер содержит также блок 7 суммирования частот, подключенный к выходам обоих измерителей разности частот, и блок 8 синхронизации, выходы которо25 го присоединены к коммутаторам 5.1 и

5.2.

Устройство работает следующим образом.

В первом такте коммутации в электроакустическом канале, образованном преобразователями 1.1 и 2.1, излучение импульсов происходит по потоку, а в канале преобразователей 1.2 и 2.2 — против потока. Коммутатор 5.1 подключает электроакустические преобразователи 1. 1 55 и 2. 1 к генератору 3. 1. Преобразователь

1.1 подключен к выходу генератора 3,1.

Преобразователь 1.1 подключен к выходу генератора 3.1 и излучает ультразвуковые импульсы, преобразователь 2.1 под-. 40 ключен к входу управления генератора 3.1 и передает на этот вход принятые импульсы. Частота генератора 3.1 подстраивается таким образом, чтобы время прохождения ультразвукового импульса по 45 потоку между преобразователями 1. 1 и

2. 1 было равно периодам следования импульсов генератора 3.1 (И 7 1 и одинаково для генераторов 3. 1, 4. 1Ä 3.2 и 4.2). В этом же такте коммутатор 5.2 5р подключает электроакустические преобразователи 1.2 и 2.2 к генератору 4.2, Преобразователь 2.2 подключен к выходу генератора 4.2 и излучает ультразвуковые импульсы, преобразователь 1.2 под- 55 ключен к входу управления генератора 4.2 и передает ца этот вход принятые импульсы. Частота генератора 4.2 подстаивает06 4 ся таким образом, чтобы время прбхождения ультразвукового импульса против потока между преобразователями 2.2 и

1,2 было равно Vl периодам следования импульсов генератора 4.2. В следующем такте направления излучения в электроакустических каналах изменяются на противоположные: в канале преобразователей

1 ° 1 и 2.1 — против потока, в канале пре-, образователей 1.2 и 2.2 — по потоку, Коммутатор 5. 1 подключает преобразователи 1.1 и 2.1 к генератору 4.1, комму татор 5.2 подключает преобразователи

1.2 и 2.2 к генератору 3 ° 2 и происходит аналогичная описанной в предыдущем такте подстройка частоты генератора 4. 1 импульсами, излучаемыми против потока, и частоты генератора 3.2 импульсами, излучаемыми по потоку. В последующих тактах аналогично производится сначала одновременная подстройка частоты генератора 3. 1 импульсами, излучаемыми по потоку, и частоты генератора 4.2 импульсами, излучаемыми против потока, затем одновременная подстройка частоты генератора 4.1 импульсами, излучаемыми против потока, и частоты генератора 3.2 импульсами, излучаемыми по потоку. Разность частот генераторов 3.1 и 4.1 измеряется измерителем 6.1 разности частот, разность генераторов 3,2 и 4.2 — измерителем 6.2 разности частот. Изменение скорости ультразвука в тактах { междутактовая асимметрия) вызывает в каждом из каналов появление погрешности с противоположным знаком.

Так, например, увеличение скорости ультразвука вызывает в канале, работающем в это время по потоку, цоложительную погрешность, эквивалентную увеличению скорости Ч потока.

В то же время в другом канале, работающем в этом такте против потока, увеличение скорости ультразвука эквивалентно уменьшению скорости 3 потока. Блок 7 суммирует частоты, поступающие с выходов двух измерителей 6. 1 и 6.2 разности частот. Результат суммирования пропорционален расходу, а погрешность от междутактовой асимметрии скомпенсирована.

Изобретение позволяет повысить точность измерения путем компенсации междутактовой асимметрии.

ФоРмУла изобретен ия

Ультразвуковой расходомер, содержа щий пару электроакустических преобра5 903706 6 зователей, электронный блок с коммута- разности частот, а выходы синхронизато-. торо м, управляе мы ми импульсным и ге- ра - к входам коммутаторов. нераторами и измерителем разности час- Источники информации, тот, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, ° принятые во внимание при экспертизе с цепью повышения точности путем ком- g 1. Биргер Г. И., Бражников Н. И. пенсации междутактовой асимметрии, Ультразвуковые расходо меры. М., Мевведены дополнительная аналогичная па- таллургия", 1964, с. 66-68. ра электроакустических преобразователей и электронный блок, а также .блок суммирования частот и синхронизатор, о 2 АвтоРское свидетельство СССР причем входы блока суммирования под . 523285, кл 6 01 F 1/66, 1976 ключены к выходам каждого измерителя (прототип).

Составитель 10. Редкобородый

Редактор Н. Данкулич Техред М. Гергепь Корректор Н. Швьщкая

Подписное

Заказ 98/22 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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