Ультразвуковой расходомер

 

932240

Союз Советских

Социалистических

Ресяубпнн

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 09. 07. 80 (21) 2955731/18- 10 с присоединением заявки яв (23) Приоритет (51)N. Кл.

G 01 F,1/66 (Ьсудвретвниа3 «внитвт

СССР пв делзн извбрвте««Й к открытии

Опубликовано 30.05.82. бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30.05.82

{53) УДК 681.121, (088.8} (72) Авторы изобретения

E.Â.Äèèòðèåâ и А.Г.Сафин (7! ) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

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

Известны ультразвуковые частотно-временные расходомеры, основанные

3 на поддержании постоянным отношения времени прохождения ультразвукового импульса по потоку и против него к периоду следования импульсов соответствующего генератора. Расходомеры содержат два управляемых импульсных генератора, соединенных через ключи с пьезопреобразователями,схе" му управления частотой и измеритель разности частот (11.

Недостатком расходомеров является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой одноканальный расходомер, З, содержащий два управляемых генератора, выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами

nep8oro ключа, выход которого через триггер, формирователь зондирующих импульсов, второй ключ, соединен с входами обратимых преобразователей, а затем через третий ключ, усилительформирователь, временной селектор четвертый ключ и интеграторы — с управляющими входами генераторов. Кроме того, устройство содержит коммутатор, управляющий входами ключей(2) Номинальная статическая характеристика ультразвукового частотно-временного расходомера имеет вид: где F - выходная частота расходомера;

1 — длина базы акустического канала;

m - коэффициент деления делителя частоты управляемых генерато-ров;

С - скорость распространения ультразвуковой волны в измеряемой жидкости;

932240

V — осредненная по длине акустического канала скорость потока время задержки в блоках, мембранах и карманах расходомера. s

В условиях эксплуатации скорость ультразвука (C) может отличаться по каким-либо причинам от градуировочного значения, что обуславливает изменение статической характеристики 3Î

F = — (1 — — С вЂ” — aC) V (2)

2m 2tg 2t у

L L

Как видно из {2) наличие члена ьС вызывает увеличение погрешности измерения (2).

Недостатком известного расходомера является низкая точность измерения из-за зависимости измеряемого параметра от измеряемой жидкости.

Цель изобретения — повышение точности измерения расхода.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено делителем, четырьмя дешифраторами и преобразователем период-время, причем входы де- д5 шифраторов через делитель подключены к выходу первого ключа, выход первого дешифратора через преобразователь период-время подключен ко входу формирователя зондирующих импульсов, вы- зо ходы второго и третьего дешифраторов подключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключен к входу коммутатора и установочному входу делителя, На фиг. 1 представлена блок-схема расходомера; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Расходомер содержит два управляе40 мых генератора 1 < 2, соединенных через первый 3 и второй 4 ключи с пьеэопреобразователями 5 и 6. Схема управления частотой генераторов выполнена в виде триггера 7 со счетным вхо-,дом и временного селектора 8, измери- 45 тельный вход которого через третий ключ 9 соединен с пьезопреобразователями, а. выходы — через четвертый ключ 10 и интеграторы 11 и 12 подключены к генераторам 1 и 2. Устройство содержит также формирователь-13 зондирующих импульсов, усилитель-формирователь 14 принятых сигналов, измеритель

15 разности частот и коммутирующее, устройство 16. Кроме того, в состав расходомера входят делитель 17, дешифраторы 18-21, а также преобразователь период-время 22.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом коммутатора (фиг. 2 эпюра а) осуществляется коммутация ключей (3,4 и 10), обеспечивающая измерение в одном направлении, например по потоку. Импульсы генератора 1 через ключ подаются в регистр 17, который в исходном состоянии сброшен на нуль (фиг. 26), при достижении кода К дешифратор 18 выдает сигнал на преобразователь 22 (фиг. 2,г), который через определенное время формирует сигнал (фиг. 2,д) . Последний через формирователь импульсов возбуждения

13 и ключ 4 подается на пьезопреобразователь 5. После прохождения через измеряемую жидкость принятый сигнал (фиг. 2,к)через ключ 9 подается на усилитель-формирователь 14 и дальше на вход временного селектора 8 в качестве измерительного сигнала. Опорным сигналом селектора служат импульсы триггера 7 (фиг. 2, и), которые формируют следующим образом. После достижения кода 1 в регистре дешифратор 19 сигнал (фиг. 22, д) на изменение состояния триггера 7 (фиг.2,и), а после достижения кода m сигнал дешифратора 20 (фиг. 2,в) перебрасыва-. ет триггер в исходное состояние (фиг. 2,и). Перепад напряжения, получаемый с триггера служит опорным сигналом для селектора 8.

Описанный выше процесс в режиме излучения по потоку выполняется один раз, так как такой принцип действия расходомера (формирование только одного ультразвукового импульса в измеряемой жидкости в каждом режиме излучения) сокращает время измерения расходомера, что обуславливает уменьшение его погрешности эа счет флуктуации физических свойств измеряемой жидкости.

° Использвание в предлагаемом устройстве одного делителя с несколькими дешифраторами упрощает его функциональную схему и конструкцию в сравнении с использованием нескольких параллельно действующих делителей.

Сигнал управления, поступающий на вход интегратора 12, зависит от временного положения опорного и измерительного сигналов селектора. Управление периодом следования импульсов (Т. ) генератора 1 выходным напряже.

9322 нием интегратора осуществляется до выполнения условия (3)

1 (:+ где Т - период следования импульсов генератора 1.

При достижении в регистре кода п дешифратор 21 выдает сигнал (фиг.2,ж) на коммутирующее устройство 16 для пе te реключения направления излучения и положений ключей 3, 4 9 и 10 (фиг.

2,а) и на регистр 17 для сброса его на нуль.

При работе в режиме излучения про- и тив потока период следования импульсов генератора 2 изменяется до выполнения условия — (m — 1)T g

L (4)

"1 С вЂ” V где Tq — период следования импульсов, генератора 2.

Измеритель 15 разности частот выделяет разностную частоту генератора 1 и 2

F =—

1 1 Z(m — 1)

V (5) т„т,,1

Как видно, выражение (5) отличается от (1) отсутствием члена

1 т.е. показания предлагаемого устройства не будут зависить от изменения скорости ультразвуковой волны относительно ее градуированного значения, что приводит к повышению точности из- Зз мерения расхода.

Таким образом, повышение точности измерения осуществляется за счет введения в расходомер преобразователя 22, параметры которого выбираются таким образом, что зондирующий импульс формирователя 13 опережает момент сиены состояния триггера 7 всегда на одну и ту же величину, равную суммарному времени задержки ультразвуковых колебаний в электронных блоках, мембранах и кар- манам акустических головок расходомера (tg). Величина t.> для каждого экземпляра расходомера может быть определена с большой точностью, в услови- go ях эксплуатации она остается практически постоянной.

Назначение и принцип действия преобразователя 22 определяются из его функционального назначения, которое заключается в выработке импульса через стабильное время t после получе40 6 ния сигнала с делителя 17. Величина данного времени t связана с периодом следования импульсов генераторов 1 и

2 выражениями t = (1 — К)Т1 — tg в режиме излучения по потоку (6); — (1 - K)Tg — ty в режиме излучения против потока (7) .

Предлагаемое устройство может найти широкое применение для измерения с большой точностью расхода и количестsa криогенных сред и жидких металлов, так как оно сохраняет свои характеристики, определенные при градуировке, например на воде.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий два управляемых генератора, выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами первого ключа, последовательно соединенные формирователь зондирующих импульсов, второй ключ, два обратимых электроакустических преобразователя, третий ключ, усилитель-формирователь, временной селектор, четвертый ключ, выходы которого через первый и второй интеграторы подключены к входам управляемых генераторов, триггер, выход которого соединен с входом временного селектора, и коммутатор, соединенный с управляющими входами четырех ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено делителем четырьмя дешифраторами и преобразователям период-время, причем входы дешифраторов через делитель подключены к выходу первого ключа, выход первого дешифратора через преобразователь пе- . риод-время подключен к входу форми-, рователя зондирующих импульсов, вы;ходы второго и третьего дешифраторов подключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключен к входу коммутатора и установочному входу делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 162334, кл, Ci 01 F 1/66, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

М 523285, кл. G 01 F 1/66, 1974 (прототип) .

932240 и е е

<Риг. 2

Составитель H.áóðáåëo

Редактор Е.Лушникова Техреду. Кастелевич

Корректор Г.Решетник

Заказ 3742/56 Тираж 671

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

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

Подписное

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