Устройство для измерения скорости потока и расхода жидких и газообразных сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцыалнстнческнх республик (1Ц1002966 (St ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 07.07. 78 (23) 2640908/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (Я)М. Кл.

G О1 Р 5/00

Гмуаарстаеввй каавтвт

СССР пв делам взеврепвв»

w вткрытнй

Онублнковано 07.03.83. Бюллетень ¹ 9 (®) ЛК 53! ° 7:

:621 ° 317.39

------ - —..14334ЦДата опубликования описания 07.03.83

Ф

Б.E.Áåëoïoëüñêêé, A,È.Áðoéòìàí, Г.С.Поль-Мари и И.Ф.,Спицмна

% (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) уСтРОйСтВО ДЛя ИЗМЕРЕНИЯ CKOPOCTH IlOTOKA

И РАСХОДА ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к методам и аппаратуре для измерения расхода и скорости потока жидких и газообразных сред, преимущественно с малым поглощением ультразвуковых колебаний, и может быть использовано в электротехнике, электроэнергетике, хим . еской, авиационно-космической и других отраслях промышленности.

so

Известны ультразвуковые расходомеры, состоящие из двух основных частей: измерительного преобразователя (датчика), представляющего собой отрезок трубопровода, в котором тем или иным способом установлены электромеханические преобразователи, выполняющие функции излучателей и при= емников, и электронной схемы, состоящей из схем измерения скорости распространения ультразвука (возбуждающих излучателей, генераторов, приемных усилителей со схемами формирования и обработки принятых сигналов), схемы измерения скорости потока среды, источников питания, индикаторных или регистрирующих устройств 1).

Передача сигнала через контролируемую среду осуществляется в указанных устройствах на частотах резонанса электромеханических преобразователей (пьезоэлементов магнитострикционных преобразователей и т.д.).

Во избежание взаимных помех между каналами измерений осуществляют их разнесение в пространстве или во времени, что может вносить дополнительные погрешности как за счет неточности определения величины мерной базы, так и за счет быстрых изменений во времени текущего значения скорости потока среды или скорости ультразвука в ней.

Известно устройство, содержащее установленные друг против друга элек3 10029 тромеханические преобразователи, схемы измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в направлении течения реки и в противоположном направлении, включающие в себя частот- ные фильтры, а также схему выделения сигнала, пропорционального разности этих скоростей (схему измерения разности скоростей) ) 2), Однако необходимость использования 1о двух пар электромеханических преобразователей, затрудняет или даже исключает использование устройства в трубопроводах ограниченного диаметра.

Недостатками также являются вероят- 1з ность появления дополнительных погрешностей за счет неточности установки мерной базы в случае малой величины последней при измерениях в промышленных условиях и влияние элек. тромеханических преобразователей на структуру поля скоростей, поскольку размеры преобразователей не могут быть выполнены пренебрежительно малыми по сравнению с сечением трубопровода.

Цель изобретения - повышение точ-: ности измерений скорости потока и расхода жидких и газообразных сред за счет совмещения во времени и простран. стве измерения скорости ультразвука в направлении потока среды и против него, Цель достигается тем, что электромеханические преобразователи выполнены с двумя частотами резонанса, при этом входы вторых частотных фильтров подключены к выходам электромеханических преобразователей.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит электромеханические преобразователи 1 и 2, соединенные соответственно с выходом и входом схемы 3 измерения скорости распространения ультразвука в одном из .направлений, соединенной в свою очередь с входом схемы 4 измерения разности скоростей ультразвука, к другому входу которой подключена схема

5 измерения скорости распространения ультразвука в противоположном направ- . лении. Электромеханические преобразователи 1 и 2 через первые частотные фильтры 6 и 7, пропускающие только частоту, равную одной иэ частот резо- нанса, соединены со схемой 3, а через вторые частотные фильтры 8 и 9, пропускающие частоту, равную второй ча66 стоте резонанса электромеханических преобразователей, — с входом и выходом схемы 5.

В устройстве используется только одна пара электромеханических преобразователей, обладающих двумя частотами резонанса, причем соотношение этих частот таково, что обер- или субгармоники одной из них существенно отличны от другой во избежание перекрестных помех.

Устройство работает следующим образом.

Выход одной их схем 3 измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в одном из направлений соединяют с возбуждаемым этой схемой электромеханическим преобразователем 1 через Фильтр 6, пропускающий только частоту его возбуждения, вход этой схемы соединяют с другим преобразователем 2 через фильтр

7, настроенный на ту же частоту. Этот же преобразователь 2 соединяют также с выходом второй схемы 5 измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в противоположном направлении через фильтр 9, пропускающий только частоту возбуждения второго преобразователя . Через настроенный на эту же частоту фильтр 8 вход схемы 5 соединяют с первым электромеханическим преобразователем 1. На электромеханические преобразователи 1 и 2 с выходов схем

3 и 5 измерения скорости распространенияя ул ьтр аз вука подают возбуждающе сигналы, например радиоимпульсы, с частотой заполнения, равной резонансной частоте преобразователей, на которую настроен подключенный к выходу данной схемы измерения фильтр, Резонансные частоты не должны быть кратными во избежание взаимных помех. Принятые преобразователями

1 и 2 сигналы через фильтры 7 и 8 поступают на входы схем 3 и 5. Схемы 3 и 5 вырабатывают сигналы, пропорциональные скорости распространения ультразвука по направлению движения потока и в противоположном направлении, и подают их на входы схемы 4, вырабатывающей сигнал, пропорциональный разности этих скоростей, т.е. пропорциональный скорости потока контролируемой среды.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости потока и расхода жидких и газообраз5 1002966 6 ных сред, содержащее два установлен- что, с целью повышения точности, ных друг против друга электромеха- электромеханическне преобразователи нических преобразователя, выходы ко- выполнены с двумя частотами резонанторых через первые частотные филь- са, при этом входы вторых частот тры подключены к схеме;измерения ско- s ных фильтров подключены к выходам рости распространения ультразвука в электромеханических преобразоватеодном направлении, выход которой сое" лей. динен с первым входом схемы измерения разности скоростей ультразвука, Источники информации, ко второму входу которой подключена 10 при нятые во внимание при экспертизе схема измерения скорости распростра- 1. Биргер Г.И., Бражников Г.И. нения ультразвука в противоположном Ультразвуковые расходомеры. И., "Иенаправлении, ко входам которой подклю- таллургия", -1964. чены выходы вторых частотных фильт- 2.".Электроника", 1961, том. 3"» ров, о т л и ч à ю щ е е с я тем, is 11 41, с. 20-24 (прототип).

Составитель И.Хаустов

Редактор А.Шишкина Техред А.Ач Корректор Е,Рошко

Заказ 1539/26 Тираж 871 Подпи сн ое

ВНИИ ПИ Государ ст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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