Измеритель давления жидкости в трубопроводе

 

СОК)3 СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) 0 .01 L 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3490245/18-10 (22) 10.09.82 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) В.С. Елистратов, В.С. Усанов и О.Д. Чугунов (53) 531.787(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 308299, кл. G 01 L 11/00, 1972.

2.,Авторское свидетельство СССР

9 566155, кл. 0 01 L 11/00, 1975 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ, содержащий размещенные на нем преобразователь температуры контролируемой среды, акустически связанные друг с другом приемный и излучающий элементы ультразвукового преобразователя, размещенные на противоположных сторонах трубопровода, и электрическую схему, включающую генератор импульсов, подключенный к излучающему элементу, последовательно соединенные и подключенные к приемному элементу селектор импульсов по времени, усилитель, первый селектор импульсов по длительности, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональный

° параметр и первый делитель, второй селектор импульсов по длительности, входом подключенный к выходу усилителя, преобразователь температуры конт„.SUÄÄ 1064171 А ролируемой среды, выходом подключенный к входу первого сумматора, второй;. преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр, каскад опорного параметра и регистратор, при этом синхронирующий выход генератора через соответствующие блоки задержки подключен к другим входам первого и второго селекторов импульсов по длительности и селектора импульсов по времени, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния температуры на результаты измерений, в него дополнительно введены второй сумматор и второй, делитель, при этом один . Е вход второго сумматора подключен к выходу преобразователя температуры контролируемой среды, а другой — к каскаду опорного параметра, а выход второго сумматора подключен к одному. из входов второго делителя, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход 0oe- )aaaL динен с регистратором, вьщод второго селектора импульсов по длительности через второй преобразователь длитель- 1 ф ности импульсов в пропорциональный параметр подключен к второму входу первого делителя, выход которого подключен к второму входу первого сумматора.

1064171

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для ультразвукового контроля давления жидкости или газа преимущественно в трубопроводах . без их расстыковки и введения в контакт со средой каких-либо чувствительных элементов.

Известны ультразвуковые измерите-: ли давления, включающие генератор импульсов, излучатель и приемник ультразвуковых импульсов, усилитель, интегратор, .схему сравнения, каскад автоматической регилировки амплитуды и регистратор 1..).

Недостатком таких устройств является низкая точность измерений при регистрации давлений в средах, температура котоРых меняется в широких пределах.

Наиболее близким .к предлагаемому 29 по технической сущности является измеритель давления жидкости в трубопроводе, содержащий размещенные на нем преобразователь температуры контролируемой среды, акустически свя- 25 занные друг с другом приемный и излу-. чающий элементы ультразвукового,преобразователя, размещенные на противоположных сторонах трубопровода, и электрическую схему, включающую гене- О ратор импульсов, подключенный к излучающему элементу, последовательно соединенные и подключенные к приемному элементу селектор импульсов по времени, усилитель, первый селектор импульсов по длительности, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр и первый делитель, второй селектор импульсов по длительности, входом подключенный к выходу усилителя, преобра- 40 зователь температуры контролируемой среды, выходом подключенный к входу первого сумматора, второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр, каскад 45 опорного параметра и регистратор, при этом синхронизирующий выход ге нератора через соответствующие блоки . задержки подключен к другим входам первого и второго селекторов импуль-- 50 сов по длительности и селектора импульсов по времени (2J.

Недостатком известного устройства является увеличение погрешности изме-55 рений давления при контроле сред. скорость ультразвука в которых опи-, сывается зависимостью вида

С Со+ (1 + с!Т} аР— ЬТ, (1} gp

l где С вЂ” скорость распространения ультразвука;

С вЂ” скорость распространения

0 ультразвука в среде при нулевых начальных условиях; а,b, g — постоянные величины для данной контролируемой среды;

Р - давление контролируемой среды;

Т вЂ” температура контролируемой среды.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет устранения влияния температуры на результаты измерений.

Поставленная цель достигается тем,; что в измеритель давления жидкости в трубопроводе, содержащий размещенные на нем преобразователь температуры контролируемой среди, акустически связанные друг с другом приемный и излучающий элементы .ультразву кового преобразователя, размещенные на противоположных сторонах трубопровода, и электрическук схему, включающую генератор импульсов, подключенный к излучающему элементу,. последовательно соединенные и подключенные к приемному элементу селектор импуль-. сов.по времени, усилитель, первый селектор импульсов по длительности,, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр и первый делитель, второй селектор импульсов по длительности, входом подключенный к выходу усилителя, преобразователь температуры. контролируемой среды, выходом подключенный к входу первого сумматора, второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр, каскад опорного параметра и регистратор, при этом синхронизирующий выход генератора через соответствующие блоки .задержки подключен к другим входам первого и второго селекторов импульсов по длительности и селектора импульсов по времени, дополнительно введены второй сумматор и вто- рой делитель, прй этом один вход второго сумматора подключен к выходу преобразователя .температуры контролируемой среды, а другой — к каскаду опорного параметра, а выход второго сумматора подключен к одному из входов второго делителя, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход соединен с регистратором, выход второго селектора импульсов по длительности через, второй преобразователь импульсов в пропорциональный параметр подключен к второму входу первого делителя, выход которого подключен к второму входу первого сумматора.

На чертеже представлена структурная блок-схема измерителя давления жидкости в трубопроводе.

Измеритель давления содержит генератор 1 импульсов, подключенный к излучающему элементу 2, с которым акустически связан приемный эле1064171 мент 3 ультразвукового преобразова- Полученные импульсы поступают на теля. Селектор 4 импульсов по вре- . вход первого селектора б импульсов мени, усилитель 5, первый селектор по длительности, а на другой его б импульсов по длительности, преоб- вход с блока 19 задержки поступают разователь 7 длительности импульсов импульсы, величину задержки которых в пропорциональный параметр, пер- 5 принимают равной суммарному времени вый делитель 8, первый сумматор 9, распространения ультразвука через второй делитель 10 и регистратор 11, элементы Ультразвукового преобразопреобразователь 12 температуры конт- вателя и стенки трубопровода; ролируемой среды, соединенный через В первом селекторе б импульсов второй сумматор 13 с другим входом 10 по длительности формируются импульвторого делителя 10, второй оелектор сы, начало которых совпадает с мо14 импульсов по длительности, под- ментом прихода задержанных, а конец . ключенный между выходом усилителя 5 с моментом прихода принятых и усни входом второго преобразователя 15 ленных импульсов. длительность полудлительности импульса в пропорциональ- 5 ченных импульс в р вн р ченных импульсов равна времени расный параметр, выход кото ого сое ид которого соеди- пространения ультразвука через контнен с другим входом первого делите-,ролируемую среду, а амплитуда нор-, ля 8, каскад 16 опорного па амет а ор ого параметра мируется ограничителем в выходном : подключенный:к другому входу второго " каскаде селектора 6 импульсов по длисумматора 13, при этом синхронизи 0 .тельности. Сформированный импульс рующий выход генератора 1 подключен поступает на первый преобразователь 7. через блоки 17-19 заде жки к оки 17-19 задержки к другим длительности импульса в пропорциовходам селекторов .б и 14 импульсов нальный параметр. После преобразовапо длительности и селекто а 4 имп льости и селектоРа 4 импуль- ния импульса сигнал, пропорциональсов по времени.

Устройство работает.сле ю м обный длительности входного импульса,, Р о РаботаЭт.слеДУюЩим об- поступает на вход первого делителя 8. разом. Полученные в усилителе 5 импульс1ы йзнератор 1 импульсов вырабатыва- поступают также на вход второго сеет пеРиодическУю последовательность лектора 14 импульсов по длительнослибо -коротких импульсов и е ставляюх импУльсов, представляю- ти. на второй его вход приходят импульсы с блока 18 задержки, величина импульсы, представляющие собой от езки гармонических колебаний с прямоУ Р Д .лЯюЩие собой отРез- которых равна времени распространеугольной огибающей. Эти импульсы пония ультразвуковых колебаний от иэступают на излучающий элемент 2 лучателя 2 до приемника 3 при заданных начальных условиях. Во втором преобразуясь в нем в льт азв ковые и пройдя стенки трубопровода вводятся в контролируемую среду. Пройдя

Руб пРоао а ввоДЯт ности формируются импульсы, начало через контролируемую среду и стенки которых совпадает с моментом прихода усиленных импульсов, а конец— трубопровоДа,:УльтРазвУковые импУльсы с моментами прихода задержанных импринимаются элементом 3 Р бр У- 40.пульсов,. и амплитуды которых остаютясь им в электрические имп льсы.П икие импульсы.ПРи ся постоянными при изменениях ампнятые импульсы сдвинуты относительно излучаемых на суммарное время расп олитуды входного сигнала в допустистранения ульт озв ковых имп.л у р ое время распро- мых пределах. длительность сформироу ро уковых импульсов ванных импульсов равна изменению через излучающий 2 и приемный 3 элементы, стенки т убоп ов а и конт45 времени распространения ульт азвука р К ф . Ролируемую среду.

Входной сигнал, кроме полезного лученный импульс поступает на второй .прошедшего через конт оли кроме полезного преобразователь 15 длительности имр дш рез ко тролируемую пульса в пропорциональный параметр. среду импульса, содержит и помехи.

Уменьшить их влияние позволяет сеПосле преобразования импульса сиглектор 4 импульсов по времени, на нал пропорциональный длительности управляющий вхо кото о входного импульса, поступает на др— р щи ход котоРого с блока гой вход первого делителя 8. ю у

17 задержки поступает открывающий импульс с опережением момента при- Полученный в первом. делителе 8 хода выделяемого импульса. После 55 параметр, пропорциональный отношению селекции по времени импульсы посту- приращения времени распространения пают на вход усилителя 5, где .они ультразвука к времени распространеусиливаются, а в выходных цепях ния ультразвука в контролируемой среформируются прямоугольные импульсы. де, поступает на вход первого суммаДля уменьшения влияния значительных 60 тора 9. Другой его вход соединен с изменений амплитуды входного сиг- преобразователем 12 температуры контнала от .одного измерения к другому ролируемой среды. С выхода сумматора на параметры формируемого импульса 9 параметр, равный сумме входных в усилитель 5 может быть введена величин, поступает на вход второго автоматическая регулировка усиления, Я делителя 10.

1064171

При поступлении на входы второго сумматора 13 сигналов с преобразователя 12 температуры и каскада 16 опорного параметра на его выходе формируется параметр, отражающий линейную зависимость приращения темпера- . туры. В делителе 10 формируется параметр, характеризующий отношение выходных параметроВ с выхода первого сумматора 9 к выходу второго сумматора 13, при этом выходной параметр делителя 10 пропорционален давлению в контролируемой среде.

Алгоритм работы измерителя давления жидкости, скорость распространения ультразвука в котором описывает- 15 ся зависимостью (1),может быть представлен в виде — + bT = (1+ QT)aP ((2) ф р где N — параметр на выходе первого сумматора 9; ьР,ЛТ вЂ” время и приращение времени распространения ультразвука через контролируемую среду;

gtt / Yp — параметр на выходе первого делителя 10;

bT — параметр на выходе преобразователя 12 температуры; (1+сЫ)а- параметр на выходе второго сумматора 13, при этом отношение выходных параметров первого сумматора 9 к.второму сумматору 13, формируемое вторым делителем, пропорционально иэмеряе- Ç5 мому давлению.

С изменением температуры при постоянном давлении изменяется суммарное время прохождения ультразвука от излучающего 2 до приемного 3 эле- 4р ментов. Это приводит к изменению длительности импульсов на выходах селекторов 6 и 14 импульсов по длительности. Пропорционально им изменяются параметры на выходах преобразователей 7 и 15 длительности импульсов в пропорциональный параметр. После определения соотношения указанных величин в первом делителе 8 из результата исключается линейная зависимость от температуры нутем ее сложения в первом сумматоре 9 с.параметром, пропорциональным температуре контролируемой среды. Полученная. величина делится на параметр, пропорциональный температуры во втором делителе 10 ° Результат повторного деления не зависит от температуры контролируемой среды и связан линейной зависимостью с измеряемым давлением.

С изменением давления при постоянной температуре контролируемой среды в трубопроводе изменится суммарное время прохождения ультразвука от излучающего 2 до приемного 3 элементов.

Это приведет к изменению длительности импульсов- на выходах первого и второго селекторов 6 и 14 импульсов по длительности. Пропорционально им изменятся и параметры на выходах преобразователей 7 и 15 длительности импульса в пропорциональный параметр. Результат делення на выходе первого делителя 8 будет связан линейной зависимостью с измеряемым давлением. Линейные приращения выбранного параметра передаются через первый сумматор 9, второй делитель

10 на регистратор 11, так как температура контролируемой среды остается постоянной.

Изобретение позволяет повысить точность измерения устройства до

2-ЗВ в диапазоне температур тех же жидкостей.

1064171

Составитель Н. Кизилов

Редактор С. Пекарь Техред М.Кузьма КорректорГ. Ого

Заказ 10511/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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