Ультразвуковой фазовый расходомер

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий измерительный канал, образованный двумя электроакустическими преобра:зователями, установленными на противоположных стенг ках трубопровода под углом к направ:лению потока и подключёнными через ;коммутатор к задающему генератору, фазометр и регистратор, о т л и ч а .ю щ и и с я тем, что, с целью повы .шения точности измерений, он дополнительно ,снабжен двумя электроакустическими преобразователями, установленными на противоположных стенках трубопровода и образующими вспомогательный канал, перпендикулярный к направлению потока, а также генератором управляющих сигналов, ключом и счётчиком, причем выход задающего генератора через ключ подключен к одному из электроакустических преобразователей вспомогательного канала , выходы генератора управляющих сигналов подключены к вторым входам ключа и коммутатора, выходы фазометра подключены к выходу коммутатора и второму электроакустическому преобразователю вспомогательного канала , а его выход через счетчик подключён к регистратору, при этом баd зы измерительного и вспомогательного каналов равны между собой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11

1

М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3563351/24- t 0 (22) 11; 03. 83 (46) 23. 02.85. Бюл. У 7 (72) В.А. Чернышев, А.М. Баранов, В.С. Дворников и В.С. Курелев (53) 681.121(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1000763, кл. С 01 F 1/66, 1981.

2. Патент США У 2746291,,кл. 73-194, 1956 (прототип). . (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ

РАСХОДОМЕР, содержащий измерительный канал, образованный двумя электроакустическими преобразователями, установленными на противоположных стен-. ках трубопровода под углом к направ лению потока и подключенными через коммутатор к задающему генератору, фазометр и регистратор, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью новышения точности измерений, он дополкительно.снабжен двумя электроакустическими преобразователями, установленньики на противоположных стенках трубопровода и образующими вспомогательный канал, перпендикулярный к направлению потока, а также генератором управляющих сигналов, ключом и счетчиком, причем выход задающего генератора через ключ подключен к одному из электроакустических преобразователей вспомогательного канала, выходы генератора управляющих сигналов подключены к вторым входам ключа и коммутатора, выходы фазометра подключены к выходу коммутатора и второму электроакустическому преобразователю вспомогательного канала, а его выход через счетчик подключен к регистратору, при этом базы измерительного и вспомогательного каналов равны между собой.

1 1141

Изобретение относится к измеритель, ной технике;и может быть использовано в различных отраслях народного

;хозяйства для измерения расхода текущих сред в трубопроводах.

Известен ультразвуковой расходомер, содержащий измерительный и опорный каналы, каждый иэ которых образован .парой обратимых электроакустических преобразователей, располо- 1О женных яа противоположных стенках трубопровода, задающий генератор, генератор вспомогательной частоты, три ключа, два смесителя, нуль-детектор, измеритель временных интервалов, индикатор знака и схему логики (1 /, Однако данное устройство имеет ограничения, связанные с малым диапазоном скоростей измеряемых потоков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель скорости потока, содержащий измерительный канал, образованный двумя электроакустическими преобразователями, через коммутатор соединенные с задающим генератором и

1 приемником, два смесителя, первые входы которых подключены к генера30 тору опорных импульсов, вторые — к входам задающего генератора и приемника, а вьгкоды — к входам фазометра, выход которого подключен к регистратору (2 /.

Недостатками известного устройст- 5 ва являются малый диапазон допустимых значений сдвига фаз между сигналами приема и опорным и, как следствие, низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точ- 40 ности измерений, Цель достигается тем, что ультразвуковой фазовый расходомер, содержа. щий измерительный канал, образованный двумя электроакустическими преобразователями, установленными на противоположных стенках трубопровода . под углом.к направлению потока и подключенными через коммутатор к задающему генератору, фазометр и ре- 50 гистратор дополнительно снабжен двумя электроакустическими преобразователями, установленными на противоположных стенках трубопровода и образующими вспомогательный канал, перпен- 55 дикулярный к направлению потока, а также генератором управляющих сигналов, ключом и счетчиком, причем !

294 2 вь ход задающего генератора через ключ подключен к одному из электроакусти-,. ческих преобразователей вспомогательного канала, выходы генератора управляющих сигналов подключены к вторым входам ключа и коммутатора, входы фазометра подключены к выходу коммутатора и второму электроакустическому преобразователю вспомогательного канала, а его выход через счетчик подключен к регистратору, при этом базы измерений измерительного и вспомогательного каналов равны меж ду собой.

На чертеже показана принципиальная блок-схема предлагаемого устройства.

Ультразвуковой расходомер содержит задающий генератор 1, генератор 2 управляющих сигналов, коммутатор 3, ключ 4, измерительный канал, образованный двумя обратимыми электроакустическими преобразователями 5 и 6, вспомогательный канал, образованный электроакустическими преобразователями 7 и 8, фазометр 9, суммирующий счетчик 10 и регистратор 11. Расстояния между электроакустическими преобразователями в измерительном и вспомогательном каналах между собой, а ось вспомогательного канала составляет угол 90 с осью потока, о

Расходомер работает следующим образом.

С выхода задающего генератора 1 через коммутатор 3 и управляемый генератором 2 на электроакустические преобразователи 5 и 6 попеременно поступает электрический сигнал возбуждения U1 = sin u)ot

Сигнал V„ преобразуется электроакустическими преобразователями 5 . и 6 в ультразвуковые сигналы, которые проходят через контролируемый поток попеременно по и против потока.

Прошедший через контролируемый поток, сигнал поступает на один из электроакустических преобразователей

5 и 6 и преобразуется в электрический сигнал приема / =91псд (4 - — 6 ÿþ

2 0, С+ (/ О я с+ г/ где T. — расстояние между электроакустическими преобразователями;

С вЂ” скорость звука в контролируемой среде;

1141

Ч вЂ” проекция скорости течения среды на направление распространения ультразвуковых сигналов.

С выходя генератора 1 через ключ

4, управляемый генератором 2, на электроакустический преобразователь

7 также поступает основной электрический сигнал возбуждения U< . Он преобразуется в ультразвуковые сигналы, которые проходят через контролируемый поток и преобразуется электроакустическим преобразователем 8 вновь в электрический сигнал V = sin Ø (t3 о

L) 15

С

Сигналы V> и V поступают на входы фазометра 9, обеспечивающего измерение абсолютной величины сдвига фаз между ними. Сигнал U является

3 опорным, он формируется из основного сигнала задающего генератора 1 V ny1 тем его задержки на время, равное

Ь/С. Задержка не зависит от скорости течения среды, так как ось вспомо- д гательного электроакустического ка1 нала перпендикулярна оси потока.

Абсолютная величина сдвига по фазе между сигналами V и У в смеж294 4 ных тактах измерения равна LV/Ñ .

Она преобразуется фазометром 9 в пропорциональную величину, например цифровой код, выраженную в цифровом коде. Счетчик 10 осуществляет сложение кодов и результат сложения, пропорциональный 2LV/С, фиксируется регистратором 11. Суммирование сдвигов фаз для противоположных направлений распространения зондирующих сигналов необходимо для исключения погрешности, обусловленной неизбежной геометрической асимметрией измерительного и вспомогательного электроакустических каналов. Благодаря этому может быть использован практически весь диапазон от 0 до 2П сдвигов фаз допустимых для измерений, Предлагаемый ультразвуковой фазовый расходомер обеспечивает увеличение диапазона измеряемых сдвигов фаз между сигналами приема, что при прочих равных условиях обеспечивает. увеличение точности измерений.

Кроме того, устройство обеспечивает возможность проведения измерений в широком диапазоне расходов и диаметров трубопроводов, начиная с весьма малых.

114129Составитель Н.Бурбело

Редактор И. Дербак Техред О.Неце Корректор Г. Решетник

Заказ 486/31 Тираж 703 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