Ультразвуковой расходомер

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий закрепленные на измерительном участке трубопровода два обратимых электроакустических преобразователя , включенных в схемы двух сиихроколец, каждое из которых состоит из последовательно соединеншлх усилителя, формирователя, первой схемы совпадения, генератора, триггера , isTOpoft схемы совпадения и одновибратора, а также третью и четвертую схемы совпадения, второй триггер и блок вьщеления разност-ной частоты, причем в каждом сивхрокольце второй выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения, второй вход второй схемы совпаденияподключен к выходу формирователя, выход одновибратора - к управляющему входу генератора, а входы третьей и четвертой схем -совпадения подключены к выходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их выходам подключены к счетному входу второго триггера, выходы которого подключек. к управляющим входам триггеров синхроколец, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия измерений, он дополнительно снабW жен двумя измерительными цепями, каждая из которых содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор , управляемый генератор, схему запрета и делитель, причем в каждой измерительной цепи вход фазового дискриминатора подключен к выходу Р генератора, а управляющий вход мы запрета - к выходу одновибратора соСП ответствующего синхрокольца, выход ел управляемого генератора подключен к одному из входов блока вьщеления разности частот.

ÄÄSUÄÄ116455) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51! G Ol F 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРМТ1Ф (21) 3580528/24-10 (22) 15.04.83 (46) 30.06.85. Бюл. !1-" 24 (72) О.С.Ковалев, В.В.Вымятнин и Г.Н.Колодяжный (71) Проектно-конструкторский и технологический институт Водоавтоматика н метрология" (53) 681.121(088 ° 8) (56) 1.Биргер Г.И.,Бражников Н.И.

Ультразвуковые расходомеры. М., "Металлургия", 1964, с.66.

2. Авторское свидетельство СССР

У. 479000, кл. С Ol Р 1/66, 1972 (прототип). (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМКР, содержащий закрепленные на измерительном участке трубопровода два обратимых электроакустических преобразователя, включенных в схемы двух синхроколец, каждое.из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, формирователя, первой схе. ьпы совпадения, генератора, триг-. гера, второй схемы совпадения и одновибратора, а также третью и четвертую схемы совпадения, второй триггер и блок вьщепения разност-. ной частоты, причем в каждом синх- рокольце второй выход триггера подключен к второму входу первой схемы-совпадения, второй вход второй схемы совпадения. подключен к выходу формирователя, выход одновибратора — к управляющему входу генератора, а входы третьей и четвертой схем -совпадения подключены к вь1ходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их выходы подключены к счетному входу. второго триггера, выходы которого подключены к управляющим входам триггеров синхроколец, о т л и ч а— .ю шийся тем, что, с целью по- . вьппения точности и быстродействия измерений, он дополнительно снабжен двумя измерительными цепями, каждая из которых содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор, управляемый генератор, схему запрета и делитель, причем в каждой измерительной цепи вход фазового дискриминатора подключен к выходу генератора, а управляющий вход схемы запрета — к выходу одновибратора со ответствующего синхрокольца, выход управляемого генератора подключен к вдному из входов блока вьщеления разности частот, с

64551!

15

45

1 11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов жидкости

Известен ультразвуковой расходомер, содержащий две пары обратимых электроакустических преобразователей подключенным к блокам возбуждения и обработки информации1).

Недостатком известного расходомера. является низкая точность измерения °

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковой расходомер, содержащий закрепленные на измерительном участке трубопровода два обратимых электроакустических преобразователя, включенных .в схемы двух синхроколец, каждое из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, формирователя, первой схемы совпадения, генератора, триггера, второй схемы совпадения и одновибратора, а также третью и четвертую схемы совпадения, второй триггер, счетчик импульсов, частотомер и блок выделения разности частот, причем. в каждом синхрокольце второй выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения; второй вход второй схемы совпадения подключен к выходу формирователя, а выход одновибратора— к управляющему входу генератора, кроме того, входы третьей и четвертой . схем совпадения подключены, соответственно, к выходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их первые выходы подключены к входам второго триггера, а вторые — к входам блока выделения разности частот, выходы третьего триггера подключены к управляющим. входам триггеров синхроколец, а вход счетчика импульсов — к второму выходу четвертой схемы совпадения (2), Однако указанный расходомер имеет большую погрешность в точности и низкое быстродействие. Большая погрешность измерения обусловлена наличием задержки запуска синхрокольца при исключении момента совпадений импульсов, приводящих к изменению среднего sa время измерения периода циркуляции, значение погрешности уменьшается с уменьшением величины задержки. Но реально величина задержки должна выбираться исходя из величины времени затухания колебаний пьезокерамики после ее везбуждения до необходимого уровня. В реальных системах время затухания может составлять 50-200 мкс. Низкое быстродействие обусловлено малыми значениями разностной частоты, для точного измерения которой необходимо большое время измерения, что мо— жет привести к дополнительному увеличению погрешности.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой расходомер, содержащий закрепленные на измери— тельном участке трубопровода два обратимых электроакустических преобразователя, включенных в схему двух синхроколец, каждое из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, формирователя, первой схемы совпадения, генератора, триггера, второй схемы совпадения и одновибратора, а также третью и четвертую схемы совпадения, второй триггер и блок выделения разностной час:тоты, причем в каждой синхрокольце .,второй выход триггера подключен к, второму входу первой схемы совпаде,ния, второй вход второй схемы савла дения подключен к выходу формирователя, выход одновибратора — к управляющему входу генератора, а входы третьей и четвертой схем сов— падения подключены к выходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их выходы подключены к счетному входу второго триггера, выходы которого подключены к управляющим входам триггеров синхроколец, дополнительно снабжен двумя измерительными цепями, каждая из которых содержит последовательно соединенные фазовой дискриминатор, управляемый генератор, схему запрета и делитель, причем в каждой измерительной цепи вход фазового дискриминато. ра подключен к выходу генератора, а управляющий вход схемы запрета — к выходу одновибратора соответствующего синхрокольца, при этом выход управляемого генератора подключен к одному из входов блока выделения р as но сти часто т.

На фиг.l показана блок-схема устройства; на фиг.2 — временная ди,аграмма работы.!!64551

3 4

P асходомер состоит из измери- При совпадении во времени импультельного участка трубопровода 1, двух са генератора 4 с импульсом форми— обратимых электроакустических рователя 11 на выходе схемы совпапреобразователей 2 и 3, двух схем дения 19 формируется импульс, пересинхрокольца, включающих генераторы 5 брасывающий триггер 20, работающий

4 и 5, первые схемы совпадения 6 и 7, . в счетном режиме, в другое состоявторые схемы совпадения 8 и 9, фор- ние. Импульсы триггера 20 (фиг.2е) мирователи 10 и ll, усилители 12 и опрокидывают триггер 14 в состояние, 13„ первые триггеры 14 и 15, одновиб- при котором схема совпадения 8 прора р и 7, а также третью 18 10 пускает импульсы формирователя 10 ато ы 16 и 17 и четвертую 19 схемы совпадения, . на одновибратор 16, а схема совпа- . второй триггер 20, фазовые дискрими- дения 6 не пропускает импульсы наторы 21 и 22, делители частоты 23 формирователя 10 на вход генератора и 24, схемы запрета 25 и 26, управ- 4. Одновибратор 16 запускается имляемые генераторы 27 и 28 и блок вы- 15 пульсом схемы совпадения 8 и формиделения разности частот 29. рует импульс длительностью С 2 с

У

2 1 строиство работает следующим об-. (фиг.2ж). Срезом импульса одновибразом. ратора 16 запускается генератор 4, Импульс генератора 4 (фиг.2а) импульс которого возвращает тригпоступает на преобразователь 3, кото- 20 гер 14 в исходное состояние, и раборыи излучает ультразйуковой импульс та синхроколец циклически повторяетпо потоку. Пройдя через измеритель- ся. ную среду, импульс поступает на При отсутствии импульса одновибпреобразователь 2 и усиливается уси- Ратора 16 схема запрета 25 пропуска .лителем 12. Сформированный формиро- 25 eт импульсы управляемого генератора вателем 10 прямоугольный импульс име- 27 (фиг.2в,г) на вход делителя 23, ет длительность 7, (фиг.2б),. большую Фазовый дискриминатор 21 анализирует длительности импульса. генератора 4. относительное временное положение

Фронтом импульса формирователя 10 импульсов поступающих на него с через схему совпадения 6 запускает- 0 генератора 4 и делителя 23 (фиг.2д), ся генератор 4, далее процесс повто- H вырабатывает сигнал управления упряется. Триггер 14 находится в та- Равляемым генератором 27 таким обком состоянии, при котором схема со- разом, что частота на выходе деливпадения 6 пропускает, а схема совпа†. теля 23 равна частоте генератора 7 и дения 8 не.пропускает импульс с фор-, разность фаз этих сигналов постоянмирователя 10. на.

При .исключении момента совпадеИмпульc с генератора 5 (фиг.2з) ния импульс генератора 4, поступаюпоступает на преобразователь 2, ко- щии на один из входов фазового дисторый излучает импульс против пото40 криминатора 21, изменяет скачком ка. Принятый преобразователем 3 им- свое временное положение на велипульс усиливается усилителем 13,фор- IHH7 2(фиг.2а). Импульс длительномируется= формирователем 11 в пря— стью с2, формируемый одновибратором моугольный импульс длительностью, 16 поступает на схемы запрета 25

1.

Э (фиг. 2и) . Фронтом. импульса формиро- запрещая прохождение импульсов

45 вателя 11 через схему совпадения 7 управпяемого генератора 27 (фиг.2в) запускается генератор 5, далее про- на вход делителя 23 в течение дейцесс повторяется, Триггер 15 нахо- ствия импульса, тем самым задержидится в таком состоянии, при кото- вая импульс на выходе делителя 23 ром схема совпадения 7 пропускает,, на величину ь2+Т (фиг. 2д) где 50 о а схема совпадения 9 не пропускает T — период частоты управляемоимпульсы формирователя 11, го генератора 27, уменьшая фаэовое

rIpH движении среды через преобра- Рассогласование до величины +Т Ccl . а зователь расхода. частоты циркуля- Второе синхрокольцо работает ций в синхрокольцах будут отличать55 аналогичным образом при реверсиро-, . ся на величину дй, пропорциональную вании потока. Сигналы с управля— скорости движения измеряемой сре- емых генераторов 27 и 28 поступа/ ды V, ют на блок выделения разностной

3 1 частоты 29, на выходе которого фор- мируется частота, пропорциональ— ная расходу жидкости.

Повышение быстродействия расходомера обеспечивается преобразовани— ем малых значений разности частот, пропорциональной расходу и требую164551 щей большого времени для точного ее измерения, в разностную частоту в

К раз большую, Повышение точности достигается за счгт исключения ошиб5 ки формирования среднего периода циркуляции, обусловленного введением задержки запуска в момент исключения совпадения импульсов.

Фиг. 1

1164551

1с О c4- % Ф М: е» Ъ %

Составитель Н.Бурбело

Редактор К.Волощук Техред O.Неце Корр ек тор В . Гир няк

Заказ 4178/38 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