Ультразвуковой расходомер

 

Изобретение предназначено для измерения расхода жидких сред, транспортируемых по трубопроводам, и позволяет повысить надежность измерения расходомера. Временной интервал между п-м импульсом, фиксирующим момент достижения понижающимся напряжением заданного уровня, преобразуется преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды. При сбоях в работе на выходе элемента И логической схемы 22, соединенного с соответствующей линией задержки 9, 10 и 19, сохранится высокий уровень. Импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерения, поступивщий с выхода формирователя 7 через вход этого элемента И, установит линию задержки 19 в состояние задержки на время, по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс. Стробирования зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не будет восстановлен их прием по потоку и против него. 2 ил. $ (Л fc./ ND 1 00 СП 00 |

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 G 01 F 1/66

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818439/24-10 (22) 03.12.84 (46) 23.12.86. Бюл. № 47 (71) Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) В. Г. Корольков, Л. Н. Шутенко, М. С. Золотов, В. Я. Самокиш и А. Я. Брацун (53) 681.121 (088.8) (56) Заявка Японии № 54-43066, кл. G 01 F 1/66, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1034726, кл. G 01 F I/66, 1981. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение предназначено для измерения расхода жидких сред, транспортируемых по трубопроводам, и позволяет повысить надежность измерения расходомера. Временной интервал между п-м импульсом, фикси.ЯО 1278587 А1 рующим момент достижения понижающимся напряжением заданного уровня, преобразуется преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды. При сбоях в работе на выходе элемента И логической схемы 22, соединенного с соответствующей линией задержки 9, 10 и 19, сохранится высокий уровень. Импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерения, поступивший с выхода формирователя 7 через вход этого элемента И, установит линию задержки 19 в состояние задержки на время, по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс. Стробирования зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не будет восстановлен их прием по потоку и против него. 2 ил.

1278587

2Лт <(At, 15

;)5

ЗО

Изобретение относится к технике измерения и предназначено для измерения расхода жидких сред, транспортируемых по трубоп ровода.м.

Цель изобретения — повышение надежности измерения расходомера за счет сокращения длительности стробирующих импульсов до значения удвоенной длительности принимаемых из потока сигналов.

На фиг.l показана функциональная схема расходомера; на фиг.2 — времяимпульсная диаграмма стробирования принимаемых сигналов по потоку и против него.

Устройство содержит электроакустический тракт 1 с обратимыми электроакустическими преобразователями 2 и 3, установленным:и на противопложных стенках трубопровода, электронный переключатель 4, генератор 5 возбуждения, счетчик 6, первый формирователь 7 синхроимпульсов, двухканальную схему 8 стробирования, первую 9 и вторую 10 линии задержки, первый 11 и второй 12 формирователи строб-импульсов, ключи 13 и 14, приемные усилители 15 и 16, оперативное запоминающее устройство 17, цифровой преобразователь 18 многовенного расхода, третью линию 19 задержки, триггер 20, формирователь 21 строб-импульсов, схему 2И вЂ” 2ИЛИ 22, ячейки 23 — 26 памяти оперативного запоминающего устройства 17.

Расходомер работает следующим образом.

Сигналы, излученные по и против потока в измерительном канале ультразвукового расходомера и принятые обратимыми преобразователями, стробируются импульсами, длительность которых At = t — ti, где ti и 4— время распространения ультразвукового импульса в направлении по и против потока соответственно. Длительность At выбрана с учетом упреждения на прием и на случай запаздывания от возможного изменения скорости ультразвука в среде по длине базы измерения (в пределах временных значе ний распространения от 1, - до 1 - ) по причине воздействия на скорость С температуры контролируемой среды, ее химического состава, скорости потока V, поэтому длительность строб-импульсов во много раз превышает длительность принимаемых сигналов.

В результате, в процессе действия стробимрульса в измерительную схему наряду с полезными сигналами проходят сигналы акустических помех, вызывая сбои в работе расходомера.

Чтобы повысить помехозащищенность процесса измерения от акустических помех, необходимо длительность стробирующих импульсов At сократить в такой мере, чтобы приблизить к удвоенной длительности 2Лт принимаемых из потока сигналов, обеспечив при этом уверенный прием последних во всем диапазоне измерения скорости С распространения акустических волн.

С этой целью в ультразвуковом расходомере прием первых сигналов, излученных акустических волн в поток, и прием сигналов в случаях сбоев в работе расходомера стробируются импульсами большой длительности а во всех последующих измерениях принимаемые сигналы стробируются импульсами малой длительности что обеспечивает высокую помехозащищенность процесса измерения. .Малая длительность строб-импульсов обеспечена за счет следящего стробирования. Осуществляется это следующим образом.

В исходном состоянии на первых входах ключей 13 и 14 (фиг.1) — низкие уровни, что соответствует закрытому состоянию последних, оперативное запоминающее устройство 17 и цифровой преобразователь 18 мгновенного расхода — в состоянии покоя, триггер 20 — в состоянии логического 0, а поэтому с его единичного выхода на установочном входе третьей линии 19 задержки, соединенным с выходом триггера, действует низкий уровень, последняя закрыта. На первых входах элемента И логической схемы 22 с потенциальных выходов линии задержек 9 и !Π— высокие уровни, последняя активна.

В момент времени t, после установки схемы в состояние <Измерение», и-й импульс, поступивший с выхода формирователя 7 на установочный вход триггера 20, устанавливает последний в состояние логической «1».

Кроме того, этот импульс устанавливает две ячейки, например 23 и 24, оперативного запоминающего устройства 17 в состояние готовности накопления потенциалов. С выхода триггера 20 на одном из установочных входов линии 19 задержки появляется высокий уровень. Тогда первый импульс начала посылки акустических волн с выхода логической схемы 2И-2 ИЛИ поступает на другой установочный вход линии задержки 19 и изменяет состояние последней на время 1ь которое является мин для всех случаев распространения акустических волн по длине базы измерения. По истечении времени ti линия задержки 19 вновь принимает предыдущее состояние, а задержанный импульс с ее выхода поступает на вход формирователя 21.

С выхода формирователя сформированный стробирующий импульс длительностью

At устанавливает ключи 13 и 14 в состояние проводимости.

1278587

tQ 13 + (4 М

Формула изобретения

В процессе действия строб-импульсов сигналы акустических волн, принятые из потока электроакустическими преобразователями 2 и 3, преобразованные в электрические, усиленные и сформированные приемными усилителями 15 и 16 через открытые ключи 13 и 14 устанавливают линии 9 и 10 задержки в состояние задержки на время где 1з — временной интервал предыдущего измерения, начало которого отображается сигналами, принятыми из потока, а конец— импульсами начала посылки акустических волн последующего измерения (фиг.2, в и с);

t4 — временной интервал последующего измерения, начало которого отображается импульсами начала посылки акустических волн, а конец — сигналами, принятыми из потока (фиг.2, в и а);

t4 — Лт — мин временной интервал возможного приема сигналов из потока в каждом следующем измерении.

В течение времени to нахождения линий задержки 9 и 10 в состоянии задержки принятых сигналов, с их потенциальных выходов на входах элементов И логической схемы 22 действуют низкие уровни. Схема закрыта, поэтому последняя сигналы начала посылки акустических волн не пропускает.

Кроме того сигнал, принятый по потоку, устанавливает две ячейки, например, 23 и 24 оперативного запоминающего устройства 17 в состояние накопления потенциалов, а сигнал, принятый против потока, устанавливает эти ячейки в состояние хранения накопленных потенциалов. По истечении времени to, начало которого исчисляется с момента приема сигналов из потока в предыдущем измерении (фиг.2, в и с) линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые переводят формирователи 11 и 12 в состояние формирования строб-импульсов, длительностью

2Лт = (t4 + Лт) — (t4 — Лт), высокие уровни которых устанавливают ключи 12 и 14 в состояние проводимости. В моменты действия этих строб-импульсов сигналы акустических волн, принятые из потока электроакустическими преобразователями 2 и 3, преобразованные в электрические усиленные и сформированные приемными усилителями 15 и 16, через электронные ключи

13 и 14 вновь устанавливают линии задержки 9 и 10 в состояние их задержки на время to, при этом сигнал, принятый по потоку, опять устанавливает две ячейки оперативного запоминающего устройства в состояние накопления потенциалов, а сигнал, принятый против потока, устанавливает эти ,ячейки в состояние хранения накопленного

35 потенцила. По истечении времени to, линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые переводят формирователи 11 и 12 в состояние формирования строб-импульсов, длительностью 2Лт, т. е. процесс стробирования принимаемых сигналов повторяется в каждом периоде измерения..

3а п измерений и-й импульс начала посылки акустических волн с выхода формирователя 7 синхроимпульсов подтверждает состояние триггера 20 и ставит две ячейки запоминающего устройства 17 в состояние накопления потенциалов, а две ячейки, накопившие потенциал за временной интервал, заключенный между двумя и-ми импульсами, в состояние его понижения до заданного уровня. Временной интервал между п-м импульсом, фиксирующим момент достижения понижающимся напряжением заданного уровня, преобразуется цифровым преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды.

В случаях сбоев в работе расходомера, например, нет импульса по потоку, на входе элемента И логической схемы 22, соединенного с потенциальным выходом соответствующей линии задержки, сохраняется высокий уровень. Тогда импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерения, поступивший с выхода формирователя 7 через второй вход этого элемента И, устанавливает линию 19 задержки в состояние задержки на время ti, по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс, длительностью М, причем

At )) 2Лт, т. е. в случае сбоев в работе расходомера, стробирования зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не восстановлен их прием по потоку и против него.

Ультразвуковой расходомер, содержащий два обратимых электроакустических преобразователя, установленных на противоположных стенках трубопровода, возбуждающий генератор, через счетчик подключенный к одному из входов формирователя синхроимпульсов, двухканальную схему стробирования, каждый канал которой содержит последовательно соединенные линию задержки, формирователь строб-импульсов, ключ и усилитель, оперативное запоминающее устройство, входы которого подключены к двухканальной схеме стробирования и первому выходу формирователя синхроимпульсов, а выход — к цифровому преобразователю мгновенного расхода, выход которого является выходом расходомера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений, в него введены третья линия задерж1278587

4Ъс. Г

Составитель Н. Бурбело

Техред И. Верес Корректор М. Демннк

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал l1F1I1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Бланар

Заказ 68! 9/34 ки, подкл1оченная выходом к третьему формирователю строб-импульсов, триггер и схема 2И-2ИЛИ, причем выходы элементов И схемы 2И-2ИЛИ подключены, соответственно, к потенциальным выходам линий задержки двухканальной схемы стробирования и первому выходу формирователя синхроимпульсов, выход схемы 2И-2ИЛИ подключен к одному из входов третьей линии задержки, второй вход которой подключен к выходу триггера, вход триггера подключен к первому выходу формирователя синхроимпульсов, выходы третьего формирователя строб-импульсов подключены к первым входам ключей двухканальной схемы стробирования, а их выходы — к входам линий задержки соответствующих каналов и входам оперативного запоминающего устройства, при этом обратимые электроакустические преобразователи соединены с входами усилителей двухканальной схемы стробирования, а через электронный переключатель — с первыми двумя выходами возбуждающего генератора, третий выход которого подключен непосредственно к входу формирователя синхроимпульсов.