Устройство для градуировки ультразвуковых расходомеров

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для измерения расхода жидкости . Целью изобретения является повышение точности градуировки за счет исключения систематической погрешности измерения. Устройство содержит преобразователь 1 расхода,- состоящий из двух электроакустических преобразователей 2 и 3. Переключатель 5 направления измерения направляет излучение по потоку или против него. Устройство работает в двух режимах Из- .мерение и Градуировка. В случае работы в режиме Измерение обеспечивается постоянство времени задержки сигналов в блоке 8 управляемой задержки . В режиме Градуировка с помощью переключателя 10 осуществляются дискретное изменение времени задержки и контроль периода повторения сигналов в цепи с помощью периодомера. Блок 8 управляемой задержки состоит из генератора ударного возбуждения с отрицательной обратной связью, в которую включены дифференциальный усилитель, линия задержки, линия с изменяемым временем задержки и переключатель времени задержки. 2 ил, № ff с (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

Ш4 С 01 Р 25/00

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТЧРЦТИЯМ

ПРИ П НТ СССР (21) 4068228/31 — 10 (22) 27.02.87 (46) 28.,02. 89. Бюл, Н - 8 (71) Московский энергетический институт (72) В.Д.Глушнев, Б.В.Чашкин

H В.A Миэюкин (53) 681.121(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР

М 901828, кл. 0 01 F 1/66, 1980.

Заявка Р 3987066/24-10, кл. C 01 Р 25/00, 1985. (54) УСТ3?ОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВАЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для измерения расхода жидкос" ти. Целью изобретения является повышение точности градуировки за счет исключения систематической погрешности измерения ° Устройство содержит

„„SU„„3462114 А1 преобразователь 1 расхода, состоящий из двух электроакустических преобразователей 2 и 3. Переключатель 5 направления измерения направляет излучение по потоку или против него. Устройство работает в двух режимах "Из.мерение" и "Градуировка". В случае работы в режиме "Измерение" обеспечивается постоянство времени задержки сигналов в блоке 8 управляемой задержки. В режиме "Градуировка" с помощью переключателя 10 осуществляются дискретное изменение времени задержки и контроль периода повторения сигналов в цепи с помощью периодомера. Блок 8 управляемой задержки сосФ тоит из генератора ударного возбуждения с отрицательной обратной связью, в которую включены дифференциальный усилитель, линия ежиержни, линия с С изменяемым временем задержки и переключатель времени задержки. 2 ил.

1462114

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано различных областях народного хозяйства для градуировки расходомеров жидкости.

Цель изобретения — повышение точ1 ности градуировки за счет исключения систематической погрешности измерения. 10

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для градуировки; на фиг.2— лок-схема блока управляемой заj держки.

Ф

Устройство содержит преобразователь 1 расхода, состоящий из двух электроакустических преобразователей и 3, установленных на подводящем трубопроводе 4, переключателя 5 направления излучения, формирователя 6 импульсов и генератора 7, блок 8 управляемой задержки, блок 9 управлейия, переключатель 10, периодомер 11 и выходное устройство 12, а также источник 13 постоянного напряжения, к 25 которому подключен второй вход переключателя 10.

Блок 8 управляемой задержки содержит генератор 14 ударного возбужде" йия, выполненный по схеме с запаздывающей отрицательной обратной связью и состоящей из дифференциального усилителя 15, линии 16 задержки, линии

17 с изменяемым временем задержки и переключателя 18 времени задержки, счетчик 19 импульсов и переключатель

20 режима работы. Для контроля .разности времени задержки к выходу блока 8 управляемой задержки подключен периодомер 11.

Устройство работает в двух ре-. жимах.

В режиме "Измерение" переключатель 10 находится .во втором или третьем положении. При этом, на управляющий вход устройства 8 управляемой задержки подается либо постоянное напряжение (сигнал логической "1") либо нулевое напряжение (сигнал логического "0"), которые в процессе измерения остаются неизменными и обеспечивают постоянство времени задержки сигналов в блоке 8 задержки.

В режиме Градуировка" управляющий вход блока 8 задержки с помощью переключателя 10 соединен с выходом блока управления 9, В режиме "Измерение" устройство работает следующим образом.

Т вЂ” — ----.-- — — -+ t +t +t + и (C-Чзхп9) cose

6 7 8 где Т,-,Т вЂ” периоды следования импульсов на входе генератора 7; — диаметр трубопровода; — скорость и угол распространения ультразвука в жидкости — скорость жидкости; †.время распрбстранения ультразвука в стенках трубопровода 4;

D 9

V ст задержка импульсов в электроакустических преобразователях 2 и 3 при их распространении по потоку и против потока жидкости; задержка, импульсов в переключателе 5, излучаемых по потоку и против потока жидкости; задержка импульсов соответственно в формирова; теле 6, блоке 8 управляе,мой задержки и генераторе 7. периодов Т и Т, пропорскорости и расходу жидкос5 51, t,ts

Разность циональная

Под действием импульса, вырабатываемого первоначально генератором 7, в устройстве возникает циркулирование импульсов по цепи: переключатель

5 направления излучения, электрические пребразователи 2 и 3, переключатель 5, формирователь 6, блок 8 управляемой задержки, генератор 7 импульсов, работающий в синхронизируемом режиме, и т.д. Направление распространения зондирующих импульсов в первичном преобразователе 3 определяется состоянием переключателя 5, управляемого сигналами с блока управленйя 9. Периоды следования импульсов по потоку и против потока жидкости зависит от времени распространения зондирующих сигналов в преобразователе 1 расхода и времени задержки в электронных элементах расходомера

Т -- — — —.------ + t +t +t + (C+Vsin8) cos8 ст

+ ч 8

1462114 ти, измеряется выходным устройством 12

=K(T -T ) K(--- -V+At +4t )+

2Dtg8 вы — у . а

+XI) (2) а э-т 2-» 5 52 я где Т „;„ — показание расходомера;

K — - коэффициент преобразования выходного устройства 12;

5tц — величина асимметрии преобразователя 1 расхода, вы" званная неидентичностью преобразователей 2,3, а также шумовыми сигналами;

ht — величина асимметрии пере5 ключателя 5, вызванная неидентичностью условий прохождения через него разнонаправленных сигналов;

h,I — - погрешность выходного устройства 12.

Три последних члена в выражении (2) являются погрешностью измерения рас-. ходомера.

Для осуществления коррекции результата измерения расходомер переводят в режим "Градуировка" и устанавливают расход. жидкости в трубопроводе равным нулю, например, перекрывают трубопровод с помощью вентилей, . а переключатель 10 устанавливают в первое положение. В этом режиме время задержки импульсов в блоке управляемой задержки 8 зависит от направления излучения зондирующего сигнала: если на выходе блока управления 9 сигнал логического "0" (зондирующий сигнал излучается по потоку), задержка импульса меньше, чем при подаче сигнала логической "1".

Таким образом, с помощью блока управляемой задержки моделируется воздействие движущейся жидкости на период циркулирования импульсов в преобразователе 1 расхода, и при соответствующем выборе параметров блока

8, создаваемая им разность задержки может быть, пересчитана в эквивалентное значение скорости жидкости в трубопроводе !

7 =йа, 2i (t -t )02 (3)

2Dtg 8 где Vö — имитируемое значение скорости жидкости ,t>, — время задержки в блоке 8 соответственно для импульсов, излучаемых против потока жидкбсти и по потоку.

Оператор вручную изменяет время

5 задержки t и, снимая соответствующие ему показания расходомера, определяет градуировочную характеристику расходомера, по которой затем вычисляется систематическая погрешность в различных точках шкалы выл f (V ) (4) где f(V ) — зависимость показаний ч расходомера от имитируе15 мой скорости жидкости

I (градуировочная характеристика);

Ывы„ — систематическая погрешность расходомера;

20 К вЂ” номинальный коэффициент преобразования расходомера (паспортное значение).

Вычитая из полученных ранее (или

25 после градуировки) результатов измерения систематическую погрешность

hI „, получаем скорректированный результат измерения повышенной точ-. . ности.

Блок 8 управляемой задержки работает следующим образом.

В момент поступления на установочный "R",счетчика 19 входного импульса, он устанавливается в нуле-. вое состояние. При этом, снимается

35 напряжение блокировки с генератора.

14 ударного возбуждения, который со строго определенной фазы начинает вырабатывать импульсное напряжение, поступающее на счетный вход счетчика 19, ймпульс9в ° IIocpze поступления m-импульсов на его выходе образуется положительный перепад напряжения, который является выходным

45 .сигналом и задержан относительно входного импульса на время

С -(ш+1) tÄ +t „, q где ш — емкость счетчика, ш=1,2 ° ° °,;

1 — дробное число, учитывающее начальную фазу колебаний генератора 14 ударного возбуждения; йв,,t. — - период колебаний генеРатоРа ударного возбуждения для управляющего сигнала равного логическому "0" и логической и 111 °

14 6

5 14621

t,, — время задержки распространения сигнала в счетчике 19.

Одновременно напряжение с выхода счетчика 19 импульсов через переклюб чатель 20 режима работы подается на блокирующий вход генератора 14 ударного возбуждения и генерация импульсов прекращается до прихода следующего входного импульса. 10

Для калибровки блока 8 управляемой задержки с помощью переключателя 20 на блокирующий -вход генерато.— ра 14 подают нулевой потенциал и генератор 14 начинает вырабатывать непрерывную последовательность импульсов с периодом повторения, зависящим от управляющего сигнала и равным t и . Измеряя периоды следования импульсов периодомером 11, определяют разность времен задержки ь t, =(m+1) („-t„) (6) I

Для обеспечения стабильности и однозначности начальной фазы колеба- 26 ний и числа 1 генератор 14 ударного возбуждения выполнен по схеме с за паздывающей отрицательной обратной связью. Его начальная фаза строго равна нулю, если отсчет вести от отрицательного фронта, и равна 1 при отсче.те фазы от положительного фронта. Поэтому, если счетчик 19 по счетному входу реагирует на отрицательный фронт, значение 1 в выражении (6) равно ну35 лю, в противном случае 1=0,5.

Управление периодом генерации и временем задержки импульсов осуществляется при подаче управляющего сигнала на переключатель 18, который

40 коммутирует выходы линии 16 и 17 за.держки. Изменением времени задержки линии 17 задержки создают необходи мую для градуировки разность времен задержки.

Устройство позволяет оперативно, беэ применения дорогостоящих расходомерных установок и образцовых средств измерения расхода определить метрологическую исправность расходомера. формула изобретения

1. Устройство для градуировки ультразвуковых расходомеров., содержащее первичный преобразователь расхода, включающий два электроакустических преобразователя, установленных на трубопроводе и подключенных через переключатель направления излученйя к формирователю импульсов и генератору, блок управляемой задержки, включенный между выходом .Формирователя импульсов и входом генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности градуировки за счет исключения систематической погрешности, в, него дойолнительно введены периодомер„ переключатель режимов и блок управпения, причем вход периодомера подключен к выходу блока управляемой задержки, вход управления которой соединен с выходом переключателя режимов, его первый .х вход соединен с выходом блока управления и входом переключателя направ пения излучателя, а второй и третий входы- — с источником постоянного напряжения, при этом, вход блока управления подключен к вмходу Формирователя.

2. Устройство по и. 1, о. т л и .ч а ю щ е е с я тем, что блок управляемой задержки выполнен в виде последовательно соединенных генератора ударного возбуждения, счетчика и переключателя, выход которого соединен с входом генератора ударного возбуждения.

1462114

Филя

Составитель Н.Бурбело

Техред А.Кравчук Корректор B,Ãèðíÿê

Редактор И.Сегляник

Заказ 662/37 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101