Ультразвуковой расходомер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности при измерении неоднородного потока. При движении среды через преобразователь расхода частота циркуляций в синхрокольцах будет отличаться на величину ΔF. При наличии посторонних включений в потоке и срыве автоциркуляции в расходомере восстанавливается процесс циркуляции путем подачи синхронизирующего импульса на вход генератора 4 с выхода делителя 23 через блок 30 задержки, элемент 32 ИЛИ и одновибратор 34. Этот импульс поступает вместо отсутствующего с выхода схемы 6 совпадения и заменяет его по функциональному назначению. Разность во времени между ними равна длительности времени задержки T<SB POS="POST">з</SB> блока 30 задержки и может быть предельно малой. Сигнал сбоя с выхода триггера 40 устанавливает частотомер в нулевое состояние и запрещает счет до окончания сигнала сбоя. При восстановлении автоциркуляции за счет поступления информации с выхода формирователя 10 на второй вход триггера 40 сигнал сбоя снимается. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 0 01 F 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1164551 (21) 4149586/24-10 (22) 21..11.86 (46) 23.12.89.Бюл. 1) 47 (71) Проектно-конструкторский и технологический институт "Водоавтоматика и метрология" (72) Е.А.Эдель, Х.С.Тян, О.В.Маевский

Г.Я.Зименс и E.Н.Михеев

) (53) 681.121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1164551, кл. r, 01 Р 1/66, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов. Целью изобретения является повынение помехоустойчивости и надежности при измерении неоднородÄÄSUÄÄ 1530916 A 2

2 ного потока. При движении среды через преобразователь расхода частота циркуляций в синхрокольцах будет отличаться на величину d f. При наличии посторонних включений в потоке и срыве автоциркуляции в расходомере восстанавливается процесс циркуляции путем подачи синхронизирующего импульса на вход генератора 4 с выхода делителя 23 через блок 30 задержки, элемент ИЛИ 32 и одновибратор 34.

Этот импульс поступает вместо отсутстуюцего с выхода схемы 6 совпадения и заменяет его по функциональному назначению. Разность во времени между ними равна длительности времени задермси Т блока 30 задержки и мо3 жет быть предельно малой. Сигнал сбоя с выхода триггера 40 устанавливает частотомер в нулевое состояние и зап-, 1530916 рещает счет до окончания сигнала сбоя. Лри восстановлении автоциркуляции за счет поступления информации

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов и является усовершенствованием изобретения ио авт.св.

М 1164551.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и надежности работы ультразвукового расхадомера при измерении расхода неоднородного пото-.

На Аиг.1 приведена структурная схема ультразвукового расходомера; на *иг.2 — структурная схема частотомера.

Ультразвуковой расходомер состоит иэ измерительного участка 1, двух обратимых электроакустических преобразователей 2 и 3, двух схем синхрокольца, включающих генераторы 4 и 5, первые схемы 6 и 7 совпадения, вто30 рые схемы 8 и 9 совпадения, формирователи 10 и 11, усилители 12 и 13, первые триггеры 14 и 1 5, первые одновибраторы 16 и 17, а также третью 18 и четвертую 19 схемы совпадения, второй триггер 20, фазовые дискриминаторы

21 и 22, первые делители 23 и 24 частоты, схемы 25 и 26 загрета, управляемые генераторы 27 и 28, блок 29 выделения разности частот.

В каждое синхрокольцо введены бло40 ки 30 и 31 задержки, первые элементы

ИЛИ 32 и 33, вторые одновибраторы 34 и 35, пятые схемы 36 и 37 совпадения, вторые делители 38 и 39, третьи 45 триггеры 40 и 41, выходы последних объединены элементом ИЛИ 42. К первой

43 и второй 44 выходным клеммам ультразвукового расходомера подключен частотомер 45, который содержит (фиг.2) таймер 46 (выполненный, например в

50 виде синхронизируемого автогенерато-. ра, синхровход которого подключен к входу таймера 46), элемент ИЛИ 47, счетчик 48, дешифратор 49 и индикатор 50.

S5

К первой выходной клемме 43 ультразвукового расходомера может быть подключен сигнализатор (не показан) с выхода формирователя 10 на второй вход триггера 40 сигнал сбоя снимается. 1 э.п.ф-лы, 2 ил. световой (например, светодиод) или звуковой (например, звонок)

Расходомер работает следующим образом.

Импульс генератора 4 поступает на преобразователь 3, который излучает ультразвуковой импульс по потоку.

Пройдя через измерительную среду, импульс поступает на преобразователь

2 и усиливается усилителем 12. Фронтом импульса фррмирователя 10 через схему 6 совпадения, элемент ИЛИ 32 и одновибратор 34 запускается генератор

4, далее процесс повторяется. Триггер 14 находится в таком состоянии, при котором схема 6 совпадения пропускает, а схема 8 совпадения не пропускает импульс с формирователя 10.

Импульс с генератора 5 поступает на преобразователь 2, который излучает импульс против потока. Принятый преобразователем. 3 импульс усиливается усилителем 13, формируется формирователем 11 в прямоугольный импульс. Фронтом импульса формирователя 11 через схему 7 совпадения, элемент ИЛИ 33 и одновибратор 35 запускается генератор 5, далее процесс повторяется. Триггер 15 находится в таком состоянии, при котором схема

7 совпадения пропускает, а схема 9 совпадения не пропускает импульсы формирователя II. При движении среды через преобразователь расхода частоты циркуляций в синхрокольцах будут отличаться на величину и f.

При совпадении во времени импульса генератора 4 с импульсом формирователя 1 1 на выходе схемы 19 совпадения формируется импульс, перебрасывающий триггер 20, работающий в счетном режиме, а другое состояние. Импульсы триггера 20 опрокидывают триггер 14 в состояние, при котором схема 8 совпадения пропускает импульсы формирователя 10 на одновибратор 16, а схема 6 совпадения не пропускает импульсы формирователя 10 на вход генератора 4. Одновибратор 16 запускается импульсом схемы 8 совпа1530916

5 дения и формирует импульс. Срезом импульса одновибратора 16 запускается генератор 4, импульс которого возвращает триггер 14 в исходное состояние, и работа синхроколец цик лически повторяется.

При отсутствии импульса одновибратора 16 схема 25 запрета пропускает импульсы управляемого генератора

27 на вход делителя 23 ° Фазовый диск10 риминатор 21 анализирует относительное временное положение импульсов, поступающих на него с генератора 4 и делителя 23, и вырабатывает сигнал

15 управления, управляемый генератором

27 таким образом, что частота на выходе делителя 23 равна частоте гене-. ратора 7, а разность фаз этих сигналов постоянна. 20

Б случае наличия пострронних вклю-, чений в измеряемом потоке и срыве автоциркуляции из-эа этого в цепи синхроколец в ультразвуковом расходомере происходят следующие 25 процессы.

Восстанавливается процесс циркуляции путем подачи синхронизирующего импульса на вход генератора 4 с выхода делителя 23 через блок 30 saдержки, элемент ИЛИ 32 и одновибра тор 34. Этот импульс поступает вместо отсутствующего с выхода схемы 6 совпадения и заменяет его по функциональному назначению. Причем разность во времени между ними (в остальном эти импульсы идентичны) равна длительности времени задержки

Т> блока 30 задержки и может быть предельно малой, так как она выбирается и определяется в основном дли40 тельностью импульса генератора 4.

Таким образом, искусственно созданная автоциркуляция имеет период, максимально приближенной к периоду нор- мального процесса автоциркуляции (отличие на величину задержки Т бло3 ка 30 задержки). При отсутствии сбоев иэ-за посторонних включений импульс на выходе блока 30 задержки (и соответственно на выходе элемента

КПИ 32) также формируется, но он не воспринимается одновибратором 34, так как последний запускается импульсом беэ задержки (т.е. раньше на время

Т ), а длительность его импульса выбирается превышающей Т (во время генерирования импульса одновибратор не реагирует на входные сигналы).

Схемой 36 совпадения контролируется процесс автоциркуляции и в случае

его сбря (т.е. при возникновении искусственного процесса автоциркуляции) на выходе формируется сигнал, так как при этом совпадают сигналы на ее входе (генератор 4 запускается по переднему фронту импульса одновибратора

34). В случае отсутствия второго делителя 38 триггер 40 сразу устанавливается в состояние, соответствую= щее срыву автоциркуляции. Сигнал с его выхода через второй элемент

ИЛИ 42 поступает на выход 43 устрой" ства. При наличии второго делителя

38 сигнал на входе и соответственно на выходе триггера 40 задерживается иа соответствующее коэффициенту деления второго делителя 38 число К пе", риодов искусственной автоциркуляции что в ряде случаев (например, при допуске погрешности измерения в К

Тз мкс) необходимо. Сигнал сбоя на выходе триггера 40 снимается при восстановлении автоциркуляции за счет поступления об этом информации с выхода формирователя 10 на второй вход триггера 40. Сигнал сбоя с выхода три триггера 40 устанавливает частотомер

45 в нулевое состояние и запрещает счет до окончания сигнала сбоя. Этот же сигнал может быть подан на сигнализатор (не показан) о срыве автоциркуляции или использован в иных устройствах (например, обработки информации), подключаемых к выходным клеммам 43 и 44 ультразвукового расходомера.

Второе синхрокольцо работает аналогичным образом при реверсировании потока.

Сигналы с управляемых генераторов

27 и 28 поступают на блок 29 выделе-. ния разностной частоты, на выходе которого формируется частота, пропорциональная расходу жидкости и измеряемая частотомером 45.

Частотомер работает следующим образом.

Счетчик 48 ведет счет импульсов, поступающих на второй вход частотомера 45. Таймер (Т) 46 периодически формирует время счета, например, 1 с (время счета равно паузе между им пульсами Т 46). Ло переднему фронту импульса Т 46 дешифратор 49 запоминает информацию на вл ходе счетчика

48, индикатор 50 ее индицирует, а по

1530916 срезу импульса Т 46 счетчик 48 начинает отсчет с нуля (так как первый вход счетчика 48 — вкод установки нуля) новой последовательности импульсов. При поступлении на первый вход частотомера 45 сигнала сбоя, запрещающего отсчет импульсов, счетчик 48 устанавливается этим сигналом в нулевое положение. Т 46 эатор!

О маживается (останавливается ), стробируя дени*ратор 49, что приводит к индикации кода нуля на выходе. При снятии сигнала сбоя с первого входа частотомера 45 процесс периодического отсчета числа входных импульсов на втором входе частотомера 45, т.е. измерение их частоты, возобновляется (восстанавливается), так как T 46 переходит в режим автогенератора.

В качестве дешифратора 49 может быть использованна микросхема К

Kl76ÈÄ2, а в качестве индикатора 50— индикатор типа МВЗ. 25

Таким образом, частотомер 45 производит измерение разностной частоты, пропорциональной расходу жидкости, исключая при этом ошибочный результат измерения при возникновении 30 сбоев н цепи синхроколец.

Использование предлагаемого расходомера позвопяет повысить достоверность и точность измерения рас35 хода жидкостей,и газов за счет исключения ошибочных результатов и за счет искусственнога поддержания автоциркуляции в цепи аинхроколец в моменты ее сбоев с час.тотой, максимально приближенной к,частоте естественной автоциркуляции„.что дает минимальную погрешность и.отклонение от реального значения, расхода неоднородного потока.

При этом при необходимости более точного измерения расхода имеется возможность иолцого исключения приближенных результатов измерения и использование только результатов из50 мерения при o Tcv TL TRHH cáîåí (ири

ИСКЛЮЧЕИИИ TOP>v ДЕЛИтЕЛЕй ИЛИ РЕгулировки их кожЫициента деления) Применение предлагаемого расходомера, например, в мелиорации позволяет вести более точный учет поливной

1 воды, за счет чего добиться ее экономии и орошения дополнительных площадей, что дает значительный экономич е ск ий эЛфек т.

4 ормула изобретения

1.ультразвуковый расходомер, по авт.св. Р 1164551 о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности при измерении расхода неоднородного потока, в него в каждую схему введены синхрокольца, последовательно соединенные блок задержки, первый элемент ИЛИ и второй одновибратор, а также последовательно соединенные пятая схема совпадения, второй делитель и третий триггер, причем вход блока задержки каждой схемы синхрокольца подключен к выходу соответствующего первого делителя, второй вход первого элемента ИЛИ вЂ” к выходу соответствующей первой схемы совпадения, а выход второго одновибратс™. ра — к входу соответствующего генератора, вмоды пятой схемы совпадения подключены к выходу соответствующего блок.- задержки и входу фазового дискриминатора, а второй вход третьего триггера подключен к выходу соответствующей второй схемы совпадения, при этом выходы третьих триггеров обоих синхроколец подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом устройства.

2. Расходомер по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен частотомером, выполненньак в виде последовательно соединенных таймера, элемента ИЛИ, счетчика, дешифратора и индикатора, причем вход таймера и второй вход элемента ИЛИ подключены к второму выкоду устройства, первый выход которого подключен к второму входу счетчика, а второй вход дешифратора подключен к выходу таймера.

1530916

Л )юАФУс 43

g лмюВ ю 44

Составитель Н.Бурбело

Редактор А.Мотыль Техред Л.Сердюкова . Корректор р

С. Че ни

Заказ 7942/41 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", r Ужгород, ул. Гагарина, 101