Способ и устройство для обнаружения неисправности ультразвукового расходомера

 

Измеряют аналоговый приемный сигнал V_IN на выходе преобразователя, сравнивают величину V_IN с заранее определенной величиной V_REF, запоминают пиковое напряжение V_PK приемного сигнала V_IN. Формируют аварийный сигнал V_AL, когда V_PK становится меньше заранее определенной контрольной величины V_REF. Определяют пороговое напряжение V_TH, пропорциональное пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала. Сравнивают V_IN с пороговым напряжением V_TH и формируют обработанный выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда V_IN превышает V_TH, и во втором режиме, когда V_IN меньше V_TH. Устройство для реализации способа содержит схему обработки приемного сигнала V_TH, включающую селектор и компаратор и выполненную в аналоговом или цифровом исполнении. Изобретения обеспечивают выдачу пользователю предупредительного аварийного сигнала загрязнения или износа расходомера до прекращения поступления сигналов V_IN на выходе преобразователя. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение касается способа и устройства для обнаружения неисправности, такой как загрязнение или износ расходомера, содержащего по меньшей мэре один преобразователь, позволяющего также генерировать обработанный сигнал на основе аналогового сигнала, выдаваемого указанным преобразователем.

Для измерения расхода текучей среды, такой как газ или вода, можно применять ультразвуковые расходомеры. Такие расходомеры обычно содержат два ультразвуковых преобразователя, устанавливаемых в потоке текучей среды. Преобразователи поочередно используются как излучатели и приемники. Для измерения времени распространения ультразвуковой волны между двумя преобразователями применяют известный метод возбуждения излучателя при помощи возбуждающего импульса. Этот импульс вызывает излучение преобразователем-излучателем ультразвуковой волны в среду, разделяющую оба преобразователя. Волна распространяется в направлении преобразователя-приемника. Способ заключается в обнаружении первого колебания указанной волны в момент ее попадания на преобразователь-приемник. В этом случае время распространения является временем между моментом, когда преобразователь-излучатель подвергается воздействию возбуждающего импульса, и моментом обнаружения первого колебания волны, приходящей на преобразователь-приемник. Обнаружение первого колебания волны осуществляется путем определения превышения порога напряжения. Согласно указанному способу необходимо определить очень слабые уровни напряжения и, с другой стороны, точно определить порог срабатывания устройства обнаружения, чтобы избежать задержки в измерении времени распространения. Разность между значениями времени распространения ультразвуковых волн в текучей среде между двумя преобразователями вверх по потоку и вниз по потоку текучей среды позволяет рассчитать расход текучей среды. Преобразователи соединены с электронной схемой. Схема обеспечивает управление преобразователями и анализ аналоговых сигналов, выдаваемых преобразователем-приемником. Такое устройство подробно описано в патенте ЕР 0426309. Хотя амплитуда аналогового сигнала на выходе преобразователя-приемника не является параметром, необходимым для расчета расхода, эта величина должна иметь минимальное значение для обеспечения правильной работы электронной системы, соединенной с преобразователями, и для гарантирования максимальной точности измерений расхода.

Проблема, с которой сталкиваются при эксплуатации данного типа расходомеров, - их загрязнение частицами, увлекаемыми потоком текучей среды. Эти частицы откладываются на всех гидравлических частях расходомера, например, на активных поверхностях преобразователей и/или зеркал, предназначенных для изменения пути волн внутри текучей среды. Загрязнение неизбежно приводит к ослаблению волн и, следовательно, к уменьшению амплитуды сигналов, выдаваемых преобразователем-приемником. В случае особо сильного загрязнения происходит сбой в работе электронной системы, которая не может обрабатывать аналоговый сигнал на выходе преобразователя-приемника. До сих пор эту проблему решали путем демонтажа и проверки расходомера на загрязнение по истечении некоторого промежутка времени. Разумеется, такое решение значительно повышает расходы по обслуживанию и не является удовлетворительным в том смысле, что загрязнение расходомера зависит от количества и типа примесей, присутствующих в потоке текучей среды.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков путем разработки способа и устройства для обнаружения неисправностей, таких как загрязнение или износ ультразвукового расходомера, который содержит, по меньшей мере, один преобразователь, при этом способ позволяет также генерировать обработанный сигнал на основе аналогового сигнала, выдаваемого преобразователем. Предложенные способ и устройство позволяют предупредить пользователя о необходимости промывки расходомера в случае его загрязнения или замены в случае его износа.

Другой задачей настоящего изобретения является расширение диапазона работы указанной электронной системы.

Поставленные задачи решаются в соответствии с настоящим изобретением путем разработки способа, содержащего следующие операции:

измерение приемного сигнала V_IN на выходе преобразователя,

сравнение величины приемного сигнала с заранее определенной величиной v_REF,

указанный способ согласно изобретению включает:

запоминание пикового напряжения V_PK приемного сигнала V_IN,

генерирование аварийного сигнала V_AL, когда величина V_DEC приемного сигнала V_IN меньше заранее определенной величины v_REF,

определение порогового напряжения V_TH, пропорционального пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала, так что V_TH=К×V_PK, где К - множитель, зависящий от типа преобразователя,

сравнение приемного сигнала V_IN с пороговым напряжением V_TH,

формирование выходного сигнала V_OUT в первом режиме, когда приемный сигнал V_IN превышает пороговое напряжение V_TH, и во втором режиме, когда приемный сигнал V_IN меньше порогового напряжения V_TH.

В соответствии с первым вариантом выполнения изобретения величина V_REF является напряжением, а величина срабатывания V_DEC - пиковым напряжением V_PK приемного сигнала V_IN.

В соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения величина V_REF является производной напряжения, а величина срабатывания V_DEC - производной пиковой амплитуды V_PK приемного сигнала V_IN.

Преимущество этого способа обнаружения неисправности заключается в том, что приемный сигнал V_IN на выходе преобразователя служит одновременно для генерирования обработанного выходного сигнала V_OUT и аварийного сигнала V_AL, а также для определения порогового напряжения V_TH.

Устройство согласно изобретению содержит

- преобразователь, формирующий приемный сигнал V_IN,

- схему 1 обработки приемного сигнала, содержащую вход IN, соединенный с преобразователем, и выход OUT, выдающий обработанный выходной сигнал V_OUT,

при этом схема обработки содержит

- селектор 10, один вход которого соединен с входом IN, а на другой вход подается заранее определенное значение напряжения V_REF, при этом указанный селектор предназначен для формирования на выходе порогового напряжения V_TH, приведенное для приемного сигнала V_IN, а на выходе AL - сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше заранее определенного напряжения V_REF,

- компаратор 20, первый вход которого соединен с входом IN для ввода приемного сигнала V_IN, а второй вход соединен с селектором для приема порогового напряжения V_TH, при этом выход компаратора является выходом OUT схемы обработки, на котором имеется выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение порогового напряжения, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения порогового значения V_TH.

Таким образом, в отличие от использования фиксированного порога сравнения использование модулируемого порогового напряжения V_TH позволяет значительно расширить диапазон работы устройства по отношению к амплитуде приемных сигналов.

Кроме того, приведение получаемого порогового значения V_TH позволяет получить измерения времени распространения на основе второго или третьего колебания приемного сигнала, что нельзя осуществить с фиксированным порогом, не приведенным к пиковому напряжению V_PK.

Сигнал на выходе AL соответствует второму режиму работы, если измерительная система работает правильно. Как только обнаруживается неисправность, система переходит в первый режим, соответствующий излучению сигнала обнаружения неисправности V_AL. Сигнал обнаружения неисправности альтернативно может быть либо одним импульсом, либо последовательностью импульсов, излучаемых в течение определенного времени.

Первоначально напряжение V_REF выбирают равным первому напряжению V_REF1. Напряжение V_REF1 выбирают таким образом, чтобы аварийный сигнал генерировался до того, как преобразователь перестает выдавать приемные сигналы. На втором этапе, то есть как только генерируется первый аварийный сигнал V_AL, напряжение V_REF изменяют и выбирают равным второму контрольному напряжению _REF2 таким образом, чтобы второй аварийный сигнал генерировался, когда преобразователь больше не выдает никаких приемных сигналов.

Таким образом, использование модулируемого напряжения V_REF позволяет формировать аварийный сигнал до того, как сигнал на выходе преобразователя становится полностью нерабочим. Кроме того, приемный сигнал остается достаточным для того, чтобы комплекс устройства продолжал работать вплоть до излучения второго аварийного сигнала, позволяя при этом предпринять необходимые меры для ремонта, промывки или замены измерительного устройства.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает схему устройства для обнаружения неисправности в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения, без обработки напряжения смещения;

Фиг.1А - схему устройства для обнаружения неисправности в аналоговом исполнении согласно изобретению;

Фиг.1В - схему устройства для обнаружения неисправности в цифровом исполнении согласно изобретению;

Фиг.2 - схему устройства для обнаружения неисправности в соответствии со вторым вариантом выполнения с обработкой напряжения смещения согласно изобретению;

Фиг.2А - схему устройства для обнаружения неисправности в аналоговом исполнении согласно изобретению;

Фиг.2В - схему устройства для обнаружения неисправности в цифровом исполнении согласно изобретению;

Фиг.3 - диаграмму приемного сигнала V_IN и диаграмму выходного сигнала согласно изобретению;

Фиг.4 - схему последовательности этапов способа обнаружения неисправности в соответствии с настоящим изобретением, с обработкой напряжения смещения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит схему 1 (фиг.1, 2) обработки, соединенную с преобразователем (не показан) через вход IN и со счетным устройством (не показано) выходом OUT. Счетное устройство предназначено для расчета ранее упомянутого времени распространения. В результате механического воздействия, например, ультразвуковой волной преобразователь формирует аналоговый сигнал, называемый приемным сигналом V_IN. Этот сигнал содержит ряд гармонических колебаний, амплитуда которых сначала возрастает на нескольких периодах, затем становится постоянной и, наконец, уменьшается на следующих периодах (фиг.3). Значение напряжения, соответствующее максимальной амплитуде, называется пиковым напряжением V_PK.

Пороговое напряжение V_TH пропорционально пиковому напряжению V_PK приемного сигнала таким образом, что V_TH=K×V_PK. Множитель К зависит от преобразователя, он может быть определен, например, путем расчета с использованием средней величины амплитуд двух последовательных колебаний приемного сигнала, например двух первых колебаний.

Обработанный выходной сигнал V_OUT соответствует первому режиму, когда напряжение приемного сигнала V_IN превышает пороговое напряжение V_TH, и второму режиму, когда пиковое напряжение V_PK приемного сигнала меньше порогового напряжения V_TH.

Кроме того, приемный сигнал V_IN в большинстве случаев накладывается на напряжение смещения V_OF, являющееся постоянным в течение одного измерения времени распространения, но меняется во время нескольких измерений в зависимости от таких параметров, как температура или напряжение питания всего устройства для обнаружения неисправности. Важно учитывать точное значение этого напряжения и, следовательно, осуществлять обработку напряжения смещения, чтобы эти изменения не влияли на V_TH. Поэтому способ содержит дополнительные этапы, состоящие в определении напряжения смещения V_OF на выходе преобразователя до измерения приемного сигнала V_IN, затем в вычитании из приемного сигнала V_IN значения напряжения смещения V_OF перед этапом определения порогового напряжения V_TH.

На фиг.1 показано устройство для обнаружения неисправности в соответствии с первым вариантом выполнения, без обработки напряжения смещения.

Схема 1 обработки содержит селектор 10 и компаратор 20. Селектор 10 имеет первый вход, соединенный с входом IN для приемного сигнала, и второй вход для приема заранее определенного значения напряжения V_REF. Селектор выполняет две функции, первая из которых состоит в выдаче на выходе порогового напряжения V_TH, приведенного к пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала V_IN, а вторая - в выдаче на выходе AL сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда V_PK приемного сигнала становится меньше заранее определенного напряжения V_REF. Компаратор 20 содержит первый вход, соединенный с входом IN для приемного сигнала, и второй вход, соединенный с селектором 10 и для приема порогового напряжения V_TH. Выход компаратора 20 является выходом OUT схемы 1 обработки и формирует обработанный выходной сигнал V_OUT.

Первый вариант выполнения устройства для обнаружения неисправности аналогового типа показан на фиг.1А. В соответствии с этим вариантом выполнения селектор 10 содержит пиковый детектор 11, амплитудный ограничитель 13, калибратор-блокиратор 15, первый блок 19 сравнения и потенциометрический делитель 17. Пиковый детектор 11 непосредственно соединен с входом IN и принимает приемный сигнал V_IN. Он предназначен для запоминания значения максимального напряжения, через которое проходит приемный сигнал. Амплитудный ограничитель 13 соединен с выходом пикового детектора 11. Он предназначен для устранения помех в приемном сигнале V_IN, в частности, он выдает на выходе нулевой сигнал, когда пиковый детектор обнаруживает только шум, и нет необходимости устранять пики большой амплитуды, которые не соответствуют нужному сигналу. За амплитудным ограничителем 13 следует калибратор-блокиратор 15, функцией которого является запоминание пиковой амплитуды приемного сигнала V_PK вплоть до следующего приема. Калибратор-блокиратор 15 соединен с первым блоком 19 сравнения, а также с потенциометрическим делителем 17. На второй вход первого блока 19 сравнения поступает контрольное напряжение V_REF и на выходе AL генерируется сигнал обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF. Потенциометрический делитель 17 выдает на выходе пороговое напряжение V_TH. Выход потенциометрического делителя 17 соединен со вторым блоком 21 сравнения, который принимает пороговое напряжение _TH. Блок 21 сравнения принимает на втором входе приемный сигнал V_IN и генерирует на выходе OUT обработанный выходной сигнал V_OUT.

В соответствии со вторым вариантом выполнения цифровой системы (фиг.1В) устройство для обнаружения неисправности содержит пиковый детектор 111, аналого-цифровой преобразователь 113, программирующее устройство 115 и программируемый компаратор 221. Пиковый детектор 111 соединен с входом IN приемного сигнала V_IN. Аналого-цифровой преобразователь 113 соединен с выходом пикового детектора 111. Он предназначен для оцифровки приемного сигнала V_IN. За ним следует программирующее устройство 115, на второй вход которого поступает напряжение V_REF. Программирующее устройство генерирует на выходе AL сигнал обнаружения неисправности V_AL, когда пиковое напряжение приемного сигнала V_PK оказывается меньше напряжения V_REF, а также программируемое пороговое напряжение V_TH. Программирующее устройство 115 соединено с программируемым компаратором 221 через шину данных 118. Программируемый компаратор 221 осуществляет сравнение между сигналом, приходящим на его вход, и пороговым напряжением V_TH, приходящим через шину данных 118, и генерирует обработанный выходной сигнал V_OUT.

Для реализации функции программирующего устройства 115 в предпочтительном варианте можно использовать демультиплексор или микроконтроллер.

На фиг.2 показано устройство для обнаружения неисправности в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения с обработкой напряжения смещения.

Схема 1 обработки содержит селектор 10, блок 20 сравнения и блок 30 определения напряжения смещения. Блок 30 определения напряжения смещения соединен с входом IN схемы 1 обработки. Перед началом каждого приема ультразвуковой волны блок 30 калибрует и запоминает напряжение смещения V_OF. Селектор 10 содержит первый вход, соединенный с входом IN приемного сигнала, при этом на второй вход поступает напряжение смещения V_OF, а на третий вход поступает значение контрольного напряжения V_REF. На выходе селектор 10 выдает пороговое напряжение V_TH, приведенное к пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала V_IN, и сигнал обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше заранее определенного напряжения V_REF. Блок 20 сравнения содержит первый вход, соединенный с входом IN для приемного сигнала, второй вход, соединенный с селектором для приема порогового напряжения V_TH, и третий вход для приема значения напряжения смещения V_OF. Выход компаратора является выходом OUT схемы обработки 1 и генерирует обработанный выходной сигнал V_OUT.

Первый вариант реализации устройства обнаружения неисправности аналогового типа показан на фиг.2А. В соответствии с этим вариантом блок 30 определения напряжения смещения содержит первый калибратор-блокиратор 31, принимающий приемный сигнал V_IN и предназначенный для определения и запоминания напряжения смещения V_OF, присутствующего перед началом приема ультразвуковой волны. Селектор 1 содержит последовательно соединенные пиковый детектор 11, вычитающее устройство 12, амплитудный ограничитель 13, калибратор-блокиратор 15, первый блок сравнения 19 и потенциометрический делитель 17. Пиковый детектор 11 соединен с входом IN приемного сигнала V_IN. Вычитающее устройство 12, соединенное с выходом пикового детектора 11 и с выходом первого калибратора-блокиратора 31, предназначено для вычитания напряжения смещения V_OF из сигнала на выходе пикового детектора 11. Амплитудный ограничитель 13 соединен с выходом вычитающего устройства 12. Он предназначен для устранения помех приемного сигнала _IN, в частности, он выдает на выходе нулевой сигнал, когда пиковый детектор улавливает только шум, и устраняет пики большой амплитуды, которые не соответствуют нужному сигналу. За амплитудным ограничителем 13 установлен калибратор-блокиратор 15, предназначенный для запоминания пиковой амплитуды приемного сигнала V_PK вплоть до следующего приема. Калибратор-блокиратор 15 соединен с первым блоком 19 сравнения, а также с потенциометрическим делителем 17. Первый блок 19 сравнения принимает на втором входе контрольное напряжение V_REF и генерирует на выходе AL сигнал обнаружения неисправности _AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF. Потенциометрический делитель 17 выдает на выходе пороговое напряжение V_TH.

Блок 20 сравнения содержит аналоговый сумматор 22, соединенный с выходом потенциометрического делителя 17 и с первым калибратором-блокиратором 31. Аналоговый сумматор 22 осуществляет суммирование напряжения смещения V_OF и порогового напряжения V_TH. Второй блок 21 сравнения, соединенный первым входом с выходом указанного сумматора 22 и принимающий на втором входе приемный сигнал V_IN, генерирует обработанный выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение суммы напряжений, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения суммы напряжений.

В соответствии со вторым вариантом выполнения устройства цифрового типа, показанным на фиг.2В, устройство для обнаружения неисправности содержит последовательно соединенные калибратор-блокиратор 301, пиковый детектор 111, вычитающее устройство 112, аналого-цифровой преобразователь 113, программирующее устройство 115 и программируемый компаратор 221. Калибратор-блокиратор 301 принимает приемный сигнал V_IN, определяя и запоминая напряжение смещения, присутствующее перед началом приема ультразвуковой волны. Пиковый детектор 111 соединен с входом IN и принимает приемный сигнал V_IN. Вычитающее устройство 112, соединенное с выходом пикового детектора 111 и с выходом первого калибратора-блокиратора 301, предназначено для вычитания напряжения смещения V_OF из сигнала на выходе пикового детектора 111. Аналого-цифровой преобразователь 113 соединен с выходом вычитающего устройства 112. Он предназначен для оцифровки приемного сигнала V_IN. За ним следует программирующее устройство 115, которое принимает на втором входе контрольное напряжение V_REF. Программирующее устройство генерирует на выходе AL сигнал обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK меньше контрольного напряжения V_REF, а также программированное пороговое напряжение V_TH. Программирующее устройство 115 соединено с программируемым компаратором 221 через шину 118 данных. Программируемый компаратор 221 осуществляет сравнение между приходящим на его два входа сигналом, к которому через шину 118 добавляется программированное пороговое напряжение V_TH. Компаратор 221 генерирует таким образом обработанный выходной сигнал V_OUT.

Для осуществления функции программирующего устройства 115 в предпочтительном варианте можно применять демультиплексор или микроконтроллер.

На фиг.4 показана блок-схема этапов способа в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения, то есть без обработки напряжения смещения.

Первоначально контрольное напряжение V_REF равно первому контрольному напряжению V_REF1 (этап а).

Измеряют пиковую амплитуду V_PK приемного сигнала V_IN на выходе преобразователя (этап б). Этот сигнал содержит ряд характерных колебаний, амплитуда которых сначала возрастает на нескольких периодах, затем остается постоянной, при этом значение напряжения, соответствующее максимальной амплитуде, называется пиковым напряжением V_PK, и, наконец, уменьшается на следующих периодах. Пиковую амплитуду V_PK сравнивают с контрольным напряжением V_REF1, определенным выше (этап в).

Когда пиковая амплитуда V_PK приемного сигнала меньше уровня контрольного напряжения V_REF1, генерируется аварийный сигнал V_AL (этап г). Первый сигнал генерируется в то время, когда преобразователь еще выдает приемный сигнал, достаточный для электронного измерения, однако уже представляет собой первое указание на будущую неисправность. В этом случае контрольное напряжение V_REF изменяют и переходят от первого контрольного напряжения V_REF1 к второму контрольному напряжению V_REF2 (этап д).

Когда пиковая амплитуда V_PK приемного сигнала превышает уровень контрольного напряжения V_REF, определяют пороговое напряжение V_TH, пропорциональное пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала (этап е). Пороговое напряжение V_TH определяют таким образом, что V_TH=К×V_PK, где К зависит от типа преобразователя.

Приемный сигнал V_IN сравнивают с пороговым напряжением V_TH, определенным во время предыдущего этапа (этап ж). В этом случае генерируется выходной сигнал V_OUT, который соответствует первому режиму работы, когда приемный сигнал V_IN превышает пороговое напряжение V_TH (этап з), и второму режиму, когда приемный сигнал V_IN меньше порогового значения V_TH (этап и). Диаграмма обработанного сигнала показана на фиг.3.

Когда напряжение V_REF равно второму напряжению V_REF2 и если пиковая амплитуда V_PK приемного сигнала оказывается меньше уровня напряжения V_REF2, генерируется другой аварийный сигнал V_AL (этап в). Этот второй аварийный сигнал генерируется, когда преобразователь больше не выдает приемных сигналов, реально приемлемых для измерительной электроники. Способ оказывается блокированным в петле, образованной этапами в, г и д, до тех пор, пока бригада обслуживания не устранит неисправность, что позволит вернуться к этапу а.

В соответствии с вариантом выполнения (не показан на фиг.4) способ обнаружения неисправности содержит два дополнительных этапа, на которых определяют напряжение смещения V_OF на выходе преобразователя перед измерением приемного сигнала V_IN (этап б) и вычитают из приемного сигнала V_IN значения напряжения смещения V_OF перед этапом определения порогового напряжения V_TH (этап е).

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано в измерительных системах, точность которых зависит от величины, которая не будучи метрологической, должна оставаться в определенном интервале для обеспечения правильной работы измерительной системы.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения неисправности ультразвукового расходомера от загрязнения или износа, содержащего по меньшей мере один преобразователь, и генерирования обработанного сигнала на основе аналогового сигнала, выдаваемого преобразователем, заключающийся в том, что измеряют приемный сигнал V_IN на выходе преобразователя, сравнивают величину приемного сигнала с заранее определенной величиной V_REF, отличающийся тем, что дополнительно запоминают пиковые напряжения V_PK приемного сигнала V_IN, формируют аварийный сигнал V_AL, когда величина срабатывания V_DEC приемного сигнала оказывается меньше заранее определенной величины V_REF, определяют пороговое напряжение V_TH, которое пропорционально пиковой амплитуде V_PK приемного сигнала, так что V_TH=К·V_PK, где К - множитель, зависящий от типа преобразователя, сравнивают приемный сигнал V_IN с пороговым напряжением V_TH, формируют обработанный выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда приемный сигнал V_IN превышает пороговое напряжение V_TH, и во втором режиме, когда приемный сигнал V_IN меньше порогового напряжения V_TH.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина V_REF является напряжением, а величина V_DEC является пиковым напряжением V_PK приемного сигнала V_IN.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина V_REF является производной напряжения, а характеристика срабатывания V_DEC - производной пикового напряжения V_PK приемного сигнала V_IN.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что приемный сигнал V_IN на выходе преобразователя служит одновременно для формирования аварийного сигнала V_AL, обработанного выходного сигнала V_OUT и для определения порогового напряжения V_TH.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольное напряжение V_REF первоначально равно первому контрольному напряжению V_REF1, выбранному таким образом, что аварийный сигнал формируется до того, как преобразователь перестает выдавать приемный сигнал, при этом указанное контрольное напряжение _REF равно второму контрольному напряжению V_REF2, как только генерируется первый аварийный сигнал V_AL, при этом второе контрольное напряжение V_REF2 выбирают таким образом, что второй аварийный сигнал генерируется, когда преобразователь перестает выдавать приемный сигнал.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют напряжение V_OF смещения на выходе преобразователя перед измерением приемного сигнала V_IN, вычитают из приемного сигнала V_IN значение напряжения смещения V_OF перед этапом определения порогового напряжения V_TH.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что множитель К определяют расчетным путем с определением средней величины амплитуд двух последовательных колебаний приемного сигнала.

8. Устройство для обнаружения неисправности ультразвукового расходомера от загрязнения или износа, содержащего по меньшей мере один преобразователь для формирования приемного сигнала V_IN и генерирования обработанного сигнала на основе аналогового сигнала, формируемого указанным преобразователем, при этом устройство содержит схему (1) обработки приемного сигнала, содержащую вход IN, соединенный с преобразователем, и выход OUT, выдающий обработанный выходной сигнал V_OUT, отличающееся тем, что схема обработки дополнительно содержит селектор (10), один вход которого соединен с входом IN и на другой вход подается заранее определенное значение напряжения V_REF, при этом указанный селектор предназначен для формирования на выходе порогового напряжения V_TH для приемного сигнала V_IN, а на выходе AL - сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше заранее определенного напряжения V_REF, компаратор (20), первый вход которого соединен с входом IN для ввода приемного сигнала V_IN, а второй вход соединен с селектором для приема порогового напряжения V_TH, при этом выход компаратора является выходом OUT схемы обработки, на котором имеется выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение порогового напряжения, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения порогового напряжения V_TH.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что селектор содержит пиковый детектор (11) для приема приемного сигнал _IN, амплитудный ограничитель (13), соединенный с выходом пикового детектора (11) и предназначенный для устранения помех приемного сигнала V_IN, калибратор-блокиратор (15), соединенный с амплитудным ограничителем (13) и предназначенный для запоминания пиковой амплитуды V_PK приемного сигнала V_IN, первый блок (19) сравнения, соединенный с выходом калибратора-блокиратора (15), и предназначенный для приема на втором входе контрольного напряжения V_REF и генерирования на выходе AL сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF, потенциометрический делитель (17), соединенный с выходом калибратора-блокиратора (15) и предназначенный для выдачи порогового напряжения V_TH, при этом компаратор (20) содержит второй блок (21) сравнения, соединенный с выходом потенциометрического делителя (17) и предназначенный на втором входе приемного сигнала V_IN и формирования обработанного выходного сигнала V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение порогового напряжения, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения порогового напряжения.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что селектор содержит пиковый детектор (111) для приема приемного сигнала V_IN, аналого-цифровой преобразователь (113), соединенный с выходом пикового детектора (11), программирующее устройство (115), соединенное с аналого-цифровым преобразователем (113) и предназначенное для приема на втором входе контрольного напряжения V_REF и формирования на выходе AL сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF, а также программированного порогового напряжения V_TH, при этом компаратор (20) содержит программируемый блок (221) сравнения, пороговое напряжение которого V_TH определяется программирующим устройством (115) через шину (118) данных и предназначенный для приема на другом входе приемного сигнала V_IN и формирования обработанного выходного сигнала V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение порогового напряжения, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала оказывается меньше значения порогового напряжения V_TH.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что программирующее устройство (115) является демультиплексором.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что программирующее устройство (115) является микроконтроллером.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок (30) определения напряжения смещения V_DEC, соединенный с входом IN схемы (1) обработки, при этом выход указанного блока соединен с входом селектора (10), а также с входом компаратора (20).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок (30) определения напряжения смещения V_OF содержит первый калибратор-блокиратор (31) для приема сигнала V_IN и запоминания напряжения смещения V_OF, при этом селектор содержит пиковый детектор (11) для приема приемного сигнала V_IN, вычитающее устройство (12), соединенное с выходом пикового детектора (11) и с выходом первого калибратора-блокиратора (111), предназначенное для вычитания напряжения смещения V_OF из сигнала на выходе калибратора-блокиратора, амплитудный ограничитель (13), соединенный с выходом вычитающего устройства (12), предназначенный для устранения помех приемного сигнала V_IN, второй калибратор-блокиратор (15), соединенный с амплитудным ограничителем (13), предназначенный для запоминания пиковой амплитуды V_PK приемного сигнала V_IN, первый блок (19) сравнения, соединенный с калибратором-блокиратором (15) и предназначенный для приема на втором входе контрольного напряжения V_REF и формирования на выходе AL сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF, потенциометрический делитель (17), соединенный с выходом калибратора-блокиратора (15), предназначенный для выдачи порогового напряжения V_TH, при этом компаратор (20) содержит аналоговый сумматор (22), соединенный с выходом потенциометрического делителя (17) и с первым калибратором-блокиратором (31) и осуществляющий суммирование напряжения смещения V_OF и порогового напряжения V_TH, и второй компаратор (21), соединенный первым входом с выходом сумматора (22) и предназначенный для приема на втором входе приемного сигнала V_IN, а блок сравнения (21) предназначен для формирования обработанного выходного сигнала V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение суммы напряжений, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения суммы напряжений.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок определения напряжения смещения V_OF содержит калибратор-блокиратор (301) для приема приемного сигнала V_IN и запоминания напряжения смещения V_OF, при этом селектор (10) содержит пиковый детектор (111) для приема сигнала V_IN, вычитающее устройство (112), соединенное с выходом пикового детектора (111) и с выходом калибратора-блокиратора (301), предназначенное для вычитания напряжения смещения V_OF из сигнала на выходе калибратора-блокиратора, аналого-цифровой преобразователь (113), соединенный с выходом вычитающего устройства (112), программирующее устройство (115), соединенное с аналого-цифровым преобразователем (113) и предназначенное для приема на втором входе контрольного напряжения V_REF, генерирования на выходе AL сигнала обнаружения неисправности V_AL, когда пиковая амплитуда приемного сигнала V_PK оказывается меньше контрольного напряжения V_REF, а также программированного порогового напряжения V_TH, при этом компаратор (20) содержит программируемый блок сравнения (221), пороговое напряжение V_TH которого определяется программирующим устройством (115) через шину данных (118) и предназначенное для приема на входе приемного сигнала V_IN и на другом входе - напряжения смещения V_OF калибратора-блокиратора (301), при этом указанный программируемый блок сравнения генерирует обработанный выходной сигнал V_OUT в первом режиме, когда амплитуда приемного сигнала превышает значение порогового напряжения, и во втором режиме, когда амплитуда приемного сигнала меньше значения порогового напряжения V_TH.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что программирующее устройство (115) является демультиплексором.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что программирующее устройство (115) является микроконтроллером.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8