Способ прохождения сигналов через контролируемую среду

Авторы патента:


Способ прохождения сигналов через контролируемую среду
Способ прохождения сигналов через контролируемую среду
Способ прохождения сигналов через контролируемую среду
Способ прохождения сигналов через контролируемую среду

 


Владельцы патента RU 2585308:

Закрытое акционерное общество "Когерент" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе. Способ прохождения сигналов через контролируемую среду заключается в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают его передачу в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной передающей электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной приемной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной приемной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной передающей электрической цепи и обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов через контролируемую среду. Технический результат заключается в возможности получения сигналов, прошедших через контролируемую среду, с высокой степенью идентичности. 3 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе с более высокой степенью идентичности, что позволит увеличить точность измерения параметров контролируемой среды в трубопроводе.

Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1026015, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:

- формируют исходный сигнал ультразвуковой частоты;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;

- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;

- обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.

Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного являются:

- формируют исходный сигнал;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;

- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;

- обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду.

Известно также аналогичное техническое решение, см., например, представленную информацию авторов Деревенчук В.П., Савин Е.Г. и др. о многофазном расходомере для нефтедобычи (Материалы конференции. Современные технологии гидродинамических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений. Томск, 13-15 мая 2008), в котором реализован, например, способ прохождения радиочастотных сигналов через контролируемую среду, техническая сущность которого заключается в следующем:

- формируют исходный радиочастотный сигнал;

- обеспечивают передачу сформированного исходного радиочастотного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по другой электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по другой электрической цепи;

- обеспечивают прохождение сформированного радиочастотного исходного сигнала через контролируемую среду.

Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеприведенного аналогичного технического решения являются:

- формируют исходный сигнал;

- обеспечивают передачу исходного сформированного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу исходного сформированного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;

- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;

- обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду.

Известно также аналогичное техническое решение (см., представленную информацию на сайте http://www.ktkprom.ru систему «FLOWSIC-100»), которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа, в котором охарактеризован способ прохождения сигналов через контролируемую среду, техническая сущность которого заключается в следующем:

- формируют исходный сигнал ультразвуковой частоты;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум по другой электрической цепи;

- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;

- обеспечивают, таким образом, прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются следующие признаки:

- формируют исходный сигнал;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;

- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;

- обеспечивают прохождения сигналов через контролируемую среду.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из известных аналогичных технических решений, заключается в исключении влияния разброса параметров электронных компонентов на процесс прохождения сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих подобных сигналов по электрическим цепям и получение, вследствие этого, сигналов, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе, с высокой степенью идентичности.

Причиной невозможности получения вышеуказанного технического результата является то, что в известных аналогичных технических решениях используются различные цепи, состоящие из различных электронных компонентов, для прохождения сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих сигналов, разброс параметров которых оказывает существенное влияние на прохождение сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих сигналов по электрическим цепям и на их значения и параметры, так как даже двух электронных компонентов одного наименования, имеющих одинаковые параметры, практически не существует.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по исключению влияния разброса параметров электронных компонентов на процесс прохождения различных сигналов по электронным цепям и, как следствие этого, получение сигналов, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе, с высокой степенью идентичности является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в способе прохождения сигналов через контролируемую среду, заключающемся в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, и обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов через контролируемую среду, при этом передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям, что и при передаче и приеме сигналов, прошедших через контролируемую среду в прямом направлении.

Передача сформированного исходного сигнала (радиочастотного, ультразвукового и т.п.) в прямом и в обратном направлениях и прием сигналов, прошедших в прямом и в обратном направлениях через контролируемую среду по одним и тем же электрическим цепям, как указано выше, позволяет сформировать исходный сигнал (радиочастотный, ультразвуковой и т.п.), передать его в прямом направлении через контролируемую среду и принять его после прохождения через контролируемую среду, а также передать сформированный исходный сигнал (радиочастотный, ультразвуковой и т.п.) в обратном направлении через контролируемую среду и принять его после прохождения через контролируемую среду по тем же самым электрическим цепям, обеспечивая, таким образом, прохождение исходного сигнала через контролируемую среду, не подверженного влиянию разброса параметров электронных компонентов, так как сформированные сигналы, в любом случае, проходят по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе по одним и тем же электрическим цепям, обеспечивая тем самым высокую степень идентичности, позволяющей достичь высокую точность измерения объема контролируемой среды в трубопроводе. В этом и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.

Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности признаков предлагаемого технического решения, так и отличительных признаков с присущими им свойствами, что позволило сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Техническая сущность предлагаемого способа прохождения сигналов через контролируемую среду заключается в следующем:

- формируют исходный сигнал;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (передающей) электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (приемной) электрической цепи;

- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (приемной) электрической цепи;

- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (передающей) электрической цепи;

- обеспечивают прохождения сигналов через контролируемую среду.

Предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1. в качестве примера, реализующего предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду, представлена схема устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, на фиг. 2 представлена схема управления, а на фиг. 3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.

Предлагаемое устройство для пояснения способа прохождения сигналов с использованием ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе содержит:

- источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты;

- схему - 2 развязки, подсоединенную своим входом к выходу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;

- как минимум, «N»-управляемых ключей (первый управляемый ключ - 3, второй управляемый ключ - 4, третий управляемый ключ - 5 и четвертый управляемый ключ - 6), подсоединенных своими первыми выводами - 7; 8; 9; 10 к выходу схемы - 2 развязки;

- «М1» - первых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (первый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 11 и второй ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 12), установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами - 13; 14 к соответствующим вторым выводам - 15; 16 одних из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей 3 и 5, т.е. вывод - 13 первого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 11 подсоединен к второму выводу 15 первого управляемого ключа - 3, вывод - 14 второго ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 12 подсоединен к второму выводу - 16 третьего управляемого ключа - 5;

- «M2» - вторых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (третий ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 17 и четвертый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 18), установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами - 19; 20 к соответствующим выводам - 21; 22 других из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей - 4 и 6, т.е. вывод - 19 третьего ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 17 подсоединен к второму выводу - 21 второго управляемого ключа - 4, вывод - 20 четвертого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 18 подсоединен к второму выводу - 22 четвертого управляемого ключа - 6;

- схему управления - 23, подсоединенную своими соответствующими выходами к соответствующим управляющим входам, как минимум, «N»-управляемых ключей, т.е. первый выход - 24 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 25 первого управляемого ключа - 3, второй выход 26 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 27 второго управляемого ключа - 4, третий выход - 28 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 29 третьего управляемого ключа - 5, четвертый выход - 30 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 31 четвертого управляемого ключа - 6, и своим пятым выходом - 32 схема управления - 23 подсоединена к входу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;

- усилитель - 33, подсоединенный своим входом к выходу схемы - 2 развязки.

Представленная на фиг. 2 схема управления - 23 содержит:

- формирователь - 34 импульсов прямоугольной формы;

- формирователь - 35 стробирующих импульсов, подсоединенный своим входом к выходу формирователя - 34 импульсов прямоугольной формы;

- первый элемент - 36 исключающее - «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 37 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов, подсоединенного через вывод - 39 (пятый выход схемы управления - 23) к входу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;

- второй элемент - 40 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 41 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 42 к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов;

- первый инвертор - 44, подсоединенный своим входом к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом к второму входу - 45 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ»;

- второй инвертор - 46, подсоединенный своим входом к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов;

- первый элемент «И» - 48, подсоединенный своим первым входом - 49 к выходу первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 50 к выходу второго инвертора - 46 и своим выходом через вывод - 51 к управляющему входу - 25 первого управляемого ключа - 3;

- второй элемент «И» - 52, подсоединенный своим первым входом - 53 к выходу второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 54 к выходу второго инвертора - 46 и своим выходом через вывод - 55 к управляющему входу - 27 второго управляемого ключа - 4;

- третий элемент - 56 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 57 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 58 к выходу первого инвертора - 44;

- третий элемент «И» - 59, подсоединенный своим первым входом - 60 к выходу третьего элемента - 56 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 61 к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом через вывод - 62 к управляющему входу - 29 третьего управляемого ключа - 5;

- четвертый элемент - 63 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 64 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 65 к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов;

- четвертый элемент «И» - 66, подсоединенный своим первым входом - 67 к выходу четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 68 к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом через вывод - 69 к управляющему входу - 31 четвертого управляемого ключа - 6.

В качестве источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты может быть использован источник сигналов ультразвуковой частоты, опубликованный в патенте РФ №2367912.

В качестве схемы - 2 развязки может быть использован буферный усилитель, опубликованный в книге У. Титце и К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника», Москва, Мир, 1982 г., с. 76.

В качестве формирователя импульсов прямоугольной формы - 34 может быть использован мультивибратор на инверторах, опубликованный в справочнике «Популярные цифровые микросхемы» В.Л. Шило, М. «Радио и связь», 1987 г. с. 218.

В качестве формирователя стробирующих импульсов - 35 может быть использован двоичный счетчик КР1554ИЕ10, опубликованный в справочнике «Логические интегральные схемы КР1533, КР1554», М.,«Бином»1993 г., с. 375.

Все остальные элементы, входящие в состав предлагаемого устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, широко известны и опубликованы в источниках информации по электронике и вычислительной технике.

Представленные на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, содержат:

а) временные диаграммы импульсных сигналов на выходе формирователя импульсов прямоугольной формы 34;

б), в), г) временные диаграммы импульсных сигналов A0, A1, A2 на выходах формирователя стробирующих импульсов 35;

д) временные диаграммы сигналов ультразвуковой частоты на выходе схемы - 2 развязки;

е), ж), з), и) временные диаграммы сигналов управления ключами - 3; 4; 5; 6 (см. фиг. 1):

е) - первым управляемым ключом - 3,

ж) - вторым управляемым ключом - 4,

з) - третьим управляемым ключом - 5,

з) - четвертым управляемым ключом - 6.

Сигналы управления S1, S2, S3, S4 выделяют временные интервалы прохождения ультразвуковых колебаний через контролируемую среду в трубопроводе по потоку, против потока, при излучении и приеме ультразвуковых колебаний, через первый канал, образованный источником - 1 сигналов ультразвуковой частоты, схемой - 2 развязки, первым управляемым ключом - 3, первым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 11; вторым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 17, вторым управляемым ключом - 4 и усилителем 33, и через второй канал, образованный источником - 1 сигналов ультразвуковой частоты, схемой - 2 развязки, третьим управляемым ключом - 5, третьим ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 12, четвертым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 18, четвертым управляемым ключом - 6 и усилителем - 33;

к), л), м), н) временные диаграммы прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе на выводах ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей - 11; 12; 17; 18 для первого и второго каналов;

о) временные диаграммы сигналов ультразвуковой частоты на выходе усилителя 33.

Предлагаемое устройство для пояснения способа прохождения сигналов с использованием ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе работает следующим образом. Под действием управляющего сигнала, сформированного формирователем - 34 импульсов прямоугольной формы (см. фиг. 3 - «а»), поступающих с его выхода на вход - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов, на первом выходе формирователя - 35 стробирующих импульсов формируются импульсные сигналы - «А0», на втором выходе - 43 - «А1» и на третьем выходе - 47 - «А2» (см. фиг. 3 - б, в, г).

С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А0» поступают на первый вход - 37 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ» и на вывод - 39 (пятый выход - 32 схемы управления - 23), а с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А1» через первый инвертор - 44 поступают на второй вход - 45 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 49 первого элемента - 48 «И», на второй вход - 50 которого поступают импульсные сигналы -

« A ¯ 2 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов через второй инвертор - 46. В результате обработки поступивших сигналов на выходе первого элемента - 48 «И» (вывод - 51, первый выход - 24 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 1 = ( A 0 A ¯ 1 ) A ¯ 2 , где «А0» - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A ¯ 1 » - инверсные импульсные сигналы с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и « A ¯ 2 » - инверсные импульсные сигналы с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал - « S 1 » для управления первым управляемым ключом - 3 (см. фиг. 3 - «е»).

С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А0» поступают на первый вход - 41 второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», а с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А1» поступают на второй вход - 42 второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 53 второго элемента - 52 «И», на второй вход - 54 которого поступают импульсные сигналы - « A ¯ 2 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов через второй инвертор - 46.

В результате поступивших сигналов на выходе второго элемента - 52 «И» (вывод - 55, второй выход - 26 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 2 = ( A 0 A 1 ) A ¯ 2 , где « A 0 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A 1 » - импульсные сигналы на втором выходе - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и « A ¯ 2 » - инверсные импульсные сигналы с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал - «S2» для управления вторым управляемым ключом - 4 (см. фиг.3 - «ж»).

С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы « A 0 » поступают на первый вход - 57 третьего элемента - 56 исключающее «ИЛИ», со второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - « A ¯ 1 » через первый инвертор - 44 поступают на второй вход - 58 третьего элемента - 56 исключающее ИЛИ, с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 60 третьего элемента - 59 «И», на второй вход - 61 которого поступают импульсные сигналы - « A 2 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов. В результате поступивших сигналов на выходе третьего элемента - 59 «И» (вывод - 62, третий выход - 28 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 3 = ( A 0 A ¯ 1 ) A 2 , где « A 0 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A ¯ 1 » - инверсные импульсные сигналы с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов,« A 2 » - импульсные сигналы на третьем выходе - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал «S3» для управления третьим управляемым ключом - 5 (см. фиг.3 - «з»).

С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы « A 0 » поступают на первый вход - 64 четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ» и с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - « A 1 » поступают на второй вход - 65 четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 67 четвертого элемента - 66 «И» на второй вход - 68 которого поступают импульсные сигналы - « A 2 » с третьего выхода - 47 формирователя стробирующих импульсов - 35.

В результате поступивших сигналов на выходе четвертого элемента - 66 «И» (вывод - 69, четвертый выход - 30 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 4 = ( A 0 A 1 ) A 2 , где « A 0 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38, « A 1 » - импульсные сигналы на втором выходе - 43,« A 2 » - импульсные сигналы на третьем выходе - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов, формируется сигнал «S4» для управления четвертым управляемым ключом - 6 (см. фиг. 3 - «и»).

При поступлении с пятого выхода - 32 (с вывода - 39) схемы управления - 23 сигналов управления на вход источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты, источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты формирует кратковременные «зондирующие» импульсы (см. фиг. 3 - «д»), которые поступают через схему развязки - 2, обеспечивающую усиление выходных сигналов ультразвуковой частоты и согласование выходного сопротивления источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты с входным сопротивления первого - 3, второго - 4, третьего - 5 и четвертого - 6 управляемых ключей и усилителя - 33.

В соответствии с сигналом управления - «S1», поступающим с первого выхода - 24 (с вывода - 51) схемы управления - 23 на управляющий вход - 25 первого управляемого ключа - 3, контакты первого управляемого ключа - 3 замыкаются, и на вывод - 13 первого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 11 поступает «зондирующий» сигнал. Первый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 11 преобразует кратковременный «зондирующий» сигнал в ультразвуковые колебания и направляет их по потоку контролируемой среды в трубопроводе (см. фиг. 3 - «к» и «л») к второму ультразвуковому пьезоэлектрическому преобразователю - 17. При этом управляющий сигнал с первого выхода - 24 схемы управления - 23 снимается с управляющего входа - 25 первого управляемого ключа - 3, и контакты первого управляемого ключа - 3 размыкаются.

Вслед за этим со второго выхода - 26 схемы управления - 23 (с вывода - 55) на управляющий вход - 27 второго управляющего ключа - 4 поступает управляющий сигнал - «S2», который замыкает контакты второго управляемого ключа - 4 и обеспечивает поступление электрического сигнала, полученного в результате преобразования ультразвуковых колебаний, прошедших по потоку контролируемой среды в трубопроводе, вторым ультразвуковым преобразователем - 17, на вход усилителя 33, а затем, через усилитель 33, поступление электрического сигнала ультразвуковой частоты на выход устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе (см. фиг. 3 - «о»).

После этого в соответствии с сигналом управления, поступающим с пятого выхода - 32 (с вывода - 39) схемы управления - 23 на вход источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты, источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты формирует следующий «зондирующий» сигнал (см. фиг. 3 - «д»), который через замкнутые контакты второго управляемого ключа - 4 поступает на второй пьезоэлектрический преобразователь - 17. Второй пьезоэлектрический преобразователь - 17 преобразует «зондирующий» сигнал в ультразвуковые колебания и направляет их против потока контролируемой среды в трубопроводе (см. фиг. 3 - «л» и «к») к первому ультразвуковому пьезоэлектрическому преобразователю - 11. При этом управляющий сигнал с второго выхода - 26 схемы управления - 23 снимается с управляющего входа второго управляемого ключа - 4, и его контакты размыкаются.

Вслед за этим с первого выхода - 24 схемы управления - 23 (с вывода - 51) на управляющий вход - 25 первого управляемого ключа - 3 поступает управляющий сигнал «S1», который замыкает контакты первого управляемого ключа - 3 и обеспечивает поступление электрического сигнала, полученного в результате преобразования ультразвуковых колебаний, прошедших против потока контролируемой среды в трубопроводе, первым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 11, на вход усилителя 33, а затем, через усилитель 33, поступление электрического сигнала ультразвуковой частоты на выход устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, см. фиг. 3 - «о»).

Вышеизложенным образом осуществляется работа устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе по потоку и против потока в первом канале. Работа второго канала осуществляется аналогичным образом, причем временной интервал работы второго канала показан на диаграмме фиг. 3 - «г», интервалы прохождения сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока в первом и во втором каналах показаны на диаграмме фиг. 3 - «в», а на диаграмме фиг. 3 «б» показаны интервалы, в которых происходит прием сигналов ультразвуковой частоты, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе по потоку и против потока в первом и во втором каналах.

Аналогично диаграммам фиг.3 - «к» и фиг.3 - «л», которые показывают прохождение сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока в первом канале, на диаграммах фиг.3 - «м» и фиг.3 - «н» показано прохождение сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока во втором канале.

Необходимо особо отметить, что сигналы ультразвуковой частоты, поступающие на вход усилителя - 33, проходят по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе по одним и тем же элементам в каждом из каналов, и поэтому разброс параметров электронных элементов на эти сигналы не влияет.

Таким образом, охарактеризованное выше устройство, поясняющее способ прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе, подтверждает то, что за счет прохождения сформированных сигналов по потоку и против потока через контролируемую среду в трубопроводе, по одним и тем же электрическим цепям, практически полностью исключает влияние разброса параметров электронных компонентов на эти сигналы, что в свою очередь позволяет повысить точность измерения, например, объемного расхода контролируемой среды в трубопроводе.

Поэтому предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.

Способ прохождения сигналов через контролируемую среду, заключающийся в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, и обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду, при этом передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям, отличающийся тем, что передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям при каждом прохождении сигнала в прямом и обратном направлениях.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерений расхода газа в трубопроводах. Заявлен способ измерения расхода газа в трубопроводах и устройство для его осуществления.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения расхода жидкостей и газов в трубопроводах без контакта с контролируемой средой. Изобретение может быть использовано во многих областях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), в том числе там, где требуется измерение расхода на коротких прямых участках трубопровода.

Использование: для измерения расхода высокотемпературной текучей среды. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой датчик содержит пьезоэлектрический вибратор, выполненный из ниобата лития и имеющий в качестве поверхности выхода поверхность, полученную путем поворота поверхности, перпендикулярной оси Υ кристалла ниобата лития, на угол 36°±2° вокруг оси X; демпфер, выполненный из титана; и соединяющий слой для соединения одной поверхности демпфера с поверхностью выхода; при этом соединяющий слой выполнен из серебра и стеклянной фритты, причем стеклянная фритта имеет коэффициент линейного расширения в диапазоне от 5×10-6 K-1 до 15×10-6 K-1.

Использование: для измерения потока. Изобретение относится к измерению потока, в частности к системе измерения потока путем пространственного пересечения множества путей приема-передачи друг с другом внутри трубопровода.

Предложены система и способ ультразвукового измерения расхода. В одном варианте реализации ультразвуковая измерительная система для измерения расхода содержит канал для потока текучей среды и множество ультразвуковых расходомеров.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения расхода сред в различных отраслях промышленности, связанных с транспортировкой жидких и газообразных сред по трубопроводам, например в нефтеперерабатывающей, нефтегазодобывающей отраслях, в системах ЖКХ, энергетике.

Изобретение относится к ультразвуковым расходомерам для измерения расхода жидкости и газа. Расходомер содержит основной корпус расходомера, кожух, камеру, расположенную между кожухом и основным корпусом расходомера, охватывающий корпус, соединенный с основным корпусом расходомера и выполненный с возможностью размещения электронных средств.

Изобретение относится к блоку из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя. Блок из ультразвукового преобразователя (1) и держателя (2) преобразователя, причем ультразвуковой преобразователь (1) имеет корпус (3) преобразователя и преобразовательный элемент (4), причем корпус (3) преобразователя имеет ультразвуковое окно (5), корпусную трубку (6) и корпусный фланец (7), причем преобразовательный элемент (4) предусмотрен либо вблизи от ультразвукового окна (5) корпуса преобразователя или на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем держатель (2) преобразователя имеет фланец (8) держателя, и причем корпусный фланец (7) корпуса (3) преобразователя с помощью контрфланца (9) с промежуточным включением уплотнительного кольца (10) прижат к фланцу (8) держателя держателя (2) преобразователя.

Изобретение относится к ультразвуковому преобразователю. Ультразвуковой преобразователь как существенная часть ультразвукового расходомера, с корпусом преобразователя, имеющим ультразвуковое окно, корпусную трубку и корпусный фланец, и преобразовательным элементом, выполненным для передачи и приема ультразвуковых волн и предусмотренным либо вблизи ультразвукового окна корпуса преобразователя, либо на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем предусмотрена относительно мягкая механическая система сопряжения, предпочтительно имеющая по меньшей мере один слабо связанный механический резонатор или по меньшей мере два слабо связанных механических резонатора, отличается тем, что предусмотрена вторая мягкая механическая система сопряжения, причем из двух систем сопряжения одна система сопряжения расположена с ближней к ультразвуковому окну стороны корпусного фланца, а другая система сопряжения расположена с дальней от ультразвукового окна стороны корпусного фланца, при этом система сопряжения, предусмотренная с ближней к ультразвуковому окну стороны корпусного фланца, на своем ближнем к ультразвуковому окну конце соединена с корпусной трубкой, а на своем удаленном от ультразвукового окна конце соединена с корпусным фланцем, и система сопряжения, предусмотренная с дальней от ультразвукового окна стороны корпусного фланца, на своем удаленном от ультразвукового окна конце соединена с корпусной трубкой, а на своем ближнем к ультразвуковому окну конце соединена с корпусным фланцем.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и измерения расхода диэлектрических материалов, перемещаемых воздухом по металлическому трубопроводу.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода жидких и сыпучих сред в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов и сжиженных газов. Устройство для измерения расхода жидких и сыпучих сред содержит генератор СВЧ, соединенный с его выходом делитель мощности, два циркулятора, первые выводы циркуляторов соединены с выходами делителя мощности, вторые выводы соединены с приемо-передающими антеннами, направленными под одинаковым углом по направлению потока и против него, третьи выводы соединены с входами смесителя, выход смесителя соединен с вычисляющим устройством. Технический результат - повышение чувствительности измерения скорости потока. 1 ил.

Изобретение относится к акустическим расходомерам для неинвазивного определения потока или интенсивности расхода в проточных для сред электропроводящих объектах, прежде всего в трубах или трубопроводах. Акустический расходомер содержит передающий преобразователь для создания в объекте по меньшей мере одной ультразвуковой волны, вводимой в среду на обращенной к среде внутренней стороне объекта в виде продольной волны, и принимающий преобразователь для обнаружения в объекте ультразвукового сигнала, по меньшей мере частично возникающего за счет продольной волны. Передающий преобразователь выполнен в виде высокочастотной индукционной катушки с отказом от акустической связи передающего преобразователя с поверхностью объекта для создания в близкой к поверхности области объекта, прежде всего металлического объекта, варьирующегося магнитного поля. За счет взаимодействия магнитного поля со статическим или квазистатическим магнитным полем в этой области создается ультразвуковая волна. Отличительной особенностью является то, что передающий преобразователь выполнен для генерации направленных волн. Технический результат - снижение требования к точности взаимного расположения передающего и принимающего преобразователей и обеспечение более равномерного распределения мощности прозвучивания среды в направлении потока среды через объект. 18 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение в целом относится к расходомерам для измерения расхода жидкости и газа. Более конкретно, оно относится к устройству и к системе для защиты кабелей, отходящих от ультразвуковых расходомеров. Предложен расходомер, который содержит корпус, охваченный кожухом, содержащим податливый пояс, расположенный по меньшей мере частично вокруг корпуса. Кожух защищает приемопередатчики и кабели приемопередатчиков. Кожух образует камеру между этим кожухом и корпусом и содержит съемную часть для обеспечения доступа в камеру. Технический результат - повышение зашиты кабелей от повреждений с одновременным упрощением доступа к ним. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 24 ил.

Устройство и способы для проверки измерений температуры в ультразвуковом расходомере. В одном варианте реализации измерительная система для ультразвукового измерения расхода содержит канал для потока текучей среды, датчик температуры и ультразвуковой расходомер. Датчик температуры размещен для измерения температуры текучей среды, протекающей в канале. Ультразвуковой расходомер содержит множество пар ультразвуковых преобразователей и управляющие электронные устройства. Каждая пара преобразователей выполнена с возможностью формирования хордальной траектории сквозь канал между преобразователями. Управляющие электронные устройства соединены с ультразвуковыми преобразователями. Управляющие электронные устройства выполнены с возможностью измерения скорости звука между каждой парой преобразователей на основании ультразвуковых сигналов, проходящих между преобразователями пары. На основании измеренных скоростей определяют наличие градиента температуры, на основании которого определяют, точно ли измеренное значение температуры, выданное датчиком температуры, отражает температуру текучей среды, протекающей в канале. Технический результат - повышение точности определения расхода среды. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения расхода жидкостей и газов в трубопроводах без контакта с контролируемой средой. Система определения расхода жидкости и газа при помощи ультразвука содержит источник и приемник ультразвука, устройство управления и блок измерения. Дополнительно в систему введены две пьезоячейки, блок автоматического контроля взаимных позиций первичных преобразователей, блок коммутации преобразователей, усилитель, АЦП, блок обработки и анализа сигналов и толщиномер со следующими соединениями: входы/выходы пьезоячеек через информационную шину М соединены с блоком коммутации преобразователей, который через усилитель и АЦП соединен с информационным выходом блока обработки и анализа сигналов, выход последнего при помощи двухсторонней шины связан с блоком автоматического контроля взаимных позиций первичных преобразователей. Первая пьезоячейка состоит из четырех обратимых пьезопреобразователей, расположенных по два на разных концах сечения, перпендикулярного продольному направлению трубопровода. Вторая пьезоячейка состоит из шести обратимых пьезопреобразователей, расположенных: два в общей точке хорд и четыре - по два на каждой хорде и смещенных друг относительно друга по вертикальной оси на определенную величину. Расстояние между двумя пьезопреобразователями с каждой стороны трубопровода строго ориентировано и определяется углами раскрытия диаграммы направленности. Технический результат - повышение точности измерения и удобства системы в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх