Ультразвуковой расходомер

 

Осесоюзна аатеит. о г= х «в че скал

E бнблн тека МБА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республин

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 11.1.1969 (№ 1296520/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 02.1V.1970. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 31 VII.1970

Кл. 42е, 23/50

МПК б 05d

УДК. 681 125 82(088 8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

А в то j3 bl изобретения

С. П. Газетов, В. М. Мамутин, Б, И. Панков и Н. Х, Хамзин

Заявитель

УД ЬТРАЗВУКО ВО Й РАСХОДОМ ЕР

Известны ультразвуковые расходомеры, содержащие два акустических преобразователя, коммутатор с триггером и усилитель-формирователь импульсов.

Предложенный расходомер в отличие от известных снабжен детектором частотно-импульсной модуляции, вход которого подсоединен к генератору через усилитель-формирователь импульсов, а выход — к демодулятору.

Это позволяет упростить конструкцию расходомера.

На фиг. 1 приведена схема, поясняющая принцип действия расходомера; на фиг. 2— диаграмма напряжений в различных его узлах.

В датчике, представляющем собой отрезок трубопровода 1, установлены пьезоэлементы

2 и 8, подключенные к коммутатору 4. Работой коммутатора управляет триггер 5, подключенный через блок деления б к генератору импульсов 7. Другой выход коммутатора 4 подключен к генератору через усилитель-формирователь 8. Коммутатор, переключающий пьезоэлементы 2 и 8, позволяет направлять ультразвуковые колебания поочередно по направлению потока и против него. В обоих случаях образуется замкнутая синхроцепь: генератор 7 — коммутатор 4 — пьезоэлементы

2 и 8 — коммутатор 4 — усилитель-формирователь 8 — генератор 7.

K выходу генератора подключен формирователь нормированпых импульсов 9. связанный с детектором частотно-импульсной модуляц|ш 10, подключенным ко входу демодулятора 11, работой которого через формирователь 12 управляет триггер 5.

Рассмотрим работу расходомера.

Допустим что в момент времени (фп . 2.cl) KopoTKlip. 1il1TI3 ll>chl элсктрическ Ix

10 колебаний генератора 7 поступают через коммутатор 4 на пьезоэлемент 2, преобразуются в ультразвуковые колебания и распространяются под углом к паправленпю движения потока. Ультразвуковые колебания, прошедш«е

15 через контролируемый поток. принимаются пьезоэлементом 8, преобразуются в электрические колебаш;я, через коммутатор 4 поступают на вход усилителя-формирователя 8 и после усиления вновь запускают генератор 7.

20 В замкнутой спнхроцепи устанавливается частота f следования импульсов (фиг. 2,6), L определяемая выражением

С+ V где L — расстояние между пьезоэлементами;

25 С вЂ” скорость распростпанения ультразвуковых колебаний в контролируемой среде;

V — проекция скорости потока жидкости на направление распространения

30 ультразвуковых колебаний.

267953

Такое направление ультразвуковых колебаний сохраняется до момента опрокидывания триггера 5 (точка 12). Количество синхроимпульсов за время от ti до 12 определяется емкостью блока деления б. После опрокидывания триггера ультразвуковые колебания начинают распространяться в противоположную сторону навстречу потоку контролируемой жидкости. В этом случае в замкнутой сипхроцепи устанавливается частота f следования

L импульсов, определяемая выражением

С вЂ” V

Разность частот (if =f1 — f определяется вы2V ражепием Лг = — . Из полученного выражен ния видно, что разность частот Л пропорциональна скорости потока жидкости, а следовательно, и расходу. Для выделения разностной частоты, пропорциональной расходу жидкости, синхроимпульсы с генератора 7 поступают на вход формирователя нормированных импульсов 9 (например, ждущего мультивибратора нли фантастрона). Импульсы с выхода формирователя 9 (фиг. 2,в) постоянной амплитуды и длительности поступают на вход детектора частотно-импульсной модуляции частот 10, преобразующего частотно-модулированные колебания в амплитуду импульсов низкой частоты (фиг. 2,г).

Постоянные напряжения U> и U на выходе детектора частотно-импульсной модуляции 10 соответственно по потоку жидкости и против потока определяются следующими выражениями:

U иУ,=

Ti тг где А н т — соответственно амплитуда и длительность нормированных импульсов на входе детектора;

Т, и Т, — период следования синхроимпульсов соответственно по потоку и против потока жидкости.

Разность постоянных напряжений Л V

= V< — V после подстановки их значений и несложных преобразований определяется следующим выражением:

ЛХ = А1 1

Так как — =f, а — =-)2, т, т,.

10 после подстановки получим:

Л У=Ат(1 — (,) =АтЛ .

Разность постоянных напря кений Л1, пред15 ставляющая собой амплитуду импульсов низкой частоты на выходе детектора частотноимпульсной модуляции, пропорциональна разностной частоте Л) и, следовательно, скорости (расходу) жидкости. При неподвижной

20 жидкости (V=O) разностная частота Af равна нулю, тогда и амплитуда импульсов низкой частоты ЛУ равна нулю.

Для преобразования амплитуды импульсов низкой частоты в постоянное напряжение они

25 поступают на вход демодулятора 11, который переключается низкочастотными импульсами с формирователя 12. Формирователь запускается импульсами с одного из плеч триггера б.

Предмет изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий

З5 два акустических преобразователя, коммутатор с триггером и усилитель-формирователь импульсов, соединенные в цепь синхрокольца через генератор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен де40 тектором частотно-импульсной модуляции, вход которого подсоединен к генератору через усилитель-формирователь импульсов, а выход подсоединен к демодулятору.

267953

Фид. 1 г и

9иг.2

Составитель И. М. Гольденберг

Редактор Б. Fi. Федотов Техрсд T. П. Курилко Корректор А. И. Зимина

Заказ 2135/! 3 Тираж 480 Подписное

Ц1-1ИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий прн Совстс Министров СССР

Москва К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2