Ультразвуковой расходомер

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения расхода жидкостей и газов в трубопроводах без контакта с контролируемой средой. Ультразвуковой расходомер содержит два акустических канала по потоку и против потока, коммутатор, АЦП и микроконтроллер. Причем в него введены генератор сигналов с линейно-частотной модуляцией, полосовой фильтр, смеситель, блок измерения задержки со следующими соединениями: выход генератора связан информационной шиной с коммутатором и со вторым входом смесителя, входы-выходы первого и второго пьезоэлектрических элементов соответственно первого и второго акустических канала через коммутатор последовательно соединены с АЦП, полосовым фильтром, смесителем и блоком измерения задержки с сигнальным входом микроконтроллера, причем его управляющий выход шиной задания параметров соединен с входом генератора ЛЧМ, а его информационный выход является выходом расходомера. Технический результат - повышение точности измерения и удобства системы в эксплуатации. 6 ил.

 

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).

Общей проблемой измерения жидкости и газа является возможность их бесконтактного контроля с достаточной точностью, особенно это относится к контролю в сложных конфигурациях трубопроводов.

Общеизвестны расходомеры жидкостей и газа, применяемые в ЖКХ для измерения расходов горячей и холодной воды (П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества веществ. СПб., Политехника, 2004, стр. 5-3б).

Недостатки: нужна врезка в трубопровод, замена раз в 3-4 года, погрешность измерения до 3,5%.

Известен патент РФ №2411456 С1 «Расходомер жидких и газовых сред в напорных трубопроводах», в котором измерения расхода жидкости и газов производится при помощи накладных расходомеров и оба преобразователя размещены на поверхности трубы в диаметрально противоположных точках. Излучающий преобразователь содержит элемент излучения объемных ультразвуковых волн, выполненный в виде упругого стержня (или трубки, заполненной жидкостью), с изгибом в плоскости осевого сечения трубы по форме дуги, кривизна которой пропорциональна скорости потока в заданном диапазоне скоростей. К концам элемента излучения подключены управляемые линии задержки ультразвуковых импульсов, идущих от генераторов сигналов, размещенных в электронном блоке. Приемный преобразователь выполнен из пьезоэлемента, который имеет звуковой контакт с трубой в точках выхода ультразвуковых импульсов, проходящих через среду в трубе, а также по стенке трубы в поперечном ее сечении. Причем используется вертикальное зондирование двух лучей, которое в случае отсутствия течения попадает на приемный элемент после прохождения через контролируемую среду. В случае присутствия потока времена между излучениями источником двух волн варьируются так, чтобы результирующее колебание, после прохождения через среду, оказалось в точке входа приемного устройства.

Недостатком является то, что измерения с заявленной точностью могут быть проведены только на достаточно длинных прямых участках трубопровода. Принцип работы устройства не позволяет учитывать неравномерный профиль потока, что ведет к снижению точности устройства в условиях сложных конфигураций трубопровода. Данный недостаток обусловлен отсутствием возможности реализации многоплоскостной расходометрии.

Также известно устройство ультразвукового измерения расхода, которое содержит как минимум два обратимых электроакустических преобразователей, каждый из которых имеет диаграмму направленности с углом раствора не менее 60° в разных плоскостях сечения и расположенный таким образом, чтобы ось диаграммы направленности была перпендикулярна к продольной оси трубопровода. Причем внешняя излучающая поверхность каждого электроакустического преобразователя совмещена с внутренней поверхностью трубопровода. Измерения расхода проводят как минимум при помощи двух электроакустических преобразователей. Преобразователи могут быть расположены как друг напротив друга, так и иным образом, например, таким, чтобы ломаная линия проходила от одного преобразователя до другого с точками излома на внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2264602 кл. G01F 1/66 от 20.11.2005 Бюл. №32 «Ультразвуковой способ измерения расхода жидких и/или газообразных сред и устройство для его осуществления»).

Недостаток состоит в том, что предполагается контакт излучающей поверхности преобразователя с контролируемой средой. Это не позволяет применять его в качестве переносного, так как при использовании накладных преобразователей возникла бы неконтролируемая погрешность их взаимного позиционирования, величина которой зависит от их количества. Также это бы сказалось на времени и сложности монтажа.

Другой недостаток состоит в том, что из-за использования врезных датчиков возникают ограничения на область применения устройств, не позволяя применять способ в случае высоких температур контролируемого вещества или, например, агрессивных сред.

Наиболее близким техническим решением является частотный ультразвуковой расходомер (П.П. Кремлевский. СПб., Политехника, 2004 г., стр. 352-357). Например, расходомер с двумя акустическими каналами. Генератор создает колебания ВЧ=10 МГц, которые после прохода через модуляторы поступают к пьезоэлементам, которые излучают и получают колебания, разность этих частот ≈50 Гц и по этой разности и судят о расходе жидкости потока - прототип.

Недостаток: погрешность не ниже 2%, т.к. используется непрерывная частота, излучаемая и принимаемая пачками.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения и удобства системы в эксплуатации.

Технический результат достигается за счет применения линейно-частотной модуляции (ЛЧМ) ультразвукового сигнала и его соответствующей обработки.

Для решения поставленной задачи предлагается следующее:.

Ультразвуковой расходомер, содержащий два акустических канала по потоку и против потока, коммутатор и микроконтроллер, генератор сигналов с линейно-частотной модуляцией, АЦП, полосовой фильтр, смеситель, блок измерения задержки со следующими соединениями: генератор частоты выполнен в виде линейно-частотного генератора, а его выход связан информационной шиной с коммутатором и с вторым входом смесителя, входы-выходы первого и второго пьезоэлектрических элементов соответственно первого и второго акустических канала через коммутатор последовательно соединены с АЦП, полосовым фильтром, смеситель и блок измерения задержки с сигнальным входом микроконтроллера, причем его управляющий выход шиной задания параметров соединен с входом генератора ЛЧМ, а его информационный выход является выходом расходомера.

Задача измерения расхода при помощи ультразвука (УЗ) может быть классифицирована в радиотехнических терминах как задача ближней локации. Одним из наиболее эффективных способов повышения точности измерений временных задержек в задачах ближней локации является использование непрерывного излучения сигналов сложной формы. Такие сигналы позволяют обеспечить более высокое отношение сигнал/шум при ограничениях на мощность излучения, чем импульсные [1]. Среди методов формирования сложных сигналов наибольшее распространение в радио- и ультразвуковой локации получили сигналы с частотной модуляцией (ЧМ) [1].

Как правило, оптимальный прием таких сигналов реализуется при помощи схемы коррелятора. Схема заключается в синхронном излучении и гетеродинировании сигнала на приемнике. Из полученной смеси выделяют низкочастотную составляющую. Выделенный сигнал называется сигналом биения. Он содержит информацию о задержке принятой волны в своей частоте. Таким образом, задача повышения точности измерения ЧМ сигналов заключается в повышении точности измерения частоты их сигналов биения [1].

В условиях наличия помех и паразитных сигналов в локационной среде часто используют линейно-частотно-модулированные сигналы. Их достоинством является однозначное соответствие частоты их сигнала биений задержки волны, отраженной от каждой цели [2].

Непрерывное ЧМ излучение используется во многих приложениях ближней локации в радиотехнических задачах [3], а также в приложениях акустики, например в уровнеметрии [4]; в УЗ дальномерах [5]. Однако авторам неизвестны примеры использования непрерывного сложномодулированного излучения в задачах ультразвуковой расходометрии.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого расходомера, на которой изображено:

1 и 2 - пьезоэлектропреобразователи (первый и второй соответственно) ПЭП1 и ПЭП2

3 - трубопровод

4 - коммутатор

5 - АЦП

6 - полосовой фильтр (например, Баттерворта)

7 - смеситель (СМ)

8 - блок измерения задержки (БИЗ)

9 - микроконтроллер (МС)

10 - генератор линейно-частотной модуляции

11 - ход лучей прямых и отраженных между ПЭП1 и ПЭП2.

Источник питания условно не показан.

На фиг. 2 представлена схема расположения ПЭП1 и ПЭП2 на трубопроводе и пути лучей от ПЭП1 к ПЭП2 и обратно, а также углы падения, преломления и отражения этих лучей (пример для материала трубопровода сталь, толщиной 2 мм, диаметром 41 мм, расстояние между ПЭП1 и ПЭП2 50 мм). Пример приведен для справки и для понимания физических процессов в расходомере.

На фиг. 3 изображен вид принятого сигнала, смешанного с опорным до фильтрации.

На фиг. 4 изображен спектр принятого сигнала, смешанного с опорным до фильтрации в диапазоне до 5 кГц.

На фиг. 5 изображен вид отфильтрованного сигнала биений.

На фиг. 6 изображен спектр отфильтрованного сигнала биений в диапазоне 0-5 кГц.

Схема на фиг. 1 имеет следующие соединения. К трубопроводу 3 с одной стороны крепятся ПЭП1 и ПЭП2, входы-выходы которых через коммутатор 4 соединены с входом АЦП 5, выход которого через фильтр 6 соединен с перьям входом смесителя 7, а выход смесителя 7 через БИЗ 8 соединен с сигнальным входом МС 9, последний шиной задания параметров соединен с генератором ЛЧМ 10, а шиной управления соединен с упр. входом коммутатора 4, а выход генератора ЛЧМ 10 информационной шиной соединен с коммутатором 4 и с вторым входом смесителя 7; выход МС 9 является выходом расходомера.

Схема работает следующим образом.

Излучаемый сигнал имеет вид:

где А1 - амплитуда излученного УЗ сигнала; ω=2πf - несущая круговая частота, 2π⋅1 рад⋅МГц; Δω=2πΔf - девиация круговой частоты, 2π⋅440 рад ⋅ кГц; Тм - период модуляции, 18 мс.

Принятый с задержкой сигнал имеет вид:

где А2 - амплитуда принятого УЗ сигнала; τ - задержка при распространении луча по пути от источника до цели и от цели до приемника. Полный принятый сигнал представляет собой сумму сигналов типа S2. Сигналы подаются на смеситель (рис. 2).

Выходной сигнал (Sсм) представляет собой следующую комбинацию:

где Sб - сигнал разности (сигнал биений); Sc - сигнал суммы; n - количество принимаемых с разной задержкой сигналов отражений. Вид суммы сигналов биений в диапазоне 0-5 кГц показан на фиг. 3 и его спектр на фиг. 4. На фиг. 3 представлен вид сигнала, полученного после смесителя (фиг. 2), он представляет собой смесь гармоник, с частотами, равными разности и сумме частот опорного и задержанного сигналов. Задержанный сигнал содержит составляющие, соответствующие отражению от всех, в том числе побочных, целей, которые приходят в точку приема. Каждая такая составляющая имеет свою задержку, что соответствует пикам в спектре (фиг. 4). Полезный сигнал при включении, например, по V- образной схеме имеет наибольшую энергию, также его приблизительная позиция может быть определена теоретическим расчетом. Для выделения полезного сигнала используется полосовой фильтр.

Полученный в результате обработки сигнал биений имеет вид:

где Аб - амплитуда сигнала биений; τпол - задержка полезного сигнала; ϕб - фаза сигнала биений.

В схеме (фиг. 2) с описанными параметрами использовался полосовой фильтр Баттерворта с полосой частот 1100-1600 кГц, 7 порядок. Вид полезного сигнала биений после фильтрации и его спектр показаны на фиг. 5 и фиг. 6. На фиг. 5 видно, что полезный сигнал имеет паразитную амплитудную модуляцию, которая связана с резонансным характером излучения и приема пьезоэлементов. Однако в спектре (фиг. 6) пики амплитудной модуляции не разделяются с пиком основного спектра. Частота полезного сигнала биений определялась алгоритмом оценки частоты, например поиском пика спектра.

Схема на фиг. 1 включает контролируемую среду, помещенную в трубопровод 2; пару пьезопреобразователей (ПЭП1 и ПЭП2), помещенных на внешней стенке трубопровода, коммутатор 4, например реле, переключающий режимы «по потоку» и «против потока»; АЦП 5 (14 бит, частота дискретизации до 100 MSPS NI PXI 4012), генератор сигналов с ЛЧМ 10 (14 бит, частота дискретизации до 100 MSPS NI PXI 5042) и RLC метр. Сигнал подается на пьезопреобразователи, имеющие резонансную частоту 1 МГц. Сигнал с ЛЧМ 10, прошедший через контролируемую среду, оцифровывается АЦП 5 на частоте 10 МГц, выделены операции: смесителя 7 (умножения отсчетов опорного сигнала на отсчеты оцифрованного принимаемого сигнала); полосовой фильтрации (ФПЧ) 6 и измерения частоты сигнала в МС 9, где производится управление, хранение и обработки результатов измерений. Кроме того, управление коммутацией осуществляется также при помощи МК 9.

Все значения частот и другие числовые значения, указанные в описании, выбраны из условий оптимального режима работы с точки зрения получения минимальной погрешности измерения. Следует заметить, что для получения погрешности измерения порядка 1% (современные эталонные расходомеры имеют погрешность порядка 1,5%) требуется произвести не менее 25 измерений с полным временем измерения 0,9 сек. Более подробно об этом описано ниже - "результаты экспериментов".

Результаты экспериментов

Проведена работа по экспериментальному исследованию возможности использования непрерывного линейно-частотного излучения для бесконтактной ультразвуковой расходометрии. В рамках работы был спроектирован лабораторный макет расходомера. Испытания проводились на проливном стенде «НПК ВИЛ», использовался стальной трубопровод с гидравлическим диаметром 41 мм, толщиной стенки 2 мм, в качестве контролируемой среды использовалась водопроводная вода. В ходе испытаний измерялись значения разности времен прохождения сигнала в направлениях по потоку и против него. Оценка времен задержки производилась по корреляционной схеме приема. Информационным параметром являлась частота результирующего сигнала биений. Частота оценивалась по зависимости фазы полученного сигнала биений от времени и методом поиска пика в спектре. ЛЧМ сигнал формировался на несущей частоте 1 МГц, девиация 440 кГц, период модуляции 18 мс. Датчики включались по V-образной схеме.

Проведены исследования зависимости среднеквадратичного отклонения показаний от скорости потока в диапазоне расходов 0-19 м3/ч, что для данного трубопровода соответствует диапазону скоростей 0-4 м/с. Расход определялся методом сличения с эталонным расходомером, заданная скорость высчитывалась из его показаний. Оценка точности производилась как по результатам одинарных измерений, так и с усреднением по совокупности накопленных значений. Для достижения точности (СКО) менее 1% от разности времен пролета для оценки по зависимости фазы сигнала от времени необходимо накопление по 25 измерениям, что для периода модуляции 0,9 с. Для оценки частоты поиском пика в спектре требуется усреднение по 40 измерениям, что соответствует 1,44 с. В результате испытаний показана чувствительность показаний dt, соответствующих изменению скорости потока до 0,01 м/с, что соответствует чувствительности расхода 0,05 м3/ч. Повышение точности может быть достигнуто увеличением числа накапливаемых значений каждого показания в корень из этого числа раз.

Проведены исследования зависимости среднеквадратичного отклонения показаний от отношения сигнал/шум. Изменение отношения сигнал/шум достигалось варьированием амплитуды сигнала, подаваемого на излучатель. Собственный шум макета расходомера на входе 2,4 мВ. Показана возможность использования оценки по зависимости фазы от времени при напряжениях на излучателе до 0,05 В (-1 дБ), при меньших значениях для данного алгоритма имеет место пороговый эффект. Для оценки распределения проведены исследования распределения значений в зависимости от скорости потока, все распределения имеют вид, близкий к нормальному распределению.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует основному экономическому критерию "стоимость - эффективность".

Список литературы

1. М. Ronkin, A. Kamykov и Е. Khrestina, «Frequency Estimation for Short Realization of Radar Signals II. Results of Tests,» Contemporary Engineering Sciences, т. Vol. 7, №№33, p. 1783-1787, 2014.

2. M. Ronkin, A. Kalmmykov и E. Khrestina, «Frequency estimation for short realization of radar signals II. Results of tests.,» Contemporary Engineering Sciences, т. 7, №33, p. 1783-1787, 2014.

3. M. Ronkin и A. Kalmykov, «Proceeding of CriMiCo2015: 25rd Int. "Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology",» в Investigation of algorithm for measuring short realization of chirp signals, Sevastopol, 2015.

4. С. Костюков и Л.А. Славутский. «РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ УЛЬТРАЗВУКОВОГО УРОВНЕМЕРА С ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ ЛЧМ СИГНАЛА,» Вестник Чувашского университета, р. 217-221, 2008.

5. S. Hitra, М. Kurosawo и Т. Katagiri, «Cross-Correlation by Single-bit Signal Processing for Ultrasonic distance measurement,)) IEICE trans., Fundamentals, Т. 1, №4, p. 1031-1037, 2008.

Ультразвуковой расходомер, содержащий два акустических канала по потоку и против потока, коммутатор, АЦП и микроконтроллер, отличающийся тем, что в него введены генератор сигналов с линейно-частотной модуляцией, полосовой фильтр, смеситель, блок измерения задержки со следующими соединениями: выход генератора связан информационной шиной с коммутатором и со вторым входом смесителя, входы-выходы первого и второго пьезоэлектрических элементов соответственно первого и второго акустических канала через коммутатор последовательно соединены с АЦП, полосовым фильтром, смесителем и блоком измерения задержки с сигнальным входом микроконтроллера, причем его управляющий выход шиной задания параметров соединен с входом генератора ЛЧМ, а его информационный выход является выходом расходомера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической метрологии, в частности к расходометрии выбросов углекислого газа. Способ для определения коэффициента выбросов СO2 факельными газовыми установками содержит этапы, на которых измеряют скорость звука в факельном газе, регистрируют фракции N2, СO2 и Н2O, вычисляют максимальную скорость звука в факельном газе при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i, вычисляют минимальную скорость звука при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i+1, варьируют длину цепи i до тех пор, пока измеренная скорость звука не будет находиться между вычисленными минимальной и максимальной скоростями звука, варьируют фракции алканов с найденной длиной цепи i и длиной цепи i+1 до тех пор, пока вычисленная при указанных фракциях скорость звука не будет находиться внутри заданной разницы по отношению к измеренной скорости звука, вычисляют эквивалентную длину цепи, вычисляют коэффициент выбросов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения массового расхода жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов, продуктов химического производства, в т.ч.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения массового расхода жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов, продуктов химического производства, в том числе химически агрессивных сред.

Данное изобретение относится к расходомерному устройству для измерения параметра потока, образованного из текучей среды и текущего в трубопроводе в основном направлении потока.

Предложены устройство и способ ультразвукового измерения расхода вязких текучих сред. В одном примере осуществления изобретения ультразвуковая система измерения расхода содержит ультразвуковой расходомер, стабилизатор потока и сужающий переходник.

Изобретение относится к способу сварки корпуса измерительного преобразователя с корпусом измерительного устройства для установки и герметизации измерительных преобразователей в ультразвуковых расходомерах.

Данное изобретение относится к скважинному инструменту для определения скорости потока текучей среды во внутреннем объеме ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода жидкостей в трубопроводах, в частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов и сжиженных газов.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение процедуры измерения концентрации и повышение точности измерения.

Устройство и способ мониторинга работы расходомерной системы. В одном варианте реализации расходомерная система содержит расходомер, первый и второй датчики давления, стабилизатор потока и устройство для мониторинга состояния.

Изобретение относится к способу распознавания наличия жидкости (50) в газовом потоке, текущем в трубопроводе, с применением ультразвукового расходомерного устройства (10), причем попарно имеются измерительные контуры, вертикально сдвинутые на одинаковое заданное расстояние относительно центральной оси так, что один лежит в верхней зоне над центральной осью, а другой лежит в нижней зоне под центральной осью, при этом на первом этапе (102) проверяют, выдает ли самый нижний измерительный контур (30) достоверное измеряемое значение скорости течения газа, на втором этапе (104) вычисляют значение турбулентности для каждого измерительного контура (30, 36; 32, 34) пары и устанавливают отношение обоих значений турбулентности и на третьем этапе (106) на обоих измерительных контурах (30, 36; 32, 34) пары вычисляют соответствующую скорость (SoS) звука и устанавливают отношение обеих скоростей (SoS) звука, причем выводят предупреждающий сигнал о жидкости: если на первом этапе выдают недостоверное измеряемое значение, или если на втором этапе отношение значений турбулентности отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение, или если на третьем этапе отношение скоростей звука отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение. Технический результат – повышение чувствительности распознавания жидкости в трубопроводе. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения термической стабильности жидких однофазных и двухфазных, а также гетерогенных систем. Изобретение предназначено для определения максимальной скорости газовыделения (Wmax), температуры начала экзотермических процессов (Тн), индукционного периода (Тинд), суммарных объемов выделившихся газов (Vг) при атмосферном давлении и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности на любых предприятиях и заводах, где возможно попадание горючих веществ в смеси с окислителем на высокотемпературные операции. Предложен прибор для определения параметров газовыделения, содержащий воздушный термостат с электронагревателем и терморезистором. Внутрь термостата установлены две ячейки из нержавеющей стали, выполненные с возможностью заливания в них жидких образцов, при этом ячейки снабжены герметично закрывающимися крышками, в которые вмонтированы термопары. Крышки имеют отверстия для соединения с трубками газоотвода, которые соединены с ультразвуковыми измерителями скорости истечения газа с установленными пьезоэлементами и газовым переключателем на выходе. Термопары подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу контроллера, выход которого подключен через интерфейс RS232/USB к персональному компьютеру, а терморезистор подключен к входам аналого-цифрового преобразователя и ПИД-регулятора, выход которого соединен с электронагревателем. Ультразвуковой измеритель скорости истечения газа подключен через интерфейс RS232/USB к персональному компьютеру, который выполнен на базе процессора, выполненного с возможностью: визуализации данных эксперимента в реальном времени, регистрации данных в файл, просмотра файлов экспериментов. Технический результат - повышение точности одновременного измерения скорости потоков газовых продуктов, а также возможность одновременного отбора как жидких, так и газовых проб. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода диэлектрических жидкостей в трубопроводах, в частности при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов. Способ измерения массового расхода жидких сред заключается в том, что радиоволну с частотой направляют через радиопрозрачное окно в трубопроводе под углом α к направлению движения потока, отраженную волну с частотой смешивают с частью падающей волны, выделяют сигнал их разности и вычисляют спектральную плотность этого сигнала. Дополнительно к этому частоту генератора модулируют по симметричному пилообразному закону от до спектральные плотности сигнала разностной частоты вычисляют отдельно на растущем - и падающем участке несущей частоты - вычисляют их взаимно-корреляционную функцию и модуль разности массовый расход определяют по частотному сдвигу, соответствующему максимуму взаимно-корреляционной функции, и по частоте вычисляемой из условия равенства где b - диапазон частот, определяемый из возможной полосы частот сигнала. Технический результат - повышение точности. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода диэлектрических жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов. Устройство для измерения расхода жидких сред содержит передающую и приемную антенны на измерительном участке трубопровода, модулятор частоты, генератор СВЧ, смеситель, при этом модулятор частоты первым выходом соединен с управляющим входом генератора СВЧ, выход которого соединен с первым входом смесителя и с передающей антенной, а второй вход смесителя соединен с приемной антенной. Дополнительно устройство содержит коммутирующий блок, первый и второй блок спектральной обработки, блок вычисления взаимной корреляции, блок вычисления диэлектрической проницаемости, вычислительный блок, при этом основной вход коммутирующего блока соединен с выходом смесителя, а управляющий вход со вторым выходом модулятора частоты, первые входы блока взаимной корреляции и блока вычисления диэлектрической проницаемости соединены с первым выходом блока коммутации через первый блок спектральной обработки, вторые входы этих блоков соединены со вторым выходом блока коммутации через второй блок спектральной обработки, выходы блоков вычисления диэлектрической проницаемости и блока взаимной корреляции соединены с вычислительным блоком. Технический результат - повышение точности. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения объема газа, и может быть использовано, например, для измерений объемного расхода и объема газа на входе автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) при рабочих условиях и расчетом потребленного объема газа, приведенного к стандартным условиям. Сущность изобретения состоит в том, что в измерительной системе для учета газа, поставляемого на АГНКС, выполненной с возможностью учета двунаправленных потоков и состоящей из связанных между собой измерительного и регистрирующего узлов, измерительный узел состоит из ультразвукового расходомера и преобразователей давления и температуры, причем ультразвуковой расходомер выполнен из соединенных между собой электронного блока с вычислителем расхода и ультразвукового преобразователя расхода, корпус которого содержит измерительный отрезок трубы с отверстиями в местах установки ультразвуковых приемопередатчиков и, по меньшей мере, четыре пары ультразвуковых приемопередатчиков, расположенных под углом к направлению потока, с возможностью образования по меньшей мере четырех измерительных лучей, а преобразователи давления и температуры соединены с электронным блоком расходомера. Технический результат - увеличение динамического диапазона и повышение точности измерений объемного расхода газа, увеличение скорости получения результирующего объема газа, поставленного на АГНКС, и радиуса расположения регистрирующего узла. 8 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к блокам преобразователей с кабельными блоками, используемыми для инструментального контроля процессов текучей среды. Кабельный блок для присоединения преобразователя содержит тело гнездовой детали, имеющее переднюю часть с передним концом, заднюю часть с задним концом, противоположным переднему концу, и средство для удержания кабеля, расположенное ближе к заднему концу. Кроме того, кабельный блок содержит кабель, имеющий первый конец, второй конец, проводник сигналов и гибкий фиксирующий элемент. Часть гибкого фиксирующего элемента размещена в средстве для удержания кабеля и проходит по меньшей мере частично вокруг тела гнездовой детали для ограничения перемещения первого конца кабеля относительно тела гнездовой детали. Технический результат - создание кабельного блока, который предназначен для установки в расходомере и в котором преобразователь и кабельный соединитель снабжены покрытием или иным образом используются в относительно небольшом пространстве, а также имеющем конструктивные особенности, которые упрощают сборку блоков преобразователей или расходомеров или которые упрощают изготовление, сборку или транспортировку этих блоков. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины. Система содержит первый плотномер, который измеряет ПМТС в местоположениях, где фазы ПМТС часто являются разделенными, второй плотномер, который измеряет ПМТС с выхода фазового смесителя-гомогенизатора, и третий плотномер, который в реальном времени измеряет ПМТС там, где газовая фаза начинает отделяться или отделилась от жидкой фазы, но где жидкие фазы не разделились. Система также содержит один или более процессоров для выполнения одной или более программ для определения плотности нефтяной фазы, плотности водной фазы, плотности газовой фазы и пропорций фаз, в том числе обводненности и объемной доли газа, на основе показаний первого, второго и третьего плотномеров. Технический результат – повышение точности и безопасности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: для измерения параметров потока различных текучих сред. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для согласования ультразвуковых сигналов содержит трубу, имеющую первый ультразвуковой волновод и второй ультразвуковой волновод, проходящие в трубу так, что ультразвуковые преобразователи, подсоединенные к концам ультразвуковых волноводов, передают ультразвуковые сигналы через ультразвуковые волноводы непосредственно через текучую среду, проходящую через трубу. Технический результат: повышение качества передаваемого ультразвукового сигнала через текучую среду в трубопроводе и, как следствие, повышение точности измерения скорости потока текучей среды. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится способу определения потока или интенсивности расхода среды в проточном для среды электропроводящем объекте и к устройству для осуществления способа. Способ определения потока или интенсивности расхода среды в проточном для среды электропроводящем объекте, прежде всего в трубе (1) или трубопроводе, причем в объекте с помощью передающего преобразователя (11) создают по меньшей мере одну ультразвуковую волну (16), которая входит в среду на внутренней стороне объекта в виде продольной волны (8) и создает на пространственном расстоянии от места входа ультразвуковой сигнал, который по меньшей мере частично возникает за счет продольной волны (8), принимается принимающим преобразователем (12) и используется для анализа потока или интенсивности расхода, причем передающий преобразователь (11), предпочтительным образом, с отказом от акустического сопряжения с поверхностью объекта создает первое изменяющееся магнитное поле в близкой к поверхности области, прежде всего, металлического объекта, и за счет взаимодействия изменяющегося магнитного поля со статическим или квазистатическим магнитным полем в этой области создается первая ультразвуковая волна, и передающий преобразователь (11) дополнительно создает другое изменяющееся магнитное поле в области объекта, и за счет взаимодействия изменяющегося магнитного поля со статическим или квазистатическим магнитным полем в этой области создается другая ультразвуковая волна, которая таким образом накладывается на первую ультразвуковую волну, что амплитуда возникающей в результате волны увеличивается в направлении принимающего преобразователя (12) и уменьшается в направлении от принимающего преобразователя (12), причем, предпочтительным образом, первое и второе изменяющиеся магнитные поля создают посредством двух высокочастотных катушек (18, 19) передающего преобразователя (11). причем передающий и принимающий преобразователи (11, 12) находятся на таком расстоянии друг от друга, что ультразвуковой сигнал в принимающем преобразователе (12) складывается из многократных проходов в среде. Технический результат – улучшение точности измерения и возможности корректировки системы. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использовано для измерения расхода и количества природного газа при коммерческом учете. В информационно-измерительной системе для измерения расхода и количества газа, состоящей из основного измерительного трубопровода с вихревым расходомером, датчиков давления и температуры, контроллера и запоминающего устройства, согласно изобретению параллельно основному измерительному трубопроводу установлен байпасный измерительный трубопровод с установленным в нем образцовым ультразвуковым расходомером и краном, управляемым контроллером. При этом контроллер выполнен с возможностью осуществления алгоритма вычисления расхода по формуле: где Q - расход, измеряемый вихревым преобразователем;q - расход, измеряемый ультразвуковым расходомером;ƒ1 - частота, снимаемая, пропорциональная расходу Q;ƒ2 - частота, снимаемая, пропорциональная расходу Q-q. Технический результат - повышение точности измерения расхода. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения расхода жидкостей и газов в трубопроводах без контакта с контролируемой средой. Ультразвуковой расходомер содержит два акустических канала по потоку и против потока, коммутатор, АЦП и микроконтроллер. Причем в него введены генератор сигналов с линейно-частотной модуляцией, полосовой фильтр, смеситель, блок измерения задержки со следующими соединениями: выход генератора связан информационной шиной с коммутатором и со вторым входом смесителя, входы-выходы первого и второго пьезоэлектрических элементов соответственно первого и второго акустических канала через коммутатор последовательно соединены с АЦП, полосовым фильтром, смесителем и блоком измерения задержки с сигнальным входом микроконтроллера, причем его управляющий выход шиной задания параметров соединен с входом генератора ЛЧМ, а его информационный выход является выходом расходомера. Технический результат - повышение точности измерения и удобства системы в эксплуатации. 6 ил.

Наверх