Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком

Изобретение относится к измерению расхода жидких и газообразных сред по трубопроводу. Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком, содержащий электронный блок и металлический датчик, включающий измерительный участок в виде отрезка трубопровода с проточной частью, имеющей квадратное поперечное сечение для трубопроводов диаметром меньше 30 мм и круглое сечение для трубопроводов диаметром больше 30 мм, и поглотитель акустических помех на поверхности измерительного участка, на противоположных концах которого в поперечном углублении в материале стенки проточной части установлены два прямоугольных электроакустических преобразователей параллельно друг другу с одинаковыми углами наклона к продольной оси, соединенных с коммутатором, последовательно соединенные синхронизатор и генератор зондирующих сигналов, выход которого подключен к входу коммутатора, по одному временному дискриминатору в каждом канале измерения по и против потока, вход которого соединен с выходом коммутатора. Расходомер снабжен поглотителем реверберационных акустических помех в виде двухслойной периодической остроугольной гребенчатой структуры, вычислителем разности инверсий от измеренных временных интервалов по и против потока, два входа которого подключены к выходам двух временных дискриминаторов по и против потока. Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком характеризуется тем, что в каждый канал измерения по и против потока введен по одному второму дополнительному временному дискриминатору, вход которого соединен с выходом коммутатора, и по одному вычислителю разности интервалов времени с двумя входами, первый вход которого подключен к выходу первого временного дискриминатора, а второй вход к выходу второго временного дискриминатора, выходы вычислителей каждого канала подключены к двум входам вычислителя разности инверсий от разности временных интервалов в каждом канале. Технический результат - повышение точности измерения в широком диапазоне изменения температуры, давления и других параметров контролируемой среды. 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения расхода сред в отраслях промышленности, связанных с транспортировкой жидких и газообразных сред по трубопроводам, например в нефтеперерабатывающей, нефтегазодобывающей отраслях, в системах ЖКХ, энергетике, в электронной и медицинской промышленности в широком диапазоне изменения температур и других параметров контролируемых сред.

Известно ультразвуковое устройство для измерения расхода сред (см. патент США №8978476, заявл. 5.11.2012, опубл. 17.03.2015), представляющее многоканальную ультразвуковую систему, содержащее измерительный участок трубопровода, на наружной поверхности которого в плоскостях, параллельных между собой, и продольной оси трубопровода, проходящих через разные хорды трубопровода, установлены металлические пластины в качестве волноводов. Посредством этих волноводов установлена многоканальная ультразвуковая приемо-передающая система для излучения и приема зондирующего сигнала через стенку трубопровода измерительного участка. Определение скорости потока в каждой хордовой плоскости измерительного участка трубопровода осуществляется по разности измеренного времени распространения ультразвукового зондирующего сигнала по потоку и против потока, по которым определяется результирующая скорость или расход контролируемой среды через проточную часть.

Недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения расхода:

1) от изменения скорости ультразвука в контролируемой среде, которая определяется функциональной зависимостью от температуры, давления, плотности и других параметров контролируемой среды,

2) от акустических реверберационных паразитных помех, возникающих в стенке проточной части при каждом отражении и преломлении зондирующего сигнала в стенках проточной части,

3) от временной ассиметрии измерительных каналов по и против потока, обусловленных не идентичностью задержек в электронных цепях каналов, вызывающих дрейф нуля. Наиболее близким по технической сущности относительно заявляемого решения является устройство (см. патент Российской Федерации №2576551, заявл. 16.12.2014, опубл. 10.03.2016), содержащее измерительный участок трубопровода, имеющий поперечное сечение проточной части форму многоугольника с четным числом граней, на противоположных концах каждой пары параллельных граней в поперечном углублении в материале стенки проточной части установлены не менее двух прямоугольных электроакустических преобразователей (ЭАП) с одинаковыми углами наклона к продольной оси, расположенных отдельно друг от друга во входной и выходной частях измерительного участка, при этом на поверхности измерительного участка трубопровода выполнен поглотитель акустических помех в виде периодической гребенчатой структуры с шагом, большим половины длины волны.

В известном устройстве время распространения ультразвукового зондирующего сигнала по потоку (от первого ЭАП до второго ЭАП) Т1 и против потока (от второго ЭАП до первого ЭАП) Т2 определяются соответственно двумя временными дискриминаторами (ВД) в соответствии с уравнениями

где V - скорость контролируемого потока, С - скорость звука в контролируемой среде, tη, tε - дополнительные задержки в электронных цепях в канале измерения по и против потока, соответственно, Р - длина пути зондирующего сигнала по траектории.

Разность измеренных временных интервалов T1 и T2, определяемая вычислителем, равна

Так как С2>>V2sin2α, то выражение V2sin2α можно опустить, и тогда формула (1.2) примет вид

1. Из выражения (1.3) можно видеть, что недостаток известного устройства состоит в том, что выходная величина ΔT и, соответственно, погрешность измерения находится в квадратичной зависимости от скорости звука контролируемой среды С.

2. Недостатком известного устройства является дрейф нуля в случае временной ассиметрии измерительных каналов по и против потока, связанного с неидентичностью временных задержек в электронных цепях каждого канала tη, tε, т.е. если (tη-tε) не равно нулю.

3. Недостатком этого устройства, в случае использования датчика, изготовленного из нержавеющей стали или титана, является зависимость погрешности измерения расхода от акустических помех, возникающих в стенке проточной части и на поверхности измерительного участка трубопроводами при каждом отражении и преломлении зондирующего сигнала.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности измерения расхода в условиях изменения температуры, давления и других параметров контролируемой среды за счет снижения реверберационных акустических помех в стенке металлического измерительного участка, возникающих при излучении зондирующего сигнала. Это достигается выполнением поглотителя акустических помех в виде двухслойной структуры, включающей внешнюю поверхность металлического измерительного участка цилиндрической формы и цилиндрическую оболочку, выполняющую одновременно функцию защитного кожуха по всей длине измерительного участка, связанных между собой посредством резьбового соединения с шагом, большим длины волны ультразвукового зондирующего сигнала. На фигурах изображено:

фиг. 1 - схема предлагаемого ультразвукового расходомера с металлическим датчиком, в котором исключена зависимость погрешности измерения от изменения скорости ультразвука в контролируемой среде;

фиг. 2 - схема предлагаемого ультразвукового расходомера с металлическим датчиком, в котором исключена зависимость погрешности измерения от изменения скорости ультразвука в контролируемой среде и исключено влияния запаздываний tη и tε отдельно в каждом канале измерения по и против потока;

фиг. 3 - экспериментальная осциллограмма излучаемого одиночного импульса и принимаемого сигнала в виде двух импульсов, прошедших по двум траекториям Р1 и P2 проточной части по или против потока;

фиг. 4 - конструкция металлического датчика с круглым сечением проточной части.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ультразвукового расходомера, включающая металлический датчик и электронный блок. Датчик состоит из измерительного участка трубопровода (корпуса) 1 с проточной частью 2, имеющей квадратное поперечное сечение. На внешней поверхности корпуса 1 цилиндрической формы выполнен поглотитель 3 акустических помех в виде двухслойной структуры, включающей внешнюю поверхность корпуса 1 и внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки 4, соединенных между собой по всей длине корпуса 1, посредством спиралевидной остроугольной резьбы поглотителя 3 с шагом, большим длины волны акустической помехи.

На противоположных концах корпуса 1 в одной диаметральной плоскости в стенках проточной части в углублении выполнены две идентичные площадки, строго параллельные друг другу, с равными углами наклона к поверхностям продольной оси проточной части 2. На каждой из этих площадок симметрично относительно указанной диаметральной плоскости корпуса 1 установлены электроакустические преобразователи ЭАП 7 и 9 с разъемами 8 и 10, соответственно. Траектория распространения зондирующего сигнала обозначена цифрой 5. В зависимости от длины осевой базы, расстояния между ЭАП 7 и ЭАП 9 вдоль продольной оси проточной части, распространение зондирующего сигнала может происходить без отражения сигнала от стенок проточной части, т.е. с одним лучом или с отражениями сигнала от стенок проточной части так, как изображено на фиг. 1, например, с четырьмя отражениями сигнала от стенок проточной части, т.е. с пятью лучами. Условно под числом лучей имеется в виду число отрезков, из которых состоит указанная траектория.

При прохождении ультразвукового зондирующего сигнала через слой контролируемого потока среды и падении на плоскую поверхность стенки проточной части, которая является границей двух сред, происходит отражение и преломление в соответствии с законом Снеллиуса в зависимости от физических свойств контролируемой среды и материала корпуса 1.

Часть отраженного от стенки проточной части зондирующего сигнала распространяется к противоположной стенке проточной части 2. Другая, преломленная, часть зондирующего сигнала преобразуется в объемную волну, идущую в глубь материала корпуса 1, или в поверхностную волну, создавая интенсивную акустическую помеху при достижении ее ЭАП в случае выполнения корпуса 1 из стали или титана. Для нейтрализации этой помехи и используется двухслойный поглотитель 3.

Электронный блок включает: последовательно соединенные между собой синхронизатор 14, генератор зондирующих сигналов 13 и коммутатор 12, который по выходу "b" имеет линию связи 18 с измерительным каналом по потоку и по выходу "а" имеет линию связи 11 с измерительным каналом против потока. Выходы "с" и "d" коммутатор 12 соединены с разъемами 7 и 10 соответственно. Измерительный канал по потоку включает временной дискриминатор 19 для измерения интервала Т1, вход которого подключен к линии 18, а выход - к первому входу вычислителя 22. Измерительный канал против потока построен аналогично: включает временной дискриминатор 15 для измерения интервала Т2, вход которого подключен к линии 11, а выход - ко второму входу вычислителя 22 разности инверсий измеренных временных интервалов Т1, Т2.

Функционирование предлагаемого ультразвукового расходомера происходит следующим образом. Цикл измерения начинается с подачи команды с синхронизатора 14 на генератор зондирующих сигналов 13, с которого зондирующий сигнал через переключатель 12 с выхода "с" через разъем 8 поступает на ЭАП7. В этом элементе происходит возбуждение ультразвуковых волн, которые, проходя через стенку проточной части 1 в зоне A, распространяются по траектории 5. Траектория состоит из пяти лучей A-B-C-D-E-Fи поступает в зону F через время T1. В ЭАП 9 происходит преобразование принятого акустического сигнала в электрический, который поступает через вход "d" переключателя 12 и через линию 18 на временной дискриминатор 19 временного интервала Т1. Аналогично происходит измерение времени T2 распространения зондирующего сигнала, формируемого элементами 14, 13, 12, 10 и излучаемого ЭАП 9, по траектории 5 против потока F-E-D-C-B-A. Интервалы времени Т1, T2 определяются по уравнению (1.1). По разности инверсий Δ1 и Δ2 вычислитель 22 определяет скорость потока по формуле

где Δ1, Δ2 - инверсии от интервалов времени Т1, Т2, соответственно.

Формулу (1.4) можно представить в виде

Из формулы (1.6) можно видеть отсутствие зависимости выходной величины Δ предлагаемого ультразвукового расходомера и, следовательно, погрешности измерения расхода от скорости распространения ультразвукового зондирующего сигнала C в контролируемой среде и, соответственно, от температуры, давления и других параметров контролируемой среды.

Зависимость Δ от разности запаздываний ƒ(tη-tε) в электронных цепях значительно ослаблена до пренебрежительно малой величины.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого ультразвукового расходомера, включающая металлический датчик, аналогичный тому, который изображен на схеме фиг. 1, и электронный блок, который имеет определенные отличия по сравнению с тем, что изображено на схеме фиг. 1.

Исключение зависимости погрешности измерения от изменения температуры и других параметров контролируемой среды и не идентичности временных задержек в электронных цепях каждого канала tη, tε, т.е. от дрейфа нуля достигается тем, что в электронный блок дополнительно введен в измерительный канал по потоку временной дискриминатор 20 для измерения интервала Т2, вход которого подключен к линии 18 и вычислитель 21 разности временных интервалов, один из двух входов которого подключен к выходу временного дискриминатора 20, а второй вход - к выходу временного дискриминатора 19 интервала T1. В измерительный канал против потока включен временной дискриминатор 16 интервала Т4, вход которого подключен к линии 11 и вычислителя 17 разности временных интервалов, один из двух входов которого подключен к выходу временного дискриминатора 16, а второй вход - к выходу временного дискриминатора 15 интервала Т3. Выходы вычислителя 21 разности (T2-T1) и вычислителя 17 разности (Т43) подключены к двум входам вычислителя 22 разности инверсий Δ=Δ21=1/(T43)-1/(T21).

При прохождении ультразвукового зондирующего сигнала по траектории 5 через слой контролируемого потока среды и падении на плоскую поверхность стенки проточной части происходит расщепление сигнала на определенные составные части, т.е. отражение и преломление в соответствии с законом Снеллиуса.

Часть отраженного зондирующего сигнала распространяется к противоположной стенке проточной части 2 через поток. Другая преломленная часть зондирующего сигнала преобразуется в объемную в материала корпуса 1 и поверхностную волну, создавая интенсивную акустическую помеху в случае выполнения корпуса 1 из нержавеющей стали.

При этом часть преломленного сигнала преобразуется в поверхностную волну (на фиг. 2 обозначено цифрой 6), которая распространяется по поверхности стенки проточной части, приемного ЭАП. Происходит расщепление траектории 5 на две части. Первая траектория, более короткая, состоит, например, из трех лучей A-B, B-C, C-D и участка D-F с поверхностной волной и проходит через точки A-B-C-D-F c временем распространения зондирующего сигнала T1. Вторая траектория состоит из пяти лучей А-В, В-С, С-D, D-Е, Е-F и проходит через точки A-B-C-D-E-F c временем распространения зондирующего сигнала Т2. На фиг. 3 представлена осциллограмма излучаемого ЭАП 7 зондирующего сигнала по потоку в виде одиночного импульса, изображенного на верхней линии, и принятых ЭАП 8 двух сигналов с задержками Т1 и Т2, изображенных на нижней линии. Функционирование предлагаемого ультразвукового расходомера происходит следующим образом. Цикл измерения начинается с подачи команды с синхронизатора 14 на генератор зондирующих сигналов 13, с которого зондирующий сигнал через переключатель 12 с выхода C через разъем 8 поступает на ЭАП7. В этом элементе происходит возбуждение ультразвуковых волн, которые проходя через стенку проточной части 1 в зоне A распространяются по траектории 5. Далее в точке D происходит расщепление траектории 5 на две части. Первая траектория, более короткая, проходит через зоны А-B-C-D-F c временем распространения ультразвукового сигнала T1. Вторая траектория проходит через зоны А-B-C-D-E-F c временем распространения ультразвукового сигнала Т2. Ультразвуковые сигналы, прошедшие по двум указанным траекториям, поступают в одну и ту же зону F, затем после преломления - на ЭАП9 и разъем 10 в разные моменты времени относительно момента излучения ЭАП 7. В ЭАП 9 происходит преобразование двух принятых акустических сигналов в электрические, которые поступают через вход "d" переключателя 12 и через линию 18 на временные дискриминаторы 19 и 20 интервалов Т1 и Т2 соответственно:

где Т1 и Т2 - время распространения зондирующего сигнала по первой траектории A-B-C-D-F и соответственно по второй траектории A-B-C-D-E-F; P1 и Р2 - длина пути зондирующего сигнала по первой и второй траектории, соответственно; C - скорость звука в контролируемой среде; V- скорость потока контролируемой среды; α - угол преломления в контролируемой среде, tη - задержка в электронных цепях в канале измерения по потоку. Вычислитель 21 определяет разность временных интервалов T21 по потоку и преобразует ее в инверсию, т.е. в обратную величину

Аналогичным образом происходит измерение против потока. Синхронизатор 14 осуществляет управление переключателем 12 таким образом, что подача зондирующего сигнала генератора 13 производится через выход "d" и разъем 10 на ЭАП 9. Также как это было в предыдущем случае измерения (по потоку), происходит расщепление траектории 5 на две части: первая, более короткая F- D- В- С- А с временем распространения T3 и вторая из пяти лучей F-E-D-C-B-A с временем распространения Т4:

Ультразвуковые сигналы, прошедшие по двум указанным траекториям поступают в одну и ту же зону A, затем после преломления - на ЭАП7 и разъем 8 в разные моменты времени относительно момента излучения. В ЭАП 7 происходит преобразование двух принятых акустических сигналов в электрические, которые поступают через вход "с" переключателя 12 и через линию 11 на временные дискриминаторы 15 и 16 интервалов Т3 и Т4 соответственно и далее на вычислитель 17 разности измеренных величин ее инверсии, т.е. обратную величину

Можно видеть, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения расхода за счет нейтрализации запаздываний tη и tε отдельно в каждом канале измерения по потоку и против потока.

Вычислитель 22 определяет разность инверсий Δ, которая линейно зависит от скорости потока V

Из формулы (2.5) можно видеть отсутствие зависимости выходной величины Δ и, следовательно, погрешности измерения расхода предлагаемым ультразвуковым расходомером от C, т.е. скорости распространения ультразвукового зондирующего сигнала в контролируемой среде и, соответственно, от температуры, давления и других параметров контролируемой среды, связанных с С.

Можно также видеть, что в предлагаемом устройстве обеспечена возможность повышения точности измерения расхода за счет исключения влияния запаздываний tη и tε отдельно в каждом канале измерения по и против потока.

На фиг. 4 представлена более технологичная конструкция металлического датчика с проточной частью, имеющей круглое поперечное сечение. Такая конструкция может быть использована для создания металлических датчиков для трубопроводов с внутренним диаметром, большим 30 мм при условии, что величина δ<λ/2, т.е. меньше половины длины волны несущей частоты ультразвукового зондирующего сигнала (см. фиг. 4в). Максимальная разность хода элементарных лучей должна быть меньше половины длины волны несущей частоты ультразвукового зондирующего сигнала

S=LO2-LO1<λ2, (2.6)

Это условие необходимо для обеспечения когерентности принимаемого ультразвукового сигнала, прошедшего через контролируемый поток. Другими словами, зона преломления акустического сигнала на границе стенка - контролируемая среда и наоборот должна быть достаточно плоской. В противном случае принимаемый сигнал будет размытым. Цифрами 23, 24 на фиг. 4 обозначены стенка и проточная части трубы, соответственно.

Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком, содержащий электронный блок и металлический датчик, включающий измерительный участок в виде отрезка трубопровода с проточной частью, имеющей квадратное поперечное сечение для трубопроводов диаметром меньше 30 мм и круглое сечение для трубопроводов диаметром больше 30 мм, и поглотитель акустических помех на поверхности измерительного участка, на противоположных концах которого в поперечном углублении в материале стенки проточной части установлены два прямоугольных электроакустических преобразователей параллельно друг другу с одинаковыми углами наклона к продольной оси, соединенных с коммутатором, последовательно соединенные синхронизатор и генератор зондирующих сигналов, выход которого подключен к входу коммутатора, по одному временному дискриминатору в каждом канале измерения по и против потока, вход которого соединен с выходом коммутатора, отличающийся тем, что он снабжен поглотителем реверберационных акустических помех в виде двухслойной периодической остроугольной гребенчатой структуры, вычислителем разности инверсий от измеренных временных интервалов по и против потока, два входа которого подключены к выходам двух временных дискриминаторов по и против потока, в каждый канал измерения по и против потока введен по одному второму дополнительному временному дискриминатору, вход которого соединен с выходом коммутатора, и по одному вычислителю разности интервалов времени с двумя входами, первый вход которого подключен к выходу первого временного дискриминатора, а второй вход - к выходу второго временного дискриминатора, выходы вычислителей каждого канала подключены к двум входам вычислителя разности инверсий от разности временных интервалов в каждом канале.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к расходомеру для жидкой или газовой среды. Расходомер (23) для жидкой и газовой среды (3) содержит корпус (24) и измерительный вкладыш (25), который вставлен в упомянутый корпус (24).

Изобретение относится к расходомеру для жидкой или газовой среды. Расходомер (23) для жидкой и газовой среды (3) содержит корпус (24) и измерительный вкладыш (25), который вставлен в упомянутый корпус (24).

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру для измерения скорости потока и/или расхода текучей среды. Ультразвуковой расходомер содержит: измерительный преобразователь, имеющий соединительные фланцы для присоединения трубопроводов текучей среды и среднюю часть, выполненную с возможностью пропускания текучей среды, по меньшей мере два помещенных в среднюю часть ультразвуковых преобразователя, которые образуют пару ультразвуковых преобразователей и между которыми установлена измерительная цепь, проходящая через поток, датчик давления, удерживаемый в средней части в гнезде датчика давления и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, калибровочный вывод, удерживаемый в средней части в гнезде калибровочного вывода и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, причем поршень в гнезде поршня выполнен с возможностью приведения в два положения, при этом в первом положении датчик давления имеет сообщение по текучей среде с внутренностью средней части, а во втором положении датчик давления через гнездо поршня имеет сообщение по текучей среде с калибровочным выводом.

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру для измерения скорости потока и/или расхода текучей среды. Ультразвуковой расходомер содержит: измерительный преобразователь, имеющий соединительные фланцы для присоединения трубопроводов текучей среды и среднюю часть, выполненную с возможностью пропускания текучей среды, по меньшей мере два помещенных в среднюю часть ультразвуковых преобразователя, которые образуют пару ультразвуковых преобразователей и между которыми установлена измерительная цепь, проходящая через поток, датчик давления, удерживаемый в средней части в гнезде датчика давления и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, калибровочный вывод, удерживаемый в средней части в гнезде калибровочного вывода и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, причем поршень в гнезде поршня выполнен с возможностью приведения в два положения, при этом в первом положении датчик давления имеет сообщение по текучей среде с внутренностью средней части, а во втором положении датчик давления через гнездо поршня имеет сообщение по текучей среде с калибровочным выводом.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использовано для измерения расхода и количества природного газа при коммерческом учете.

Изобретение относится способу определения потока или интенсивности расхода среды в проточном для среды электропроводящем объекте и к устройству для осуществления способа.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к метрологии, в частности к расходомерам. Устройство содержит канал, заполненный жидкой средой, и преобразователи сигнала для приема звуковых волн, сгенерированных текущей средой. Каждый датчик содержит средство для измерения скорости и размещен вдоль канала. Устройство содержит средство для моделирования наложения множества звуковых волн при их распространении внутри канала, которое осуществляет прием сигналов, назначение переменной положения сигналу датчика, хранение массива сигналов временной области и соответствующих им переменных положения. При этом средство для моделирования наложения сконфигурировано для обработки массива сигналов временной области для выработки модели фаз множества звуковых волн при их распространении в вышеуказанном канале и наложения множества звуковых волн, которые смоделированы с использованием волновых уравнений: , ,где Ψ - фаза волны, rw - радиус канала, z - горизонтальное положение волны, t - время, N - амплитуда волны, J0 - цилиндрическая функция Бесселя, Mcal - коэффициент калибровки, f - частота, c - скорость волн и k - волновое число. Технический результат – повышение точности измерений. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерению расхода жидких и газообразных сред по трубопроводу. Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком, содержащий электронный блок и металлический датчик, включающий измерительный участок в виде отрезка трубопровода с проточной частью, имеющей квадратное поперечное сечение для трубопроводов диаметром меньше 30 мм и круглое сечение для трубопроводов диаметром больше 30 мм, и поглотитель акустических помех на поверхности измерительного участка, на противоположных концах которого в поперечном углублении в материале стенки проточной части установлены два прямоугольных электроакустических преобразователей параллельно друг другу с одинаковыми углами наклона к продольной оси, соединенных с коммутатором, последовательно соединенные синхронизатор и генератор зондирующих сигналов, выход которого подключен к входу коммутатора, по одному временному дискриминатору в каждом канале измерения по и против потока, вход которого соединен с выходом коммутатора. Расходомер снабжен поглотителем реверберационных акустических помех в виде двухслойной периодической остроугольной гребенчатой структуры, вычислителем разности инверсий от измеренных временных интервалов по и против потока, два входа которого подключены к выходам двух временных дискриминаторов по и против потока. Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком характеризуется тем, что в каждый канал измерения по и против потока введен по одному второму дополнительному временному дискриминатору, вход которого соединен с выходом коммутатора, и по одному вычислителю разности интервалов времени с двумя входами, первый вход которого подключен к выходу первого временного дискриминатора, а второй вход к выходу второго временного дискриминатора, выходы вычислителей каждого канала подключены к двум входам вычислителя разности инверсий от разности временных интервалов в каждом канале. Технический результат - повышение точности измерения в широком диапазоне изменения температуры, давления и других параметров контролируемой среды. 4 ил.

Наверх