Патент ссср 298831

 

ОПИСАНИЕ 29883I

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

МПК G Olf 5/00

Заявлено 22.ЧН1.1969 (№ 1358466/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 16.111.1971. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 17Х.1971

Комитет по делам иэобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 618.121.8(088.8) ВСГС01СЯ1-1АЯ " --": i1 14! Ì та" .Q

БИБЛ 1О; КА

Автор изобретения

В. И. Филатов

Заявитель

ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

T= —, р с

t с — с з1пх (2) (3) с — v sins.

Известны устройства для ультразвукового контроля расхода жидкостей.

В известных расходомерах выходной сигнал зависит от скорости ультразвука в измеряемой среде, что вносит з намительную погрешность в измерение расхода.

С целью повышения точности измерений в предложенном расходомере применена схема двойного интегрирования, вьополненная из двух интеграторов, генератора импульсов,постоянной длительности, вход которого соединен с усилителем, и сра внивающего устройства, причем вход последнего соединен с выходом первого интегратора и выходом генератора импульсов, а выход — со входом второго интегратора. Это .позволяет исключитыпогрешность от изменения скорости ультразвука, вызванного изменениеAI тем пературы, конце нтрации, давления.

На чертеже показа на блок-схема одноканального ультразвукового расходомера.

Расходомер содержит акустический преобразователь 1 с четырьмя, пьезоэлементами

2 — 5, усилитель б импульсов, импульсный генератор 7, коммутатор 8, усилитель 9 импульсов, дифференцирующую цепь 10, триггер 11, интегратор 12, генератор 18 .импульсов постоянной длительности, сравнивающее устройство 14, интегратор 15 и измеритель 1б напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковые импульсы с генератора 7 поступают одновременно на пьезоэлемент 5 и через коммутатор 8 на пьезоэлементы 2 и 8.

Период Т посылки им пульсов обратно про1порционален скорости С ультразвука и определяется схемой си нхрокольца, образованного излучающим пьезоэлементом 5, жидкостью потока, приемным пьезоэлементом 4, усилителем б и генератором 7 и равен

15 где D — расстояние между излучающим 5 н приемным 4 пьезоэлементами.

Излученные пьезоэлементами 2 по потоку и 8 против потока импульсы соответственно ерез врсх я поступают соответственно на пьезоэлементы

8 и 2. Принятые пьезоэлементами 8 и 2 импульсы через коммутатор 8 поступают на у силитель 9. Усиленные и продифференцирован298831 т+ „

Uptp (4) (7) 2а арпа

V. с 9 (5) T+ Ы (6) ные цепью 10 импульсы запускают триггер II, последний вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной амплитуды Up и длительностью равной

М = t, — г,. = —.,—,,—.— — v, 2а япа с — v- япа где L — расстояние между пьезоэлементами

2иЗ;

v — средняя по сечению трубопровода скорость, потока; а — угол .излучвния.

Поскольку c )) O s111 à, членом 0 SIG à B знаменателе выражения (4) пренебрегаем, и тог,да

Из выражения (5) следует, что длительность импульсов прямо пропорциональна средней скорости потока v, и пропорциональна расходу потока. Знаменатель в выражении (5) определяет погрешность измерений от изменения скорости ультразвука с. Так как период следования импульсов длительностью 1 равен Т, то, произведя двойное интегрирование интеграторами 12 и 15 импульсов длительностью t, получим на выходе интегратора 1» сигнал, не зависящий от скорости с. Двойное интегрирование осуществляется следующим образом.

Импульсы триггера 11 интегрируются интегратором 12. Постоянное напряжение на выходе интегратора 12 равно

Т

Генератор И, запускаемый импульсами, поступающими с усил|ителя б, генерирует импульсы постоянной длительности tp с периодом следования Т и с амплитудой, превышающей максимальное значение напряжения U.

Импульсы с генератора 18 ограничиваются по амплитуде сравнивающим устройством 14 до уровня U è подаются на интегратор 15. В иптеграторе 15 им пульсы длительностью tp и с амплитудой U интегрируются.

Напряжение на выходе интегратора 15.

l0

Подставив в выражение (7) М и Т из выражений (5) и (1), получим

2 1А1оо (8)

15 А -

Как видно из выражения (8), напряжение

Uq на выходе интегратора 15 линейно зависит от средней скорости потока о и не зависит от скорости ультразвука с, 2о С выхода интегратора 15 .напряжение Uz подается на измеритель 16 на пряжения.

Прошедшие по потоку и,против него и принятые пьезоэлементами 2 и 8 импульсы усиливаются общим усилителем 9, тем самым нестабильность амплитудных и частотных характеристи к усилителя одинаково влияет на о ба импульса, поэтому исключается погрешность, возникающая за счет переднего фронта импульсов. Для различения и выделения перед|них фронтов указанных импульсов используется дифференци рующая цепочка 10.

Предмет изобретения

Одноканальныи ультразвуковой расходомер, содержащий акустический преобразователь с четырьмя пьезоэлементами, усилитель импульсов, импульсный генератор, коммутаторы, дифференцирующую цепь, триггер и измеритель напряжения, отличающийся тем, что, 4О с целью, повышения точности измерения, он снабжен схемой двойного интегрирования, выполненной из двух интеграторов, генератора импульсов постоянной длительности, вход которого соединен с усилителем, и сравниваю45 щего устройства, причем вход последнего соединен с выходом первого интегратора и выходом генератора импульсов, а выход — со входом второго интегратора.

298831

Составитель Н. М. Киселева

Редактор Н. Г. Михайлова Техред 3. H. Тараненко Корректор В. И. желудева

Заказ 130 492 Изд. № 354 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип, Харьк. фил. пред, «Патент»