Ультразвуковой бесконтактный измеритель давления

 

>."бгкат кс ДБА

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

О П И С А Н И Е „, z22427

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.04.75 (21) 2120738/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Kaе

С Ol 1. 11/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано25.07.76.Бюллетень № 2 7 (53) УДК 531.787.91;

:534. 32 1. 9 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.11.76 (72) Автор изобретения

В. С. Елистратов (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в авиационной, нефтеперерабатываюшей, химической отраслях производства для измерения давления жидкостей и газов в трубопроводах бесконтактным методом.

Известны "льтразвуковые бесконтактные измерители давления, включаюшие генератор импульсов, ультразвуковые излучатель и приемник, усилитель, схему сравнения и измери- р тельный прибор tl) .

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому устройству является ультразвуковой бесконтактный измеритель дав- 15 ления, включаюший электроакустически последовательно соединенные генератор импульсов, излучатель, приемник ультразвуковых колебаний и усилитель, схему сравнения, один из входов которой соединен с выходом усилите-gp ля, каскад задержки, подключенный между другим входом схемы сравнения и генератором импульсов, преобразователь время-напряжение и подключенный к его выходу измерительный прибор (2)

Недостатком известных устройств является малая точность измерений при изменении температуры среды вследствие сильной зависимости результатов измерений от изменений температуры.

Цель изобретения — повысить точность измерений в широком диапазоне температур контролируемой среды.

Это достигается тем, что измеритель давления снабжен каскадом автоматической регулировки чувствительности, подключенным между выходом схемы сравнения и входом преобразователя время-напряжение, функциональным преобразователем, соединенным выходом со вторым входом измерительного прибора, и термочувствительны - элементом, подключенным ко входу функционального преобразователя и ко второму входу каскада автоматической регулировки чувствительности.

На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого измерителя давления.

Измеритель содержит генератор 1 имп ульсов, излучатель 2 и приемник 3 ультразвуко522427 вых импульсов, усилитель 4, схему сравнения 5, блок задержки 6, преобразователь время-напряжение 7, измерительный прибор

8, каскад 9 автоматической регулировки чувствительности, функциональный преобразователь 10 и термочувствительный элемент 11.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов возбуждает ультразвуковые импульсь; в излучателе 2, которые, пройдя через жидкость попадают в приемник т

)6

3 и затем на вход усилителя 4. Усилитель может содержать автоматическую регулировку усиления или уровня срабатывания. Усиленные импульсы приходят на один из входов схемы сравнения 5, а на другой вход посту15 пают импульсы, сдвинутые во времени блокоМ задержки 6 относительно излучаемых импульсов. В качестве блока задержки можно использовать ждуший мультивибратор с длительнос тью импульса больше времени прохождения принятого сигнала от генератора до усилитеЮ ля, одновибратор, генератор пилообразного напряжения или линию задержки. Схема сравнения может содержать каскад совпадений, обеспечиваюший выделение импульса, передний фронт которого определяется началом 25 импульса, сформированного иэ принятого сигнала, а задний фронт — концом импульса с блока задержки. Длительность сформированных импульсов пропорциональна изменению времени прохождения ультразвука через жидкость. В каскаде совпадений одновременно происходит строгое нормирование амплитуды сформированных импульсов.

Далее импульсы попадают на каскад 9 автоматической регулировки чувствительнос- 35 ти, где их амплитуда меняется пропорционально температуре. Каскад автоматическои регулировки чувствительности может содержать диодный или транзисторный ограничитель, в котором уровень фиксации амплиту- Ю ды поступающего импульса определяется напряжением, пропорциональным температуре.

С выхода каскада 9 импульсы поступают на преобразователь время-напряжение 7, в качестве которого можно использовать инте- б грируюшую цепочку или интегратор, выполненный на операционном усилителе. С выхода преобразователя время-напряжение 7 постоянное напряжение, пропорциональное изменению времени прохождения ультразвуко- 56 вых колебаний через жидкость, поступает на одну из клемм измерительного прибора 8.

С термочувствительного элемента 11, в качестве которого можно использовать термопару, р- rL = переход диода или транзистора, % термосопротивление„снимается напряжение, пропорциональное температуре, и подается на другой вход каскада автоматической регулировки чувствительности и на вход функционального преобразователя 10. Функцио- йб

4 нальный преобразователь может состоять иэ операционного усилителя с нелинейной обратной связью, в качестве которой можно использовать пороговое устройство с регулировками уровней отпирания или запирания и коэффициента передачи, а также диод с регулировкой коэффициента передачи. Тогда коэффициент передачи функционального преобразователя определяется коэффициентом передачи нелинейного элемента, стояшего в цепи обратной связи. Регулируя степень нелинейности цепи обратной связи, получают на выходе функционального преобразователя требующуюся зависимость напряжения от температуры. Полученное напряжение подается на другую клемму измерительного прибора.

Пусть, например, температура жидкости увеличивается при неизменном давлении.

Тогда скорость ультразвука в жидкости уменьшается, время прохождения импульса от генератора до усилителя увеличивается, длительность импульса на выходе схемы сравнения уменьшается и напряжение на выходе преобразователя время-напряжение также уменьшается. Одновременно в каскаде автоматической регулировки чувствительности происходит уменьшение амплитуды импульсов с ростом температуры. Регулируя величину обратной связи, получают на выходе функционального преобразователя напряжение, уменьшаюшееся с ростом температуры в соответствии с уменьшением напряжения на выходе преобразователя время-напряжение.

В этом случае показания прибора не зависят от температуры жидкости.

Теперь пусть увеличивается давление в жидкости при неизменной температуре. С ростом давления увеличивается скорость ультразвука в жидкости, увеличивается длительность импульса на выходе схемы сравнения и увеличивается напряжение на выходе преобразователя время-напряжение. Напряжение на выходе функционального преобразователя остается неизменным. Измерительный: прибор регистрирует напряжение, пропорциональное давлению.

Таким образом, измерительный прибор регистрирует изменение давления и его показа« ния не зависят от температуры жидкости.

Формула изобретения

Ультразвуковой бесконтактный измеритель давления, включающий электроакустически последовательно соединенные генератор импульсов, излучатель, приемник ультразвуковых колебаний и усилитель, схему сравнения, один из входов которой соединен с выходом

522427

Составитель Е. Литвинов

Техред А. Демьянова Корректор С, Болдижар

Редактор О. Стенина

Заказ 3911/329 Тираж 723 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 усилителя, каскад задержки, подключенный между другим входом схемы сравнения и генератором импульсов, преобразователь времянапряжение и подключенный к его выходу измерительный прибор, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне температур контролируемой среды, он снабжен каскадом автоматической регулировки чувствительности, подключенным между выходом схемы срав- нения и входом преобразователя время-напряжение, функциональным преобразователем, соединенным выходом со вторым входом измерительного прибора, и термочувствительным элементом, подключенным ко входу функционального преобразователя и ко второму входу каскада автоматической регулировки чувствительности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3504546, кл. 73-388, 07. 04.7 О.

2. Авторское свидетельство ¹ 308299.

МКл . G 01 I, 11/00, 21.11.69.