Измеритель скорости потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п1 5402 I 5

Союз Советских

Социалистических

Республик

7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.07.75 (21) 2152191/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 08.02.77 (51) М. Кл 2 G 01Р 5/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК G81.121(088.8) (72) Авторы изобретения

С, P. Стефанов, А. М. Трохан и Ю. П, Хохуля (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЪ СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потока различных сред в открытых водоемах и трубопроводах.

Известны измерители скорости потока на основе автоколебательной системы с электроакустической обратной связью, включающие две пары электроакустических преобразователей, усилители, смеситель и регистрирующее устройство (2).

Недостатком этих устройств является большая погрешность измерений вследствие того, что звуковые лучи распространяются в разных участках среды, испытывая неодинаковое со стороны потока воздействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является измеритель скорости потока, выполненный на основе автоколебательной системы, с электроакустической обратной связью, включающий акустически последовательно соединенные два электроакустических преобразователя, усилитель электрических колебаний, коммутатор, смеситель и регистрирующее устройство (1).

Недостатком известного устройства является малая точность измерений из-за наличия схемы коммутации, которая во-первых, ограничивает частотную характеристику и быстродействие чпибора, во-вторых, вызывает дополнительную погрешность вследствие наложения ее сигналов на полезный сигнал, втретьих, не позволяет обеспечить полную компенсацию изменений скорости звука в среде

5 вследствие неодновременного распространения сигналов по потоку и против него.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений.

Для этого в предлагаемое устройство до10 полнительно введены второй однотипный усилитель и две одинаковые мостовые схемы переменного тока, при этом один из электроакустических преобразователей включен в плечо первой мостовой схемы, а другой — в

15 плечо второй мостовой схемы, в противоположные диагонали первой мостовой схемы включен вход первого усилителя и выход второго, в противоположные диагонали второй мостовой схемы — вход второго усилите2д ля и выход первого, а выходы усилителей подключены к смесителю.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя скорости потока.

25 Измеритель скорости потока состоит из двух акустически последовательно соединенных одинаковых электроакустических преобразователей 1 и 2, двух одинаковых усилителей электрических сигналов 3 и 4, двух одиç3 наковых мостовых схем переменного тока 5

540215 и 6, смесителя 7 и регистрирующего устройства 8.

Измеритель скорости потока работает следующим образом.

Одновременная работа преобразователей в качестве излучателей и приемников обеспечивается включением их в качестве плеч четырехплечевых мостовых схем переменного тока, составленных из полных сопротивлений и уравновешенных в области рабочих частей так, что напряжение, поданное в одну из его диагоналей, равно нулю в другой диагонали.

Преобразователь 1 служит одним из четырех плеч мостовой схемы 5, к одной из диагоналей которой подключен выход усилителя 3, при этом преобразователь является частью нагрузки усилителя и под воздействием подведенного от усилителя электрического сигнала излучает в среду акустический сигнал, который принимает преобразователь 2.

Преобразователь 2, в свою очередь, служит одним из четырех плеч однотипной мостовой схемы 6. Под воздействием принятого акустического сигнала на преобразователе 2 возникает напряжение, часть которого появляется в диагонали мостовой схемы 6, к которой подключен вход усилителя 3, в результате чего в цепи возникают автоколебания с направлением распространения колебаний от преобразователя 1 к преобразователю 2.

Вторую актоколебательную цепь создает включение усилителя 4, выход которого подключен к противоположной диагонали мостовой схемы 6. Напряжение с входа усилителя 4 не воздействует на вход усилителя

3, так как мостовая схема 6 сбалансирована, однако это напряжение поступает на преобразователь 2, который под его воздействием излучает в среду акустический сигнал.

Этот сигнал принимает преобразователь 1, на его выходе возникает напряжение, часть которого поступает на вход усилителя 4, цепь замыкается и в ней также возникают автоколебания с направлением распространения от преобразователя 2 к преобразователю 1.

Напряжение с выхода преобразователя 1 поступает только на вход усилителя 4, так как мостовая схема 5 сбалансирована, вследствие чего напряжение в противоположной диагонали равно нулю, По этой же причине сигнал с выхода усилителя 3 не поступает на вход усилителя 4, и наоборот.

33

В результате образуются две независимые автоколебательные цепи с одной и той же парой преобразователей с противоположным направлением распространения акустических сигналов.

Сигналы с выходов усилителей 3 и 4 поступают на смеситель 7, который вырабатывает разностную частоту, пропорциональную скорости движения среды, которая фиксируется регистрирующим устройством 4.

В состоянии неподвижной среды обе цепи генерируют одинаковые частоты и разностная частота равна нулю. При движении среды в одной из цепей с направлением распространения сигналов по потоку частота колебаний будет увеличиваться, а в другой цепи с направлением распространения сигналов против потока — уменьшаться.

Отсутствие схемы коммутации и одновременное измерение частоты по потоку и против потока в предложенном устройстве обеспечивает повышение точности и быстродействия измерений.

Формула изобретения

Измеритель скорости потока, выполненный на основе автоколебательной системы с электроакустической обратной связью, включающий акустически последовательно соединенные два электроакустических преобразователя, усилитель электрических колебаний, смеситель и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него дополнительно введены второй однотипный усилитель и две одинаковые мостовые схемы переменного тока, при этом один из электроакустических преобразователей включен в плечо первой мостовой схемы, а другой — в плечо второй мостовой схомы, в противоположные диагонали первой мостовой с кемы включен вход первого усилителя и выход второго, в противоположные диагонали второй мостовой схемы — вход второго усилителя и выход первого, а выходы усилителей подключены к смесителю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Журнал США «Acustica», V. 26, Мо 5, 1972 г., One path Ultrasonic Flowmeter Using

Electrodcoustic Feedbach (прототип) .

2. Авторское свидетельство Ъй 236778 по кл. G 01Р 5/00 с приоритетом от 29.06,67, 540215 Составитель E. Литвинов

Техред Л. Гладкова

Редактор Г. Киселева

Корректор Е, Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3018/9 Изд. ЛЪ 376 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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