Одноканальный ультразвуковой расходомер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (! 1, С Ц т с (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3а явлено 03.09.73/10 (21) 1956315/1О с присоединением заявки %в (23) Приоритет— (43) Опубликовано Об.04.77. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 07.07.77

{51) М Кл Сз О! 1- 1/00

Государственный комитет

Саввта 1йинистрав СССР па делом изобретений и открытий! ээ) У%К (81 "1((188 8) (72) Автор изобретения

В, И. Филатов (71) Заявитель (54) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

РАС ХОДОМ ЕР

Изобретение относится к измерителям расхода вешеств и может быть использовано при конструировании точных расходомеров.

Известны одноканальные ультразвуковые расходомеры, построенные по фазовой импульсно-временной или частотно-импульсной схемам. Последние имеют наибольшую точность измерения среди одноканальных ультразвуковых расходомеров.

Известен также одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий две схемы синхрокольца, каждая из которых содержит генератор, а также последовательно соединенные усилитель и формирователь, подключенные к преобразователю, и частотомер соединенный с одним из выходов триггера счета. Недостатком такого расходомера является наличие погрешности, обусловленной различием величины относительного сдвига во времени последовательности импульсов, осуществляемого для каждой схемы синхрокольца различными олновибраторами.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Это достигается тем, что в каждой схеме синхрокольца расходомер содержит схему запрета и четыре схемы совпадения, а также < бгцие цля двух схем синх1хокольца одновибрагор и триггер сдвига, триггер поправлений, цве схемы совпадения, цва д,".четчика и два индикатора, соединенные таким образом, что входы одновибратора подключены к выходам двух схем совпадения, вход каждой из которых соединен с разными выходами триггера счета, выходом соответствуюшего формирователя и выходом триггера сдвига, выход одновибратора соединен с одним из входов триггера сдвига и через схемы совпадения соответственно со входами генераторов, другие входы каждой из этих схем совпадения соединены с разными входами триггера счета, вход каждой схемы запрета соединен с выходом соответствующей схемы совпадения, один вход каждой иэ которых соединен с выходом триггера сдвига, а другой — с соответствующим выходом триггера счета, другой вход триггера сдвига запараллелен со входом триггера счета, эти входы соединены г выходами двух схем совпадения, другие выходы которых соединены с разными входами григгера направлений, а входы — с выходом генера. тора одной и формирователя другой схемы синхрокольца, другой выход триггера счета соединен со входами двух схем совпадения, к выходам каждой их KQTopl lx подкл ()чсны счетчик II видик %Top, а лругие входы этих схем совпадения соединены с разными выхоцамц тригтера направлений.

553456

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого расходомера.

Рвсходомер состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэлементами 2 и 3, усилителей импульсов 4 и 5, формирователей 6 и 7, схем запрета 8 и 9, генераторов 10 и 11, схем совпадения (логических схем Й) I 12 — 21, триггера счета 22, частотомера 23„счетчиков импульсов 24 н 25, одновибратора 26, триггера сдвига 27, индикаторов 28 и 29 и триггера направлений 30.

Расходомер работает следующим образом.

Импульс с генератора 10 поступает на пьезоэлемент 2. Пьезоэлемент 2 излучает ультразвуковой импульс против потока под углом а к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс поступает на пьезоэлемент 3, Принятый пьезоэлементом 3 импульс усиливается усилителем импульсов 4, формируется формирова-. телем 6 s прямоугольный импульс длительностью Г ф . Передним фронтом импульса формирователя 6 через схему запрета8 запускается генератор 10. Далее процесс повторяется . Триггер сдвига 27 находится в таком состоянии, при котором на выходах схем совпадений 12 и 13 отсутствуют сиг., наны. Частота, следования импульсов генератора 10 выражается э1т с (C;V.со ) ()

Т 2

1 где Т вЂ” период следования импульсов генератора 10;

Э вЂ” внутренний диаметр акустического преобразователя;

Ч вЂ” скорость потока;.

С вЂ” скорость ультразвука в измеряемой среде.

Импульс с генератора 11 поступает на пьезоэлемент 3. Пвеэоэлемент 3 излучает ультразвуковой импульс по потоку нод утлом а к оси преобразователя, Принятый пьезоэлементом 2 импульс усиливается усилителем 5, формируется формирователем 7 в прямоугольный импульс длительностью C+

Передним фронтом импульса формирователя 7 через схему запрета 9 запускается генератор 11.

Далее процесс повторяется. Триггер сдвига 27 находится в таком состоянии, при котором на выходах схем совпадений 19 н 20 отсутствуют сигналы. Частота следования импульсов генератора 11 выражается вшы ы ы

f (г)

Т D где T> — .период следования импульсов генератора 11.

Разность частот а Х = f - f = (1т 2 d . / Э ) - V г т пропорциональна (3) скорости потока, а значит расходу, При совпадении во времени импульса генератора 10 (нли 11) с импульсом формирователя 7 (нлн

l6) на выходе схемы совпадения 17 (или 15) обра1

Т и Т + Г= (и-4) Т + С

Т а где n —. количество полных периодов

Т,< Т (нли Т, (Т ) эа период Т.

Иэ выражения (4) следует а т

3+7é f.(5 ) Поскольку Г д «1, то 7 = а | (6) . йб Частота F следования импульсов триггера счета 22, пропорциональная расходу, измеряется частотомером 23.

При измерении прямого (илн обратного) направления потока образующиеся на выходе схемы

88 совпадения 15 (или 17) импульсы . устанавливают триггер направлений 30 в положении, при котором импульсы триггера счета 22 через схему совпадения 16 (или 18) поступают на индикатор 28 прямого (или 29 обратного) направления потока, а также

4О на счетчик импульсов 24 (илн 25) .

Измеряемое счетчиком импульсов 24 (илн 25) число К - - (! Т импульсов триггера счета 22 пропорциональна количеству жидкости, протекшей через преобразователь 1 эа время t в прямом (или

48 обратном) направлении.

Формула изобретения

Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий две схемы сннхрокольца, каждая из которых содержит генератор, а также последовательно соединенные усилитель и формирователь, подключенные к преобразователю, и частотомер, соединенный с одним из выходов триггера счета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в каждой схеме синхрокольца расходомер содержит схему запрета н че|ыре схемы зуется импульс, который перебрасывает работающий в счетном режиме триггер счета 22, работающие s установочном режиме триггер сдвига 27 и триггер направлений 30. При этом триггер 27 перебрасывается в такое состояние, при котором в зависимости от состояния триггера счета 22 на выходе схемы совпадения 13 (или 20) образуешься сигнал, закрывающий схему запрета 8 (или 9), а схема совпадения 12 (или 19) пропускает сигнал форми1р рователя 6 (или 7) на вход одновибратора 26. Задним фронтом импульса одновибратора 26, имеющего длительность, возвращается в исходное положение триггер сдвига 27, запускается через схему совпадения 14 (или 21) генератор 10 (или 11)Период следования импульсов триггера счета 22, определяемый моментами совпадений импульсов генератора 10 (нли 11) с импульсами формирователя 7 (или 6), может быть выражен з5,345б

1111111111И Заказ 185/58 Тираж 907 Полпи «кк.

Ф«.и ан ИН11 "Патент", г. Ужгород. Ул. 11роекгнан. 1 совпадения, а также обп1ие для лвук схем снихрокольца одновибратор и триггер сдвига, три1тер направлений, две схемы совпадения, два счетчика н два индикатора, соединенные таким образом, что входы одновибратора подключены к выходам двух схем совпадения, вход каждой из которых соединен с разными выходами тригге11а счета, выходом соот. ветствующего формирователя н выходом триггера сдвига, выход одновибратора соединен с одним входом триггера сдвига и через схемы совпадения соответственно со входами генераторов, другие входы каждой из этих схем совпадения соединены с разными входами триггера счета, вход каждой схемы запрета соединен с выходом соответствую1цей схемы совпадения, один вход каждой из которых связан с выходом триттера сдвига, а другой -- с соответствующим выходом триггера счета, другой вход триггера сдвига запараллелен со входом триггера счета, зти входы соединены с выходами двух схем совпадения, другие выходы которых соединены с разными входамн триггера направлений, а входы — с выходом генератора одной и формирователя другой схемы синхрокольца, другой выход ав триггера счета соединен со входами двух схем совпадения, к выходам каждой из которых под. ключены счетчик и индикатор, а другие входы зтих схем совпадения соединены с разными выходами триггера направлений.