Ультразвуковой расходомер
есоюа „,„„ тв ти САН ИЕ ОП И Союз Советских Социалистических Республик (И)609962 ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СЭИДИТИДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 05.11.76 (21) 2417621/18-10 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликоваио05.06.78.Бюллетень № 21 (45} Дата опубликования описания t6.05. 8 (5!) М. Кл. G01 У 1/66 Госудврстоониый комитет Совета Министров СССР во долом иэаоротоний и открытий (53) УДК 534.232 (0Е8.8) (72) Авторы изобретения В. А. Мжельская и Б. И. Мжельский 73) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт {54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР Изобретение относится к области ультразвуковых методов измерения скорости потока и связанного с ней расхода потока, проходящего через трубопровод известного сечения. Известны ультразвуковые расходомеры, в которых используется частотный способ измерения, а измеряемой величиной является частота следования ультразвуковых импульсов в акустическом канале (I), При этом используется акустический преобразователь с излучающим и приемным вибраторами, высокочастотный генератор и измерительный блок. Однако у них имеется серьезный недоста. ток, заключающийся в том, что для повышения точности измерения необходимо увеличивать время измерения. Это приводит к увелм-. чению дополнительных погрешностей измере- И ния, возникающих вследствие изменения либо окружающей температуры, либо распределения температуры вдоль направления ультразвуковых колебаний при поступлении новых масс исследуемого вещества. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее акустический преобразователь с излучающим и приемным вибраторами, подключенными к различным входам измерительного блока, высокочастотный генератор, соединенный ох 2 с излучающим вибратором, и генератор пилообразного сигнала. Однако данное устройство не обеспечивает высокой точности измерения(Г). Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что в расходомер введены частотный детектор, схема сравнения и интегратор, при этом один вход схемы сравнения подключен к выходу генератора пилообразного сигнала, второи — к вибратору через частотный детектор, а выход схемы сравнения соединен через интегратор со входом регулировки частоты высокочастотного генератора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Ультразвуковой расходомер содержит вибраторы 1 и 2, высокочастотный генератор 3, измерительный блок 4, генератор пилообразного сигнала 5, частотный детектор 6, схему сравнения 7 и интегратор 8. Вибраторы I и 2 соединены с двумя входами измерительного блока 4. Выход высокочастотного генератора 3 соединен с вибратором и входом частотного детектора 6, выход которого подключен к вычитающему входу схемы сравнения 7. Второй вход схемы сравнения 7 соединен с генератором .пилообразного сигнала 5. Выход схемы. 609962 Составитель В. Пирогов Техред О. Луговая Корректор А. Лакида Тираж 872 Подписное Редактор H. Ахмедова Заказ 299ЩЗР HHHHAH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий I l 3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб. д. 4!5 Филиал ППП кПатента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сравнения 7 через интегратор 8 подключен ко входу высокочастотного генератора 3 для изменения частоты его колебаний. Расходомер работает следующим образом. Под действием линейно изменяющегося напряженин. иа выходе генератора пилообразного сигнала 5 высокочастотный генератор 3 вырабатывает модулированные по частоте колебания, которые излучаются вибратором 1. Проходя через среду между вибраторами 1 и 2, эти колебания запаздывают на время, определяемое скоростью потока между вибраторами и 2. Измерительный блок 4 вычисляет разность частот коЛебаний на вибраторах 1 и 2. При попеременном переключении вибраторов 1 и 2 с приема на передачу показания измерительйого блока 4 пропорциональны скорости потока. Эта пропорциональность будет соблюдаться только в том случае, когда изменение частоты высокочастотного генератора 3 происходит по линейному закону, что обычно не выполняется, поскольку модуляционная характеристика его не линейна, Для повышения линейности изменения частоты высокочастотного генератора 3 и осуществляется промежуточное преобразование модулированного сигнала высокочастотного генератора 3 в линейно изменяющееся напряжение и сравнение последнего с опорным линейным напряжением. Для этого частотный детектор 6 преобразует изменяющуюся частоту высокочастотного генератора 3 в изменяющееся напряжение, которое подается на один вход схемы сравнения 7. Если изменяющееся напряжение на выходе частотного детектора 6 не отличается m линейного закона, задаваемого генератором пилообразного напряжения 6 на втором входе схемы сравнения 7, то на входе интегратора 8 установится постоянный сигнал, обеспечивающий линейное изменение сигнала на его выходе. Если в какой-либо момент времени выходной сигнал частотного детектора 6 отличается от линейного, то на входе интегратора 8 установится постоянный сигнал, 4беспечивак щий линейное изменение сигнала на его выходе. Йсли в какой-либо момент времени выходной сигнал частотного детектора 6 отличается 4т линейного, то на входе интегратора 8 появится дополнительный сигнал. Этот сигнал приведет к более резкому изменению выходного сигнала интегратора 8 и, в конечном счете, высокочастотного генератора 3. При правильно выбраннбм коэффициенте усиления в прямой цепи и цепи обратной связи данного контура регулирования частОта колебаний на выходе высокочастотного генератора 3 будет изменяться по линейному закону с заданной точностью, что обеспечит высокую точность измерения расхода измерительным блоком 4. Формула изобретения 20 Ультразвуковой пасходомер, содержащий акустический преобразователь с излучающим и приемным вибраторами, подключенными к различным входам измерительного блока, высокочастотный генератор, соединенный с излучающим вибратором, и генератор пилообразного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в расходомер введены частотный детектор, схема сравнения и интегратор, причем один вход схемы сравнения. подключен к выходу генератора пилообразного сигнала, второй — к вибратору через частотный детектор, а выход схемы сравнения соединен через интегратор со входом регулировки частоты высокочастотного генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Патент США № 2.912.856, кл. 73 — 194, 1955. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 20?7326/18 — 10 от 22.11.1974.
