Устройство для измерения скорости и расхода жидкости или газа

 

(61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 070775 (21 j 2152092/18-10 (5 ) „(„з

G 01 F 1/66

G 01 P 5/00

Государственный ноннтет ссср по дмаи наобретеннй н открытнй (23) Приоритет(53) УДК 681.121 (088.8) Опубликовано 05.1079 Бюллетень Но37

Дате опубликования описания 05.1079 (72) Автор изооретени я

Г.С.Рыбин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И РАСХОДА жидкости иди ГАЗА

Изобретение относится к облас:-.-.. ,приборостроения и может быть использовано для измерения скорости и расхода жидкости или газа с помощью ультразвуковых волн.

Известно устройство, содержащее два обратимых электроакустических преобразователя, соединенных как с приемниками, так и с передатчиками.

Выходы приемников соединены с измерителем временного интервала (1). Скорость потока в данном устройстве определяется по временному сдвигу между ультразвуковыми сигналами после их прохождения через движущуюся среду в двух взаимопротивоположных направлениях. В данном приборе не предусмотрена компенсация вляния скорости звука на результат измере ния скорости потока. Поэтому приборы данного типа имеют узкую область применения, только для сред, параметры которых (температура, плотность и т.д.) меняются в небольшом диапазоне.

Известны также устройства, в которых компенсируется влияние скорости звука на результат измерения (2), (3). Оба устройства содержат две автоколебательные системы с запаздывающими акустическими обратными связями.

Каждая автоколебательная система содержит приемный электроакустический преобразователь, соединенный через приемник и передатчик с передающим электроакустическим преобразователем.

О скорости потока судят по разности

f0 частот. двух автоколебательных систем.

Устройства характерны своей простотой, но практически реализовать их достаточную точность оказалось невозможным, так как они предъявляют жесткие тербования к стабильности расстояний от приемных до перецающих электроакустических преобразователей и к стабильности временных задержек в электрических цепях.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения скорости и расхода жидкости или газа, содержащее датчик на электроакустических

25 преобразователях, включающий один излучающий и четыре приемных преобразователя, два приемника, входы которых соединены с соответствующими электроакустическими преобразоватеЗ лями, передатчик, триггер временного

690299 интервала, первый и второй входы ко торого соединены с выходами приемников, умножитель частоты, первый элемент И, входы которого соединены с выходом триггера временного интервала и выходом умножителя частоты, 5 таймер, второй элемент И, входы которого соединены с выходами первого элемента И и выходом таймера„ и Управляющий триггер f4).

Недостатком такого устройства является значительная погрешность измерений из-эа нестабильности акустических баз, обусловленная наличием н датчике излучающего и четырех приемных преобразователей.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве датчик содержит два обратиьих злектроакустических преобразователя„ а в устройство введены третий и четвертый элементы,И, первые входы которых соединены c соответствующими выходами управляющего триггера, а вторые входы - с выходами соответствующих приемников, элемент

ИЛИ, входы которого соединены с вы ходами третьего и четвертого элементов И, а выход соединен с входом управляющего триггера и со входом передатчика, второй передатчик, вход 30

Которого соединен с выходом четвертого элемента И при этом выходы обоих передатчиков соединены с соответствующими электроакустическими преобразователями, один из ныходон 35 управляющего триггера соединен с третьим входом триггера временного интервала, и выход четвертого элемента И соединен также с входом умножителя частоты. 4Q

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства для измерения скорости и расхода жидкос1 и или газа.

УстРойство для измеРения скорссти 45 и расхода жидкости или газа содержит датчик 1 на обратимых электроакустических преобразователях 2,:", соединенных соответственно с выходами передатчиков 4,5 и со входами приемников 6,7; управляющий триггер 8; элемент И 9,первый вход которого соединен с инверсным выходом управляющего триггера 8, второй вход соединен с выходом приемника 7, а выход— соединен с входом передатчика 5; элемент И 10; первый вход которого соединен с пряьым выходом управляющего триггера 8, второй вход соединен с выходом приемника 6; элемент

ИЛИ 11, входы которого соединены с Я выходами элементов И 9 и 10, а выход — соединен с счетным зходом упРавляющего триггера 8 и входом передатчика 4; триггер временного интервала 12, 5 — вход которого соединен Я с выходом приемника 7, Я - вход соединен с выходом приемника 6, а управляющий С вЂ” вход соединен с инверсным выходом управляющего триггера

8; умножитель частоты 13, нход кототого соединен с выходом элемента

И 9, элемент И 14, входы которого соединены с выходом умножителя частсты 13 и выходом триггера временного интервала 12; элемент И 15, входы которого соединены с выходами элемента И 14 и таймера 16. Выход элемента И 15 - выход устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса запуска на передатчик 4, ультразвуковой сигнал с электроакустического преобразователя 2 распространяется в направлении электроакустического преобразователя 3 со скоростью„ равной сумме скорости звука С и скорости потока М Принятый электроакустическим преобразователем 3 сигнал усиливается и формируется приемником 7, с которого он поступает íà S -вход триггера временного интервала 12, состояние которого не меняется, так как на его входе С нет разрешения с управляющего триггера 8 ° Импульс с приемника 7 поступает также через элементы И 9, ИЛИ 11 на входы передатчиков 4 и 5 для одновременного их запуска и на. счетный вход управляющего триггера

8. Концом импульса изменяется состояние триггера 8, тем самым снимается разрешение с элемента И 9 и появляется разрешение на элементе И 10 и на С -входе триггера временного интервала 12. Электроакустические импульсы с передатчиков 4,5, преобразованные электроакустическими преобразователями 2, 3 в акустические, распространяются навстречу друг

Другую

Через время Т = +,, где

d — расстояние между электроакустическими преобразователями, электроакустический преобразователь 3 и приемник 7 примут сигнал, который установит триггер временного интервала 12, в состояние 1, а через время Т = — электроакустический а

C-Ч преобразователь 2 и приемник 6 примут сигнал, который вернет триггер временного интервала 12 в исходное состояние. На триггере временного интервала 12 сформируется импульс, длительность которого равна разности хода акустического сигнала по потоку и против потока. Импульс с приемника gб через, элементы И 10, ИЛИ 11 поступит также на счетный вход управляющего триггера 8 и на запуск только передатчика 4. Далее работа повторяется. Если теперь об690299 где К вЂ” коэффициент умножения умножителя частоты 13. Погрешность измерения yV, вызванная нестабильнос\ тью базы определится выражением

30 д d 35

2 где д d — относительная нестабильность базы.

Таким образом, данное устройство 4О позволяет уменьшить погрешность измерения, вызванную нестабильностью акустической базы в 4- раз. КроС

V ме того, данное устройство на двух электроакустических преобразователях позволяет получить одновременно величину, пропорциональную скорости потока, не зависящую от скорости звука, и частоту импульсов, пропорци-5ц оиальную скорости звука. ратить внимание на частоту f перек" лючения управляющего триггера 8 или на частоту импульсов на выходе элемента И 9, то она обратно пропорциональна суммарному периоду Т„ +Т, и в первом приближении. при C)>V пропорциональна скорости звука. Импуль" сы с элемента И 9 через умножитель частоты 13 поступают на элемент И 14, где они заполняют импульс, поступающий с триггера временного интервала, 121 на выходе элемента И 14 сформировалась пачка импульсов и произошло ., первое умножение времени разности хода акустических сигналов на скорость звука. Такие пачки импульсов повторяются с частотой f и их количество за время осредне ни я t p p, определ яемое та ймером 16 пропорционально скорости звука, таким образом на элементе

И 15 происходит второе умножение вре- 2 мени разности хода на величину, пропорциональную скорости звука. Количество импульсов М на выходе элемента И 15 за время 1ос пропорционально скорости потока и определит- 25 ся выражением:

К о у, 2d

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости и расхода жидкости или газа, содержащее датчик с электроакустическими преобразователями, два приемника, входы которых соединены с соответствующими злектроакустическими преобразователями, передатчик, триггер временного интервала, первый и второй входы которого соединены с выходами приемников, умножитель частоты, первый элемент И, входы которого соединены с выходом триггера временного интервала и выходом умножителя частоты, таймер, второй элемент И, входы которого соединены с выходами первого элемента И и выходом таймера, и управляющий триггер, о т л и— ч а ю щ е e c я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, датчик содержит два обратимых электроакустических преобразователя, и в устройство введены третий и чзтвертый элементы И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами управляющего триггера, а вторые входы — c выходами соответствующих приемников, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов

И, а выход соединен с входом управляющего триггера и с входом передатчика, второй передатчик, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, при этом выходы обоих передатчиков соединены с соответствующими электроакустическими пре- образователями, один из,выходов управляющего триггера соединен с третьим входом триггера временного интервала, и выход четвертого элемента И соединен также с входом умножителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3641617, кл. 73-194 А, 1968 °

2. Патент Франции Р 1.550.300, кл. G 01 Р, 1964.

3. Авторское свидетельство

Р 236877, кл. G 01 F 1/66, 1967.

4. Патент ФРГ Р 1296849, кл. 24 о 15, 1965 (прототип).

690299

Составитель Е.Литвинов

Техред О.Андрейко Корректор Г.Решетник

Редактор Л.Бибер

Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 5948/36 Тираж 866 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по елам изобретений и открытий

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