Датчик ультразвукового расходомера
Я
О П- И С А И И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ714153
Союз Советских
Социалистических
Республик (6t) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 070378 <21) 2588231/18 -10 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки ¹
С 01 Г 1/66
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открыти и (23) ПриоритетОпубликовано.050280, Бюллетень ¹ 5 (53) УДК 681,121.8 (088. 8) Дата опубликования описания 100280 (72) Автор изобретения
П. -Б .П . Милюс
Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) За я в и тель (54) ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА
Изобретение относится к ультразв уков ой контрольно-и з мерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей в трубопроводах.
Известен акустический датчик, выполненный в виде цилиндрического .стакана, установленного на трубопроводе наружной поверхностью к контролируемой среде, в наружной поверхнос1О ти дна стакана сделана выемка в виде усеченного конуса, образуя мембрану, в середине внутренней поверхности которой установлен пьезоэлемент (1) . 15
Конструкция известного датчика исключает излучение акустического сигнала по стенке трубопровода, но указанным свойством, датчик обла- 20 дает лишь в узком частотном диапазоне. Резонансные свойства стакана и пьезоэлемента с мембраной не позволяют использовать датчик для излучения и приема коротких имп 1льсных сигналов. Кроме того, каждая форма выемки расширяет диаграмму направленности, что приводит к снижению коэффициента передачи акустического преобразователя при измере- 30 нии расхода жидкости в трубопроводах в
Наиболее близким по технической сущности является датчик ультразвукового расходомера, содержащий уста новленные на трубопроводе друг прбтив друга два пьеэопреобразователя, выполненных в виде пОляризованных по длине цилиндров, оси которых перпендикулярны к оси трубопровода, а их контактирующие с исследуемой средой торцы снабжены токопроводящими электродами (2), Недостатки известного датчика обусловлены тем, что в пьезоэлектрических цилиндрах кроме толщинных колебаний существуют также и радиальные, частота которых определяется радиальными геометрическими размерами цилиндра. В результате при суперпозиции колебаний искажается форма излученных и принятых колебаний. Это приводит к снижению точности измерения расхода., Целью изобретения является повышение точности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что другие торцы цилиндров выполнены со скошенными поверхностями, параллельными друг другу, и
714153
Формула изобретения!
I снабжены токопроводящими электродами .
На чертеже изображен датчик ультразвукового расходомера.
Датчик содержит установленные на трубопроводе 1 напротив друг друга два пьезопреобразователя 2 в держателях 3, выполненных в виде поляри- . зованных по длине цилиндров, оси которых перпендикулярны к оси трубопровода 1, На торцовых поверхностях цилиндров нанесены токопроводящие электроды, а внешние торцы цилиндров выполнены со скошенными поверхностями, параллельными друг другу. Остальное пространство в держателях заполнено демпфером 4, а напротив пьезоэлектрических преобразователей 3 расположены поглотители ультразву ка 5.
Датчик ультразвукового расходомера работает следующим образом.
Электрический сигнал подается на пьезоэлектрический преобразователь 2, который преобразует его в ультразвук. Ультразвуковая волна излучается в исследуемую среду и при- 25 нимается вторым пьезопреобразователем 2 иа противоположной стенке трубопровода 1; Поскольку пьезоэлектрические преобразователи 2 выполне:ны со скошенными внешними торцовы- щ 1 ми поверхностями, то диаграмма направленности такого преобразователя
2 имеет двухлепестковый вид: один лепесток диаграммы направленности является .перпендикулярным к излучающей поверхности пьезопреобраэователя 2, а другой направлен под углом к излучающей поверхности преобразователя. Угол бокового максимума диаграммы направленности зависит от угла между токопроводящими электродами.
Это вызвано тем, что при указанной конструкции пьезопреобразователя на излучающей поверхности его получается неравномерное по амплитуде и форме -распределение упругих смещений, угол бокового максимума диаграммы направленности в режимах излучения и приема остается одинаковым. Расстояние между осями цилиндров пьезопреобразователей выбирается в зависимости от угла бокового максимума диаграммы направленности.
Пьезопреобразователи со скошенными торцовыми поверхностями работают только на толщинных колебаниях,причем они не обладают резонансными
I свойствами. Таким образом, в такой конструкции исключены радиальные колебания, приводящие к искажению сигнала в акустическом тракте расходомера. Кроме того, датчик имеет широкую полосу пропускания, что дает возможность работать с короткими импульсными сигналами, а также датчик не вОзбуждает в стенках трубопровода паразитные акустические волны..Датчик ультразвукового расходомера, содержащий установленные на трубопроводе напротив друг друга два пьезопреобразователя, выполненных в виде поляризованных по длине цилиндров, оси которых. перпендикулярно к оси трубопровода, а их контактирующие с исследуемой средой торцы снабжены токопроводящими электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, другие торцы цилиндров выполнены со скОшенными поверхностями, параллельными друг другу, и снабжены токопроводящими электродами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Патент США Р 3.876.890, кл. 310-8.2, опублик. 1975.
2, Авторское свидетельство СССР по заявке М 2592803/18-10, кл. G 01 F 1/66, 13.02.78 (прототип).
КИПИ Заказ 9267/33 раж 801 Подписное
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4
