Способ измерения расхода
О и И С Л НИ..Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
<,„767523
Союз Советскими
Социвлисти ческий
Республик
Ф „т
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 19.0578 (2! ) 2617535/18-10 с присоединением заявки № (51)М. Кл.з
G 01 F 1/66
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300980, Бюллетень ¹ 36
Дата опубликования описания 30,0980 (53) УДК 681.121..8(088.8) (72) Авторы изобретения
В.С. Курулев и В.А. Чернышев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и мо" жет быть использовано для измерения малых расходов жидкостей и газов.
Известен способ измерения расхо- 5 да, основанный на одновременном встречном излучении через движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов высокочастотных ультразвуковых колебаний, их приеме, преобра- 1,0 эовании частоты принятых сигналов путем их смешения с опорным сигналом, формировании иэ сигналов промежуточной частоты напряжений прямоугольной формы, получении с помощью триггера 15 прямоугольных импульсов с длительностью, равной временному сдвигу между сигналами промежуточной частоты, и измерении величины постоянной составляющей полученного напряже- 20 ния (1) .
Недостатки этого способа обусловлены наличием операции преобразования временного интервала между колебаниями промежуточной частоты в посто- 25 янное напряжение, что является источником дополнительной погрешности измерения. Для преобразования временного интервала в постоянное напряжение в пакетах импульсов требуется эапоми-З0 наине информации в промежутках между пакетами, что усложняет реализацию способа.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения расхода, в котором устранены указанные недостатки, основанный на одновременном встречном излучении в движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов высокочастотных ультразвуковых колебаний, их прием, формировании иэ принятых сигналов единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты путем их смешения с опорным сигналом и измерении временного интервала между моментами перехода сигналов промежуточной частоты через нуль 121 .
Для получения достоверной информации о расходе момент перехода через нуль сигнала промежуточной частоты, соответствующего излучению по потоку, должен опережать момент перехода через нуль сигнала против потока„ что является отражением факта более быстрого прохождения ультразвукового импульса по потоку. B связи с тем, что начальные фазы единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты зависят от значения скорости
767523 ультразвука в контролируемой среде, при вариациях скорости ультразвука от влияния внешних факторов: температуры, давления и т.д., может произойти скачкообразное изменение порядка расположения моментов перехода через нуль для сигналов по потоку и против него вследствие скачков фазы подобного сигнала. В результате возникают сбои в работе измеритЕля. Ра- . бота без сбоев возможна в узком диапазоне значений внешних факторов.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Поставленная цель достигнута тем, что излучают в направлении движения среды одновременно с пакетами высокочаатотных ультразвуковых колебаний пакеты колебаний вспомогательной частоты, принимают их и используют в качестве опорного сигнала для формирования единичных периодов синусоидальных сигналов промежу очной частоти., На фиг. 1 изображена блок-схема расходомера, реализующего данный способ измерения расхода, «а фиг.2 эпюры напряжения на выходах узлов. этого расходомера.
Расходомер содержит одноканальный акустическйй преобразователь 1 приемно-излучающие ультразвуковые головки 2 и 3 которого подключены к ключам 4 и 5, к которым также подключены схема логики б, задающий генератор 7 и генератор 8 вспомогательной частоты, связанные также между собой, выходы ключей 4 и 5, соединены с входами соответствующих смесителей 9 и
10, другие входы которых связаны между собой и подключены к выходу ключа 5, а выходы которых соединены с входами нуль-детектора 11, подключенного выходом. к измерителю 12 временных интервалов..
Расходомер работает следующим образом.
На ультразвуковую головку.2, излучающую ультразвуковые колебания в направлении потока, подаются пакеты вы сокочастотных колебаний U поступающих через ключ 4 с выхода задал его генератора 7, и колебаний вопомогательной частоты-Ц, поступающих терез ключ 4 с выхода генератора 8, йрйчем сигнал управления ключа 4 Ug с вйхода схемы логики 6 обеспечивает период повторения зондирующих импульсов,кратный периоду разностной частоты колебаний генераторов 7 и 8. На ультразвуковую головку 3 подаются только пакеты высокочастотных колебаний йоступающйх через ключ 5 с выхода генератора 7. Сигнал. на ультразвуковой головке 2 lj> представляет собой биение двух сигналов с близкими частотами, находящимися в пределах полосы пропускания акустического преобразователя 1. Принятые после прохождерасходом, причем в широких пределах момент перехода через нуль сигнала
U8 промежуточной частоты, соответствующего излучению по потоку, опережает момент перехода через нуль сигнала U против потока независимо от изменения значения скорости ультра30, звука в среде вследствие влияния вйешних факторов,что исключает сбои в работе расходомера. Длительность импульсов Ц, на выходе нуль-детектора 11 пропорциональна измеряемому расходу.
55 бО ния через среду сигналы Ui, и 07 подаются через ключи 4 и 5 на входы соответственно смесителей 10 и 9 а
I сигнал с выхода головки 3 U поступа7 ет также на вторые входы смесителей
9 и 10. В связи с тем, что для формирования единичных периодов синусоидального сигнала 08 промежуточной частоты на выходе смесителя 10 в качестве опорного сигнала используется прошедший через среду сигнал U, начальная фаза этих единичных периодов без учета постоянных фазовых сдвигов в электронных узлах расходомера и акустическом преобразователе 1, а также временной асимметрии каналов и дисперсии скорости ультразвука,равна нулю..
Таким образом, начальная фаза сигнала.08 промежуточной частоты не зависит от значения скорости ультразвука в среде. Начальная фаза сигнала промежуточной частоты на выходе смесителя 9 однозначно связана с измеряемой скоростью потока, т.е. с
Формула изобретения
Способ измерения расхода, основанный на одновременном встречном излучении в движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов высокочастотных ультразвуковых колебаний, их приема, формировании из принятых сйгналов единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты путем их смешения с опорным сигналом и измерении временного интервала между моментами перехода сигналов промежуточной частоты череэ нуль, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений излучают в направлении движения среды одновременно с пакетами высокочастотных ультразвуковых колебаний пакеты колебаний вспомогательной частоты, принимают их и используют в качестве опорного сигнала для формирования единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточ ной частоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США Р 3050997, кл. 73-194,,1959.
2. Патент CItIA 9 3935735, кл, 73-194, 1974 (прототип).
