Ультразвуковой расходомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2802.79 (21) 2730973/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.1280. Бюллетень № 46 р1)м. к,.

G F 1/66

С 01 Г 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.121 (088.8) Дата опубликования описания 201280 (72) Авторы изобретения

П.-Б. П. Милвс, С. Й.,Антанайтис и 10. A. Иотеюнас (71) Заявитель °

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть использовано при определении расхода жидкости, 5

Известны устройства для измерения расхода, содержащие ультразвуковой генератор, излучатели, приемники, усилители сигналов, блок коррекции и индикатор, в которых расход жидкости пропорционален разности частот им1 ульсов автоциркуляции по потоку и ротив него (1J .

Недостатком таких устройств является низкая оперативность контроля, обусловленная тем, что при измерении расхода в трубах различного диаметра и толщины стенок требуется предварительная калибровка устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой расходомер, содержащий акустический преобразователь с четырьмя пьезоэлементами, два канала измерения с приемником сигналов, рас-gg

ыирителем временных интервалов и генератором импульсов в каждом канале, блом регистрации (21 .

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точность и оперативность измерений вследствие того, что при различных толщинах стенок н диаметрах трубы информация о расходе может выдаваться в искаженном виде, а прн контроле расхода в различных трубах необходимы предварительная калибровка устройства и сложные системы обработки сигналов.

Цель изобретения — повышение точности и оперативности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой расходомер введены толщиномер, а в каждый какал измерения — последовательно соединенные обратиьый акустический преобразователь временной селектор и линия задержки, при этом s каждом канале выход генератора импульсов подключен ко входу временного селектора, первый вход расширителя временных интервалов подключен к выходу толщиномера, второй вход соединен с выходом линии задержки собственного канала, третий вхОд подключен к выходу приемника сигналов, а выход расширителя временных интервалов подсоединен ко входу генератора импульсов собственного канала и одному из входов блока регистрации.

787899

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ультразвукового расходомера.

Расходомер содержит акустический преобразователь с четырьмя пьезопреобразователями 1-4, блок 5 регистрации, выполненный в виде раэностного частотомера, толщиномер 6, первый канал измерения, включающий обратимый акустический преобразователь 7, временной селектор 8, линию 9 задержки, приемник .10 сигналов, расширитель 11 временных интервалов и генератор 12 импульсов; второй. канал 13 измерения, выпблненный аналогично первому (на чертеже не раскрыт).

Расходомер работает сЛедующим об-. разом.

15

Рассмотрим работу первого канала.

Импульс с ныхода генератора 12 импуль,сов возбуждает пьезоэлемент 1, обратимый преобразователь 7 и запускает временной сектор 8. Ультразнуковая волна от излучателя 1 проходит стенку трубопровода, исследуемый поток, противоположную стенку трубопровода и принимается пьезопреобраэонателем 2. 25

Время задержки сигнала от излучателя

1 до приемника 2 составляет

"о ь, д2 о 2 ьс+

У

С+ Чсоьсс 30 л где С и с — времена задержки акус-, тического сигнала н пере» ходном слое пьезопрвобразователя и н стенке трубопровода соответст- 35 ненно; внутренний диаметр трубопровода;

С вЂ” скорость ультразвуковых волн в исследуемом потоке;

V — скорость потока; ж — угол между вектором ско. рости ультразвуковых волн и вектором скорости потока. 45

Импульс с выхода генератора 12 также воздействует на преобразователь 7, возбуждающий волну, которая проходит стенку трубопровода, отражается от границы стенка-поток, преобразуется преобразователем 7 н электрический сигнал и нь|деляется при помощи временногб селектора 8. Сигнал на выходе сеюфктора при этом задерживается на время 2 ic и подается на вход линии

9 задержки, время которой выбрано равЛ е ным 2 Lo Таким образом, на -второй вход расширителя 11 временных интервалов поступает сигнал, задержанный относительно сигнала с выхода генера- $0 тора 12 на время с2= 260 + 2 е, а на третий вход — сигнал с задержкой

Временной интервал между импульса/е о

Ь ("ч и д.. составляет "у " "2 С Ч

С+Чсоъь .

На выходе расширителя 11 временных интервалов образуется импульс длительНостью с4ее k сy, Где k = L,m 1 я

10 о

2, 3... ) и з адается н апряжением толщиномера б. Это напряжение подается на первый вход расширителя 11 времен ных интервалов. Задний Аронт импульса с выхода расширителя 11 временных интервалов запускает генератор 12 импульсов, н результате чего замыкает:ся цепь автоциркуляции. Частота повторения импульсов н синхрокольце пер1 ного канала составляет F = л

"2 4

СЧсоЬос поскольку ((>) ь gð То Г

Импульсы с частотой повторения F< поступают на суммирующий вход разност.ного частотомера 5, на нычитающий вход которого аналогично поступает сигнал с выхода второго канала 13

С-Ч сов сг измерения с частотой F = ° На

2= (0w выходе частотомера 5 получают резульеев ивмевеиия в виде Г -Г -Г

2чсоваО 4 2 IP rrl

Таким образом, предлагаемый ультразвуковой расходомер обладает повышен:ной точностью и оперативностью измерений, поскольку результат измерения выдается автоматически при любых толщине стенок и диаметре трубы в цифровой форме. Это позволяет обойтись без предварительной калибровки прибора при контроле расхода в различных трубах. Результат измерения может быть введен непосредственно н ЭВМ, что позволяет автоматизировать системы контроля, основанные на определении скорости ультразвука и расширяет область применения ультразвуковых измерительных приборов.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий акустический преобразователь с четырьмя пьезоэлементами, два канала измерения с приемником сигналов, расширителем временных интервалов и генератором импульсон в каждом канале, блок регистрации, о, т л и ч а ю— шийся твм, что, с целью повышения точности и оперативности измерений, в него введены толщиномер, а в каждый канал измерения — последовательно соединенные обратимый акустический преобразователь, временной селектор и линия задержки, при этом в каждом канале ныход генератора импульсов подключен ко входу временного селектора, первый вход расширителя временных интврвалон подключен к выходу толшиномера, второй вход соединен с выходом линии задержки собственного канала, третий вход йодключен к выходу приемника сигналов, а выход расширителя временных интервалов под787899

Составитель И. Засядников Редактор М. Келемеш Техред И. Асталсш Корректор,Е. Папп

Заказ 8335/46

Тираж 801 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 соедийен ко входу генератора импульсов собственного канала и одному из входов блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Биргер F. И. Бражников Н. И.

Ультразвуковые расходомеры. М., "Металлургия", 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 423214, кл. G 01 F 1/00, 1974.