Ультразвуковой фазовый измери-тель скорости потока

 

1i11 79453!

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фе93 Соеотеких

Социалистических

Реслу0лик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.02.79 (21) 2730971/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) N. Кл.3 б 01Р 5j00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681,121 (088.8) (72) Авторы изобретения

П,-Б. П. Милюс и Ю. А. Мотеюнас (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса

Б "1= и - .111М М3 ( (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости потоков в трубопроводах, а также в открытых каналах.

Известны ультразвуковые измерители 5 скорости потока, содержащие две идентичные акустические колебательные системы, состоящие из излучателя и приемника, соединенные между собой цепью положительной обратной связи,(1). 10

Однако такое устройство обладает невысоким быстродействием при измерении скорости потока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвука- 15 вой фазовый измеритель скорости потока, содержащий генератор импульсов, двухканальный электроакустический тракт, выходы которого подключены ко входам фазоизмерительного блока, дополнительный 20 пьезоизлучатель, соединенный с генератором импульсов, и связанный с усилителем дополнительный пьезоприемник, (2).

Однако это устройство обладает невысокой разрешающей способностью и точностью измерений при флуктуации параметров контролируемой среды, например при временных флуктуациях скорости потока и изменениях температуры в широких пределах. 30

Цель изобретения — повышение разрешающей способности устройства и точности измерений при флуктуации параметров контролируемой среды.

Это достигается благодаря тому, что в устройство введены умножитель частоты, резонансный усилитель, частотомер и решающий блок, при этом дополнительные пьезоизлучатель и пьезоприемник, усилитель и генератор импульсов включены в схему синхрокольца, а второй выход генератора импульсов через умножитель частоты и резонансный усилитель подключен ко входам пьезоизлучателей двухканального электроакустического тракта и ко входу частотомера, выход которого соединен с первым входом решающего блока, второй вход которого подсоединен к выходу фазоизмерительного блока.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Ультразвуковой фазовый измеритель скорости потока содержит генератор 1 импульсов, двухканальный электроакустический тракт, состоящий из пьезоизлучателей 2 и

3, пьезоприемников 4, 5 и усилителей 6 и 7; дополнительный пьезоизлучатель 8, дополнительный пьезоприемник 9, подключенный к усилителю-формирователю 10, умножптель частоты 11, резонансный усилитель 12, 794531

C= — V 2

К2 где

4г. К, L> 2

60 частотомер 13, фазоизмерительный блок14 и решающий блок 15, При этом пьезоизлучатель 8, пьезоприемник 9, усилитель-формирователь 10 и генератор 1 импульсов включены в схему синхрокольца. Второй выход генератора 1 импульсов через умножитель 11 частоты и резонансный усилитель 12 подключен ко входам пьезоизлучателей 2 и 3 двухканального электроакустического тракта и ко входу частотомера 13, выход которого соединен с первым входом решающего блока 15, второй вход которого подсоединен к выходу блока 14, входы которого через усилители 6 и 7 соединены с пьезоприемниками 4 и 5. Направление ультразвуковых сигналов в одноканальном электроакустическом тракте между излучателем 8 и приемником 9 является перпендикулярным к направлению ультразвуковых сигналов в двухканальном электроакустическом тракте, где излучатели и приемники ориентированы вдоль и против направления потока.

Предлагаемый фазовый измеритель скорости потока работает следующим образом.

В начальный момент времени после включения питания устройства генератор 1 импульсов вырабатывает видеоимпульс, который поступает на пьезоизлучатель 8. Акустический импульс принимается пьезоприемником 9 и через усилитель-формирователь 10 запускает синхрокольцо измерителя скорости ультразвука. Частота повторения этого синхрокольца зависит от расстояния L< между пьезопреобразователями и от скорости ультразвука в контролируемой

V среде V, т. е. Р = — . Частота повторения

Li этих импульсов в умножителе 11 увеличивается в К раз и в резонансном усилителе

12 преобразуется в синусоидальный сигнал с частотой 1 =К, F . Умножение частоты электрического сигнала необходимо для повышения точности и разрешающей способности фазового измерителя скорости потока.

Синусоидальный сигнал частотой Fz возбуждает пьезоизлучатели 2 и 3, а излучаемые акустические сигналы принимаются пьезоприемниками 4 и 5. Разность фаз Лгу электрических сигналов, поступающих от пьезоприемников 4 и 5 через усилители 6 и

7 на фазоизмерительный блок 14, выражается в виде

4л К! Lg С

Л<р =

L> Р

1 где F — частота электрического сигнала, возбуждающего пьезоизлучатели

2и3;

L — расстояние между пьезоизлучателями 4 и 5 в двухканальном электроакустическом тракте;

С вЂ” скорость потока, 5

Для вычисления с помощью этого выражения скорости потока служит решающий блок 15.

Скорость потока контролируемой среды определяется из следующей формулы

Предлагаемый ультразвуковой фазовый измеритель скорости потока обладает повышенной разрешающей способностью, быстродействием контроля при флуктуациях температуры контролируемой среды с частотой, не превышающей F, и высокой точностью измерения. Результат измерений выдается автоматически и не зависит от скорости ультразвука в контролируемой среде.

Формула изобретения

Ультразвуковой фазовый измерительскорости потока, содержащий генератор импульсов, двухканальный электроакустический тракт, выходы которого подключены ко входам фазоизмерительного блока, дополнительный пьезоизлучатель, соединенный с генератором импульсов, и связанный с усилителем дополнительный пьезоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства и точности измерений при флуктуации параметров контролируемой среды, в него введены умножитель частоты, резонансный усилитель, частотомер и решающий блок, при этом дополнительный пьезоизлучатель и пьезоприемник, усилитель и генератор импульсов включены в схему синхрокольца, а второй выход генератора импульсов через умножитель частоты и резонансный усилитель подключен ко входам пьезоизлучателей двухканального электроакустического тракта и ко входу частотомера, выход которого соединен с первым входом решающего блока, второй вход которого подсоединен к выходу фазоизмерительного блока, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4003256, кл. 73 — 194, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 322622, кл. б 01F 1/66, 1971.

794531

Составитель И. Засядников

Редактор О. Филиппова Техред И. Пенчко Корректор О. Силуянова

Заказ 2718/15 Изд. № 120 Тираж 915 Подписное

11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Л1оскпа, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2