Ультразвуковой измеритель ско-рости движения жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i i! 794532

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2).02.79 (21) 2731033/18-10 (51) M. Кл.з

G 01P 5/00//

G 01F 1/66 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.121 (088.8) (72) Автор изобретения

В. А. Сукацкас (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

ДВИ)КЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в устройствах для измерения скорости движения жидкости, расходомерах.

Известны ультразвуковые измерители скорости движения жидкости, содержащие два пьезопреобразователя, генератор, усилители, фильтры-пробки, делители частоты и фазоизмерительную схему (1).

Недостатком таких устройств является сложность схемы ввиду наличия делителей, избирательных и режекторных устройств.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости, содержащий генератор качающейся частоты, первый и второй электроакустический преобразователи, расположенные в контролируемой среде, усилитель, соединенный с генератором качающейся частоты, и формирователь периодов биений, подключенный ко входу вычислительного блока (2).

Недостатком его является большая погрешность измерений вследствие того, что не учитываются высокочастотные пульсации движения среды, а также из-за повышенной чувствительности устройства к наличию наводки, распространяющейся быстрее, чем полезный сигнал.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый измеритель скорости дви5 жения жидкости введены второй усилитель, подключенный к выходу генератора качающейся частоты, и дополнительный формирователь периодов биений, выход которого подсоединен ко второму входу вычисли10 тельного блока, при этом входы первого и второго формирователей периодов биения раздельно подключены к общим точкам соединения выхода соответствующего усилителя и одного из электродов электроаку15 стического преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ультразвукового измерителя скорости движения жидкости.

Измеритель скорости движения жидко2О сти содержит генератор 1 качающейся частоты, электроакустические преобразователи

2 и 3, размещенные в контролируемой среде, первый и второй усилители 4 и 5, формирователи 6 и 7 периодов биений и вычис25 лительный блок 8. Выход генератора 1 качающейся частоты, имеющего прямолинейный закон изменения частоты, подключен ко входам первого и второго усилителей 4 и 5.

Входы первого и второго формирователей

3О 6 и 7 периодов биений раздельно подключе794532

2V т,— т, =К1

hf, =—

К1

С вЂ” V

СССР

Т l C+V

К l ны к общим точкам соединения выхода усилителя 4 и одного из электродов электроакустического преобразователя 2, выхода усилителя 5 и одного из электродов электроакустического преобразователя 3. Каждый из формирователей 6 и 7 выполнен, например, в виде амплитудного детектора и пороговой схемы. Выходы формирователей 6 и 7 подключены соответственно к первому и второму входам вычислительного блока 8, который вырабатывает сигнал, пропорциональный разности периодов биений.

Предлагаемый ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости работает следующим образом.

На электроакустические преобразователи

2 и 3 поступает напряжение генератора 1 качающейся частоты через раздельные усилители 4 и 5. Излучаемые каждым преобразователем в направлении друг друга. ультразвуковые волны распространяются по и против направления движения контролируемой среды и достигают другого преобра1 зователя с опозданиями, равными и

V+ С

1 соответственно, где l — расстояние

V — С между преобразователями; U — скорость движения среды; С вЂ” скорость ультразвука в среде.

Частота ультразвука, излучаемого в некоторый момент времени преобразователем

2, и частота волн, излученных преобразователем 3 и достигающих в данный момент времени преобразователя 2, отличаются на величину где К вЂ” скорость изменения частоты. Волны, поступающие от преобразователя 3, принимаются преобразователем 2 и преобразуются им в электрические колебания, которые, однако, на выход генератора 1 не проходят, так как усилитель 4 обладает однонаправленными свойствами передачи энергии. При малом поглощении ультразвука в жидкости в средней точке делителя, составленного из выходного сопротивления усилителя 4 и электрического импеденса преобразователя 2, образуются биения сигналов двух частот: излучаемого и принимаемого. Период биений Т равен

К 1

Аналогично в средней точке делителя, составленного из выходного сопротивления усилителя 5 и электрического импеданса преобразователя 3, образуются биения сигналов с периодом

Сигналы с преобразователей 2 и 3 поступают на входы формирователей 6 и 7 периодов биения. На выходе их выделяются сигналы с длительностями Т, и Т, соответственно. Вычислительный блок 8 вырабатывает сигнал то есть пропорциональный измеряемой величине — скорости жидкости. Этот сигнал может быть представлен в цифровом коде или любом другом виде, удобном для индикации.

Предлагаемый измеритель отличается простотой выполнения, а также высокой точностью измерений благодаря тому, что в вычислительный блок непрерывно поступает информация, на основании которой вычисляется скорость. Обработка и преобразование принятых сигналов, например, в цифровой код, вывод результатов и индикация осуществляется любыми известными средствами. Кроме того, устройство нечувствительно к наводкам, распространяющимся со скоростью во много раз большей скорости ультразвука, Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости, содержащий генератор качающейся частоты, первый и второй электроакустический преобразователи, расположенные в контролируемой среде, усилитель, соединенный с генератором качающейся частоты, и формирователь периодов биений, подключенный ко входу вычислительного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй усилитель, подключенный к выходу генератора качающейся частоты, и дополнительный формирователь периодов биений, выход которого подсоединен к второму входу вычислительного блока, при этом входы первого и второго формирователей периодов биений раздельно подключены к общим точкам соединения выхода соответствующего усилителя и одного из электродов электроакустическоио преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 522469, кл. G 01P 3/64, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 494693, кл. G 01Р 5/00, 1973 (прототип) .

794532

Составитель И. Засядников

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

Заказ 2718/16 Изд. Ма 120 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2