Ультразвуковой способ измеренияскорости потока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и)8О279О.(á3) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 23. 05. 77 (2l) 2488566/18-10 с присоединением заявки Н9 (23) Приор- .ÒeT—

Опубликовано 07.0281. Бюллетень Н9 5

Дата оп-.;бликваия описания 09 02. 8i

G 01 F 1/66

0 01 P e /00

Государственный комнтет

СССР оо делам изобрстеннй н открытий

I ... ! (53) УДК 53.". т4 (088 Q) (72) Авторы изобретения

Э. A. Залесский и В. В. Смыаляев

P>) Заяв тель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРВНИЯ

СКОРОСТИ ПОТОКЛ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и расхода веществ в нефтяной, химической . гидрометаллургической и других отраслях промышленности.

Известны способы измерения скорости и расхода веществ, основанные на работе в одном электроакустическом канале двух синхроколец (1 ).

Известен также способ, основанный на работе в одном электроакустическом канале двух синхроколец, одно из которых работает по потоку, другое — против потока. При таком способе обеспечивается получение импульсного сигнала на выходе устройства, частота которого отличается от истинногo значения разницы частот синхроколец, что приводит к ошибке измерения скорости потокаЯ.

Цель изобретения — повиаение точности измерений.

Зто достигается тем, что одно из синхроколец работает непрерывно, а второе — синхронизирует по фазе работу автогенератора, тастота которого в целое число раз превьавает частоту второго синхроксльца и исключают моменты совпадений импульсов синхроколец за счет импульсов автогенератора, не совпадающих с импульсом первого синхрокольца.

На фиг. 1 показана функциональная схема одного из вариантов устройств для осуществления способа; на фиг.2временныо диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

В рассматриваемом варианте часто-. та синхронизируемого по фазе автс c— нератора выбрана в два раза выше частоты синхрокольца.

Устройство состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэлементами 2, 3, генераторов 4, 5, автогенератора 6, схем совпадений

7-15., формирователей 16-18, усилителей 19., 20, триггеров 21-2" фазового детектора 24, смесителя 25 (для упрощения в функциональной схеме не приводится ряд элементов, необходимых в реальной схеме).

Устройство работает следующим образом.

Импульс с генератора 4 (фиг. 2) поступает на.пьезоэлемент 2. Пьезо-. элемент излучает ультразвуковой импульс под углом к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс посту80?790 пает на пьезозлемент 3. Принятый пьезозле))ентом 3 кмпух)ь> усилквает ус-.>лтттед)1С),c 1 9 . <);Ор „,)кру<д т(-и формирователем 1б в ирпмоугольнь)й им))ульс длительностью (4,,ôèã. 2)71. середин!.! >po!том импульса ф{)17))ирователя . 6> зепускае J.cÿ геи<д)7атГ))7а 4.

Далее. процесс говторяется и син)(роНОХЦдцО (В .> аХ)ЬНЕК)>)(.тм БЕДУ >)(i«>) ра б«тт(> т.т:.) >д1)1-е. >ыв ноПОСТ>ХПа(. т На ПЬГЗСЗ)>СМЕН т » >Е. О—

З И д) <; т; —,;т-.>Л „> тата т т>лвтрт„.ar>, )< ()!1(7 „; К) <в

)-<" Л1-,:- т1ОД> .:(ХЛОт", >(nCH !i )«Обр<-.."" О)За>,т

Ттдп Я П)7<дГ> тт)» тт«сЕРЕЗ ): =,:" "...; Ясf",тд>Ю СЬ«Е«< >» т->" т ) -; с) ", ? - -;; I! {> т) т, с т > < ij ) т к т> а - < < < ">> < >) > > и

Т&))(д)т. 20 ф{:р) >К)У«ЕТС)) <) !р>МИ(. Онат< ПЕМ 7 !7 прямоу;-ольный п))пу>1ьс (;;>кг. 2г). i л1гi < p «. 1 I! »ходится в тако! 1 c0" тоя"

>)ИК Пр:I К(>;:О<7>О)"! СХЕ> .а 7 < онпадонкй

ПР{>1) С)(ст()т с) <))(Емс) «3 (. О)тпа>))< НКЙ ИЕ>

ПР >УС (.=-"--" )I "ilf >:) {: f -" ) "-ПУСК -" - )тЕР<1 тора 5.

) <ХD(7ÄH) М фРО)) То<К H ., )УХ;=(>Л ф<71-,! )H"рОВa!- a>. I)1 17 с(срЕЗ С>ХЕМ) «<..>Iir)a)I()

)Д>)т)) За)1УСКстзтс>«т ) Е!)Етат(7>7 > J>>)ХI<д<Д

ПРОЦ(.СС ПОВТОРЯ> T>)Я H (7)И)Х17ОКОИЬЦо (в Дах))дней1<)<дм веломое) Работ <>T неп>ое>7ыв:lo х>О мГ>м(нтa О))1)сд>)ля(>д!(7ГО DQaËI>НЫ." ) МИН)>МЮ>ЬНО Дто))У()ТБЮ.Ы

,P>=> <д .>)т .т >) - fт 1ЕР1! «13!Of > Р )> Хт>> H)У т>тт ЬГ с) мн ci)-,7(poêî I

ПОДСТГ.ОйКа ПО >аЗЕ К<тттУ. )ЬСО)Х»Вc <- (др«> тор=,< б <тт)т 1 . 2 >.)) c )" »))!ул)>

СаМИ H("ДОМО>ГО СК))ХРС){(7лт>Ц<» ) фИГ,? ()

ОсуЩес т в.Ляется следу)<7)>4>л>)к> образ Ом Еткпульс)>1 с адTQF<= нера i opa 6

ДХ)И 1СЛ>Ь НОСТЬ! ) с, -)<)!))> (КМПУЛ1дСЫ 3 <ЯПР

Ta) по. туГ)ают на <)>opMHp{)3TO7)I> 18 > который (>)о«)мкрдтет импуль сы длительностью Т <,,„. . )> ),: фи>х 2) ч<дрез врсмя

От пс«>еднего фpoHTa импульсов

Ъ за >DeTa. Величина времени t - выбира7аким образом H)rr)y )=-с с фор мирователя 18 .-по времени находится

Bi)r Т} >1 КМПХ>ЛЬСа Зс ПРЕТа

Кромe того, и)лульсы с автогенератора б поступают на триггер 23, работаю)т): и в счетном режиме, и на схемы 11, 12 совпаденкй. На вторь)с входы схем 11, 12 совпаде))ий подаю. Оя скГналы с противО<>азных пл<дч триггера 23. 8а вьходах схемы 11

СО >ПатДЕНИй (фиг. 2Е) К СХЕМЫ 12 со падений (фкг. 2ж) выделяются поСХ>ЕДО>З>саТЕЛЬ))ОСТИ КМП у Л)д СОВ, ЧаСТОТЫ

i((> орых в дьа раза ниже частоты авто cнератора 6, HO сдвинутые по фазе относительно друг друга на полПЕ<)К Дса АНТК ПОСЛЕДОВс1ТЕХ)Ь НОСТИ ПОСТУ))ают на схемы 9, 1 0 совп>1Дений

)".a )7ropûе входы схем 9, 10 совпадеНий ГОДаЮТСЯ СИГнс)ЛЫ C П|7ОТИВОПОЛОБных плеч -.ðHFãåða 22, работаюцего

В Сс1(:ТНОМ Р(джИМЕ. В Зс, >) КСКМОС 1 И ОТ исхОдно О cocTo»!!HE 1ригi Ера 22 Одна из вщ-,еленных последовательностей импульсов через схему 9 и 10 совпадений (фкг. ?з) поступает !Ia схемы

14 и 15 совпадений (например про(<ускаеi < хтамсл 1 0 сони»деHHA)- . второй вход схемы 15 совпадений п(.даютс!I импул).сы с формироВател>< > 8. )3>мпy 7!I>cí с вь)ход>1 схе!

15 с<)! Лад{-:.Кий (фке . 2)<) пос тупеют

Нс .- ".:.-..7ВПаДЕНИй 8 и ЧЕРЕЗ СХЕМУ

:Д ..

° < -, (>,i ) >HI- Ге>р 2 I H;i) <->ДК1 . Я в Ta>(.:м со(. ) 0» Hf )H прк к{7тором ох<..ма 1 3 сочв ат) тнкй )рол"скает импульсы на вход .

4>аaоa(7гo „тетектор». Па втор{)й вход

C >-

))ульсы = формиро-.. ателя 17 (импульсы ведомого охи)крекс)71),ца), C):,I ))ах; <7)))ткбК К ПО (j> a 3 Е мЕ ж Ц . i;>кпул1дс СЕМИ В ЕХХОМО— го скнхрокольца и импульсами со схемы 15 совпадений с выхода фазового

«0 детектора 24 поступает на уп)7авление автогеиератора 6. Подстройка осу)))()cTë7l>fåòcÿ до тех пор, пока передний ф зонт импульсов со с (емы 1 5 совпадений не будет совпадать с передним фронтом импульсов ведомого синхрок{)х)!.ц<а, т. е. автогенератор 6 будет синхронизкрован по фазе импульсами ве)1<7)кого сиихрокольца, а частота автогеиератора 6 будет в два раза

Б)а);)Е Ч»СТОТЫ БЕДОМОГС СИКХ)7ОКОХ)ЬЦа.

При совпадении во времени импульса с формирователя 16 (фиг. ?б) и импульса запрета ведомого кольца (фкг. 2ж) на вых{)де схемы 14 совпадении ))оявляе1c> импульс, перебрасываю)ЛИГ) триггеры 21 и ?? в противоположные сост()ЯН))я. Схемы 7 и 13 совпадений закрываются, а схема 8 совпадений открывается. Tpèããåð 22 открывает схему 9 совпадений и за40 крывает схему 10 совпадений, выде-! тяя вторув последовательность синхронкэированны по фазе импульсов (ф)>г, 2е), сдвинутую на полпериода относительно первой..Первый же импульс этой последовательностк, поступая на схему 15 совпадений, выделяет импульс с выхода формирователя

18, который передним фронтом допускает через схему 8 совпадений генератор 5, восстанавлквая работу ведомого сии7<рокольца со сдвигом на полперкода. Одновременно импульс с генератора 5, возвра)))ая в исходное состояние триггер 21, запирает схему 8 совпа-дений и открывает схемы

7 и 13 совпадений.

Последовательности кмпульсов с формирователя 16 (фиг. 26) и схе-!. .ы 12 совпаден ий (фиг. 2ж) п(7ступают на смесктель 25, который вь)деляет разностную частоту синхроколец, пропорциональную скорости пстока. Количество периодов биений с выхода смесител I ?5 пропорцконально суммарному расходу измеряемой среды.

802790

Составитель Ю. Власов

Те д >. < Ко ректо Г. Реметник

/ р 713 Подписпое

ВНИИПИ Государственно-о комитета СССР по делам изобретений и открытий

11;035, lnocxsa, E-35 PaVracxaa >raO., д. 4(Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4