Ультразвуковой измеритель скоростипотока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЬИ ЕТИЛЬСТЬУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 01. 79(21) 2715822/18-10

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>808854 (51)M, Кл с присоединением заявки ¹ (23} Приоритет

G 01 .F 1/бб

Государственнмй комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 28,0281. Бюллетень Мо 8 (53) УДК 681 .121(088,8) Датаопубликованияописаиия 28.р2 81

A.Â. Тамулис, П.-Б.П. Милюс, С.И. Антанайтис и К.-В.Ю. Еернатонис

> е,!

Каунасский политехнический институт им. Айтайй та-Снечкуса (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

ПОТОКА

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть использовано в системах контроля скорости потока.

Известен ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий двухканальный акустический преобразователь с жидкостными звукопроводами, дополнительный излучатель, по- мещенный в один иэ звукопроводов, расположенный в другом звукопроводе дифференциальный приемник, сервопривод, масштабный. блок и фазоизмерительный блок (1 .

Однако эти устройства имеют низкое быстродействие регулировки диаграммы направленности излучателя из-за наличия в устройстве сервопривода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий. камеру для пропускания контролируемой жидкости, расположенные на стенках камеры пьезоиэлучатель и два разнесенных вдоль продольной оси камеры пьеэоприемника с электродами, блок измерения с генератором импульсов, под.ключенным к пьезоиэлучателю (2).

Недостатком такого ультразвукового измерителя скорости потока является невысокая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковой измеритель скорости потока введено два коммутатора электродов пьеэопреобразователей, измеритель временных интервалов и интегратора, при этом выход блока измерения соединен со входом пьезоизлучателя через первый коммутатор и с первым входом измерителя временных

15 интервалов, второй вход которого подключен к выходу первого пьезоприемника, выход второго пьезоприемника подключен ко входу второго коммутатора, выход которого подсоединен к пер20 вому входу блока измерения, выход измерителя временных интервалов подключен ко второму входу блока измерения и входу интегратора, выход которого соединен с управляющими вхо25 дами ббоих упомянутых коммутаторбв.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Ультразвуковой измеритель скорос30 ти потока содержит первый коммута808854 тор 1, пьезоизлучатель 2, первый и второй пьезоприемники 3 и 4, второй коммутатор 5, при этом первый приемник 3 через измеритель 6 временных интерналов, интегратор 7, второй коммутатор 5, блок 8 измерения и первый коммутатор 1 подключен к излучателю 2. Выход блока 8 измерения подключен ко второму входу измерителя б временных интервалов, выход которого подсоединен ко второму входу измерительного блока 8. Выход интегратора соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов 1 и 5.

Устройство работает следующим образом.

После включения напряжения питания импульсный генератор (не показан ), который находится в блоке 8 измерения и работает в антоколебательном режиме с периодом повторения превышающим максимально возможный интервал времени прохождения ультразвуковым импульсом расстояния между преобразователями 2 и 4, возбуждает излучающий преобразователь

2 с двухлучевой диаграммой направленности и одновременно запускает измеритель б временных интервалон.

Ультразвуковой импульс проходит исследуемый поток и принимается пьезоприемниками .3 и 4. Интервал времени Г соответствует времени прохождения акустического сигнала через расстояние h, а à — времени прохождения сигнала через расстояние 8.

Принятый преобразователями 3 и 4 ультразвуковой сигнал преобразуется в электрический и. поступаэт на измеритель б временных интервалов и на аналогичное устройство в блоке

8 измерения, в котором формируется импульс длительностью Ф . С выхода измерителя б временных интервалов импульс длительностью ь<поступает на блок 8 измерения и на интегратор 7.

На выходе интегратора 7 получается напряжение 0 =Кз Г, где кэ- постоянная интегрирования. Это напряжение поступает на коммутаторы 1 и

5. В случае изменения параметров контролируемой среды (например, изменении температуры потока) из-за изменений скорости ультразвука на . выходе измерителя б временных интервалов будут формироваться импульсы различной длительности. Поскольку период изменения параметров среды обычно во много раз превыаает период повторения импульсов зондирования можно считать, что напряжение йа выходе интегратора 7 будет следить за скоростью ультразвука в контро лируемой среде.

По уровню напряжения 0 на управляющих входах коммутаторов однознач

5

45 но определяют направление излучения и приема ультразвуковых колебаний в контролируемой среде.

В качестве ультразвуковых пьезопреобразователей 2 и 4 в предлагаемом ультразвуковом измерителе скорости потока могут быть использованы пьезоэлектрические стержни с нанесенными на торцовую и боковую поверхности электродами, Электроды на боковой понерхности пьезоэлектрического стержня выполнены в виде колец, которые расположены н плоскостях, составляющих различные углы с торцовой плоскостью стержня. В предлагаемом устройстве на боковых поверхностях пьезопреобразонателей нанесено несколько кольцевых электродов. Угол максимума диаграммы направленности пьеэопреобразонателей 2 и 4 зависит от скорости ультразвука н среде и от угла между торцовым и боконым электродами, его можно менять, переключая при помощи коммутаторон 1 и 5 другой кольцевой электрод на боковой поверхности пьезоэлектрического стержня.

Это вызвано тем, что когда торцовый и боконый электроды пьезопреобразователей 2 и 4 расположены под углом, на излучающей поверхности преобразователей получается неравномерное по амплитуде и фазе ðàñпределение упругих смещений. Расстояние между осями симметрии стержней подбирается . н зависимости от угла максимума диаграммы направленности пьезопреобразонателей 2 и 4 и ди- аметра трубопровода.

Таким образом, блоки 1-7 образуют замкнутую цепь автоматического регулирования, позволяющую поддерживать направление излучения и приема ультразвуковых колебаний на одной прямой. Это позволяет стабилизировать амплитуду принятого акустического сигнала при изменении параметров контролируемой среды, что повышает точность контроля и расширяет область применения устройства.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий камеру для пропускания контролируемой жидкости, расположенные на стенках камеры пьезоизлучатель и два разнесенных вдоль продольной оси камеры пьезо- . приемника с электродами, блок измерения с генератором импульсов, подключенным к пьезоизлучателю, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введено два коммутатора электродов пьезопреобразователей, измеритель временных интервалов и интегратор, при этом выход блока иэмере.808854

Составитель И. Засядников. Заказ .393/42 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра окая наб., д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния соединен со входом пьезоиэлучателя через первый коммутатор и с первым входом измерителя временных интервалов, второй вход которого подключен к выходу первого пьезоприемника, выход второго пьезоприемника подключен ко входу второго коммутатора, выход которого подсоединен к первому входу блока измерения, выход измерителя временных интервалов подключен ко второму входу блока измерения и входу интегратора, выход которого соединен с управляющими входами обоих упомянутых коммутаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 322622, кл. G 01 F 1/66, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 617683, кл. 6 01 F 1/66, 1973.