Ультразвуковое устройство для измерениямассового расхода жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕИЯЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()824059 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04 . 04 . 79 (21) 2746146/18-10

{я)м. к. с присоединением заявки Ио (23) Ориоритет

G 01 P 5/00

ГосударственныМ комитет

СССР яо делам изобретений и открытий

Опубликовано 230481. Бюллетень Н9 15 (53) УДК 681.121 (088.8) Дата опубликования описания, 23 . 04. 81 (72) Авторы изобретения

В.A. Сукацкас и Э.B. Станкявичюс

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМ

МАССОВОГО РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано в ультразвуковых устройствах для измерения массового расхода жидкости.

Известно ультразвуковое устройство для измерения массового расхода жидкости, содержащее вычислитель числа Маха, датчик для измерения удельного акустического сопротивления, блоки обработки информации и,: блок умножения f1).

Недостатком известного устройства является сложность его функциональной схемы, вследствие чего величина, 15 пропорциональная массовому расходу, измеряется по существу двумя устройствами со своими электроакустическими системами.

Наиболее близким по технической 2О сущности к предлагаемому является ультразвуковое устройство для измере" ния массового расхода жидкости, содержащее генератор зондирующих импульсов, вход которого подключен к выходу модулятора, два акустических канала для зондирования жидкости но потеку и против потока, выходы ко,торых подключены к выходу генератора зондирующих импульсов, а выходы че- ЗО рез усилители подсоединены соответственно к первому и второму входу вычислителя, третий вход которого подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, и блок индикации (2j.

Однако известное устройство обладает недостаточно высокой функциональной надежностью, обусловленной наличием большого количества промежуточных преобразователей, необходимых для измерения массового расхода, а также сложностью схемы.

Цель изобретения — повышение функционалЬной надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковое устройство для измерения массового расхода жидкости введены блок контроля уровня напряжения, интегратор и ключ, при этом выход .одного из акустических каналов подключен ко входу блока контроля уровня напряжения, а вход блока индикации подсоединен к выходу вычислителя через последовательно включенные интегратор и ключ, управляющий вход которого подсоединен к выходу модулятора, а вход модулятора: соединен с выходом блока контроля уровня напряжения.

824059

На чертеже изображена структурная(, схема ультразвукового устройства для измерения массового расхода жидкости.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, два акустических канала, содержащих два излучающих пьезоэлектрических преобразователя 2 и 3 и два приемных пьезо-. электрических преобразователя 4 и 5; усилители б и 7, подключенные к выходам акустических каналов и подсоединенные к первому и второму входу соответственно вычислителя 8 числа

Маха .третий вход которого подключен к выходу генератора 1, связанного с выходом модулятора 9. Устройство содержит также блок 10 контроля уровня напряжения, включенный между выходом преобразователя 4 и входом модулятора 9, интегратор 11 и ключ 1?, соединенные последовательно и включенные 20 между входом блока 13 индикации и выходом вычислителя 8 числа Маха.управляющий вход ключа 12 подсоединен к выходу модулятора 9. Один из преобразователей 3 и 4 является резо- g5 нансным, а другой — широкополосным.

Преобразователи 2 и 5 могут быть любыми — резонансными или широкополосными.

Работает предлагаемое ультразвуко- ЗО вое устройство для измерения массового расхода жидкости следующим образом.

Импульсный высокочастотный электрический сигнал, вырабатываемый генератором 1, преобразуется преобразователями 2 и 3 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в протекающей жидкости. Волны, прошедшие бреду, преобразуются приемными преобразователями

4 и 5 в электрические сигналы, усиливаемые усилителями б и 7. Частота генератора 1 все время изменяется в . ту или иную сторону под воздействием модулятора 9. Так как преобразователь

3 или 4 резонансный, то выходное напряжение этого канала оказывается модулированным по амплитуде по закону резонансной характеристики, когда частота генератора 1 изменяется вблизи его резонанса. Напряжение пре- 1О образователя 4 максимально, когда частота равна резонансной частоте преобразователя 3, и уменьшается при отходе в любую сторону.

Когда напряжение уменьшается до

0,707 от максимального значения,сра.батывает блок 10 и воздействует на модулятор 9. Посредством этого сигнала изменяется направление перестройки частоты на противоположное. В результате частота генератора 1 ка- 60 чается в пределах полосы пропускания резонансного преобразователя

3 или 4.

Излученные ультразвуковые импульсы достигают приемных преобра- . 65

Тогда, . . С-V Я C+V где „и Ф - время распространения ультразвуковых волн от передающих преобразователей 2 и 3 до приемных преобразователей 4 и 5; L — расстояние от передающих преобразователей

2 и 3 до приемных преобразователей

4 и 5.

Разность -„ — ()

0+v- с+ч 1 г -Чд. — Съ=цъ

С+ Ч Ф С Ч;2. LI

"1+" =" С СС-y I (- С а отношение С +

1" Сумма где М вЂ” число Маха.

Усиленные радиоимпульсы с усилителей б, и 7 попадают на вычислитель

8 числа Naxa.

Выходное напряжение вычислителя

8, пропорциональное числу М, через ключ 12 поступает на интегратор 11.

Ключ 12 замыкается на время, равное и интервалов качания частоты.

Длительность интервала Т качания частоты в пределах полосы пропускания преобразователя равна

Т

К1 где ЛР— полоса излучающего преобразователя 3;

К„ — скорость изменения частоты.

На выходе. интегратора 11 получается значение напряжения, которое характеризует массовый расход жидкости. Ключ 12 остается разомкнутым на время, необходимое для срабатывания блока индикации, и на выходе интегратора 11 сохраняется напряжение. После этого начинается новое измерение и ключ 12 замыкается на время пТ. С началом следующего измерения накопительный элемент интегратора 11 разряжается общеизвестными средствами.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения массового расхода жидкости, содержащее генератор зондирующих.импульсов, вход которого подзователей 4 и 5 эа неравные промежутки времени, поскольку к одному приемнику ультразвуковые волны распространяются против потока со скоростью

С-Ч, а к другому - по потоку со скоростью C+V, где С вЂ” скорость распространения ультразвуковых колебаний;Ч - проекция скорости V потока на направление распространейия ультразвука. 824059

Составитель И. Засядников

Техред Н.Иайорош Корректор М. Коста

Редактор В. Лазаренко

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2099/64 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 йлючен к выходу модулятора, два акустических канала для зондирования жидкости по потоку и против по тока, входы которых подключены к выходу генератора зондирующих импульсов, а выходы через усилители подсоединены соответственно к первому и второму входу вычислителя, третий вход которого подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, и блок индикации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, в него введены блок контроля уровня напряжения, интегратор и ключ, при этом выход одного из акустических каналов подключен ко входу блока контроля уровня напряжения, а вход блока индикации подсоединен к выходу вычислителя через последовательно включенные интегратор и ключ, управляющий вход которого подсоединен к выходу модулятора, а вход модулятора соединен с выходом блока контроля уровня напряжения.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Линворт Л.С. Конструкция дат-. о чиков ультразвуковых расходомеров для жидкости. — Экспресс-информация

"Контрольно-измерительная техника", 1975, В 34, с. 13-17.

2. Авторское свидетельство СССР

15 .М 324578, кл. G 01 P 5/00, 1970.