Ультразвуковой измеритель пульсирующих скоростей потока

Ультразвуковой измеритель пульсирующих скоростей потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к акустическим измерениям. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя. Контролируемый поток зондируется акустическими импульсами , излучаемыми преобразователями 1 и 2, поступающими из передатчика 5 через коммутатор 3 в приемник 4, которые управляются синхронизатором 9, Принятые импульсы с выхода приемника 4 поступают на вход преобразователя 5 6 временной интервал - цифра, преобразуются далее в блоке 7 деления в обратные величины и поступают на первый вход регистров блока 19 вычитания . Эти же зондирующие импульсы, усиленные с помощью усилителей 10 и 11, поступают на входы блока 12 вычитания , с первого выхода которого сигнал поступает на аналоговый ре гистратор 13, далее на аналого-цифровой преобразователь 15, с выхода которого преобразованный в цифровой код сигнал поступает на блок 17 извлечения корня и блок 22 вычисления отношения, на второй вход которого поступает сигнал из блока 20 перемножения , пропорциональный скорости потока. На выходе блока 22 получают величину, пропорциональную массовому расходу, которая индицируется в регистраторе 21 о 1 ил с (Л

„.SU„„1644039 А 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 Р 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у

Cl

К ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1081544 (2 f) 4619455/10 (22) 15. 12.88 (46) 23 04 91. Бюл. У 15 (72) А.В.Ефимов и С.В.Семеновский (53) 681 ° 121 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1081544, кл. G 01 Р 5/00, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУЛЬСИРУЮЩИХ СКОРОСТЕЙ ПОТОКА (57) Изобретение относится к акустическим измерениям. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей измерителя. Контролируемый поток зондируется акустическими импульсами, излучаемыми преобразователями 1 и 2, поступающими из передатчика 5 через коммутатор 3 в приемник 4, которые управляются синхронизатором 9.

Принятые импульсы с выхода приемника

4 поступают на вход преобразователя

2

6 временной интервал — цифра, преобразуются далее в блоке 7 деления в обратные величины и поступают на первый вход регистров блока 19 вычитания. Эти же зондирующие импульсы, усиленные с помощью усилителей 10 и

11, поступают на входы блока 12 вычитания, с первого выхода которого сигнал поступает на аналоговый регистратор 13, далее на аналого-цифровой преобразователь 15, с выхода которого преобразованный в цифровой код сигнал поступает на блок 17 извлечения корня и блок 22 вычисления отношения, на второй вход которого поступает сигнал из блока 20 перемножения, пропорциональный скорости потока. На выходе блока 22 получают величину, пропорциональную массовому расходу, которая индицируется в регистраторе 21. 1 ил.

3 1644039

Изобретение относится к акустическим измерениям, может бьггь использовано для измерения массового расхода пульсирующих потоков при транспортировке жидких веществ и является усовершенствованием ультразвукового измерителя пульсирующих скоростей потока по основному авт.св. 9 1081544.

На чертеже представлена функциональная схема ультразвукового измерителя пульсирующих скоростей потока.

Измеритель содержит два обратных электроакустических преобразователя и 2 коммутатор 3 приемник 4 и пеУ !

5 редатчик 5 импульсных сигналов, преобразователь 6 временной интервал-mAра, первый блок 7, деления, первый блок 8 .вычитания, синхронизатор 9, два усилителя 10 и 11 напряжений, второй блок 12 вычитания, аналоговый ре20 зистор 13, интегратор 14, два анало\

ro-цифровых преобразователя 15 и 16, два блока 17 и 18 извлечения квадратного корня, первый блок 19 вычисления отношения, блок 20 перемножения, регистратор 21 и второй блок 22 вьгчисления отношения.

Измеритель работает следующим образом.

В первом такте каждого цикла измерений контролируемый поток зондируют акустическими импульсами, излучаемыми последовательно во времени обратимыми электроакустическими преобразователями 1 и 2 по направлению потока и про- 35 тив направления потока..

Зондирующие импульсы поступают с выхода передатчика 5 импульсных сигналов через коммутатор 3 и принима40 ются приемником 4 импульсных сигна» лов.

Управление работой приемника 4 импульсных сигналов, передатчика 5 ими ульсных сигналов и коммутатора 3 осу45 ществляется автоматически синхрониэаA тором 9. При этом время прохождения акустического импульса по направлению потока определяется выражением

Й

С = — — —-С-V соз К (2) 50

d 4=-г" (1)

C+V cos0 где d — базовое расстояние между электроакустическими преобразователями 1 и 2;

С - скорость ультразвука в контролируемом потоке;

V - -средняя скорость потока s течение интервала времени длительностью c g д g л

Ф ф. — угол между линией базы и направлением движения потока.

Время : прохождения акустического импульса против направления потока определяется выражением

Принятые импульсы с выхода прием» ника 4 импульсных сигналов поступают на вход преобразователя 6 временной интервал - цифра, где величины д, cg преобразуются в пропорциональные этим величинам цифровые величины

9g Np и ь," Ng. B блоке 7 деления цифровые величины N и И преобразуются последовательно времени в обратные цифровые величины 1/Np и 1/Np и поступают на входные регистры блока

8 вычитания. Управление работ преобразователя 6 временной интервал-цифра блока 7 деления и блока 8 вычитания осуществляется синхронизатором 9.

Разностная цифровая величина

1 1 2 cos, и= — — — "- — — — - V (3) и д с выхода блока 8 вычитания записывается в регистры второго входа блока

19 вычисления отношения. Таким образом определяют величину средней скорости потока в интервале времени усреднения, приблизительно равном длительности одного полуцикла измен рения, т.е. величине tA.

Для измерения не только величины средней скорости V но и временной зависимости абсолютного изменения скорости AV(t) одновременно управляющим импульсом синхронизатора 9 между иэлученным и принятым импульсами коммутатор 3 переключает электроакустические преобразователи 1 и 2 к входам усилителей 10 и 11 напряжения.

B интервалах времени %g В между иэлученным и принятым импульсами в каждом цикле измерений на выходах усилителей 10 и 11 напряжения получают изменяющиеся во времени напряжения, пропорциональные текущим величинам гидростатического давления в зоне излучения акустического импульса

Р (t) и в зоне его приема Ра(), которые поступают на входы блока 12 вычитания. На выходах блока 12 вычитания в интервалах Вг, Й непрерывно получается напряжение U ig(t), пропорциональное разностной величине перепада давления

1644039

P= kV (t)dt=kV . (6) 35

5

Uyq(t) QP(t) =P g (t)-Pq (t) . (4) Зависимость между мгновенной величиной R (t) и мгновенной скоростью

V(t) дается выражением

ЙР(г) =kV (t), (5) где k — величина, зависящая от физических характеристик потока и расстояния между зонами излучения и приема зондирующих импульсов.

Полученная временная зависимость напряжения 0,1С(t) с первого выхода блока 12 вычитания поступает на вход аналогового регистратора 13, где регистрируется временная зависимость напряжения U

5g) >ОЬ 11 т е 1сКь ®<% Й

Согласно выражению (2) усредненная величина Ро дается выражением

Полученные в аналоговом регистраторе

13 временная зависимость напряжения

Use(t) и в интеграторе 14 средняя величина Б 4е-р в аналого-цифровых преобразователях 15 и 16 преобразуются в цифровые величины QP(t;)(" Р(г.) и PAi p а в блоках 17 и 18 извлечения квадратного корня соответственно вычисляют яввдрятиые корчи Я Р(С;) и ) р, причем + 1к Ч в каждом цикле измерений. Таким образом, в каждом и-ом цикле измерений получается одна цифровая величина P . B блоке 19 вычисления отношения вычисляется отношение поступающей с выхода блока 8 вычитания и с выхода блока 18 извлечения квадратного корня цифровой величины М /-ГР < 1/% в каждом и-ом

Ия ° и цикле измерений.

Таким образом, в каждом и-ом цикле измерений получают величину

М (п/. Р ь 1/{, а также дискретную временйук1 последовательность цифровых величин Р(С;), в течение каждого интервала ; и ь4между зондируют щим и принятыми импульсами. При этом

6 ша г дискретиэ ации ® зависимости

0Р(С) определяется только аналого-цифровым преобразователем 15 и намного меньше интервалов Сg и . Мгновен)( ная" скорость потока V(t,) в момент времени t; в интервале г вычисляется слепующим образом. Цифровая величина

Г Р(;) с блока 17 извлечения квадратного корня и цифровая величина

И„„/ Рп . 1/ Г с блока 19 вычисления отношения поступает в блок 20 перемножения, KQTopbn(работает по алгоритму

1 ст(с;) ° — — "Гт(с)) -v(e)) ..

Определение мгновенного" массового расхода производится с помощью блока

22 вычисления отношения, на первый вход которого поступает сигнал, пропорциональньтй перепаду давления на электроакустических преобразователях, расположенных по направлению течения потока и против него, который, в свою очередь, пропорционален скоростному напору потока.

ДР(. )=k t (. )Ч2(t) (8) где К,(— коэффициент пропорциональности;

ti — плотность среды.

Причем цикл измерения ц P(t1 ) определяется только быстродействием аналого-цифрового преобразователя 5.

На второй вход блока 22 вычисления отношения поступает сигнал, пропорциональный мгновенной скорости, следовательно, на выходе блока 22 с дис40 кретностью, определяемой аналогоцифровыми преобразователями 15 и 16, появляется сигнал, пропорциональный массовому расходу m(t;)

45 m(tl)=k;$(t;) V(t;). (9)

Эта величина далее регистрируется с помощью регистратора 21.

Таким образом, измеритель обеспечивает воэможность измерения не только средней величины V скорости потока, дискретных мгновенных значений скорости в любой момент времени, но и измерения массовых расходов.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель пульси- рующих скоростей потока по авт. св.

1081544, отличающийся

1644039

Составитель А.Беднов

Редактор С.Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор М.Самборская

Заказ 1237 Тираж 349 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская иаб. ° . д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен второй блок вычисления отношения, первый вход которого подключен к выхо5 ду первого аналого-цифрового преобразователя, второй вход — к выходу блока перемножения, а выход — к вто рому входу регистратора.