Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров

Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1и) 419736

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт, свидетельства (22) Заявлено 13.12.71 (21) 1723788/18-10 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 21.08.74 (51) М. Кл. С Olf 25/00

Государственный комитет.

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 53.089.62.534-8 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Г. Беров, В. К. Марков и А. А. Свицын

171) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РАСХОДÎMEPOB

Изобретение относится к устройствам для снятия динамических характеристик акустических каналов ультразвуковых расходомеров и может быть использовано для определения передаточных функций акустических преобразователей расходомеров, выполненных как по частотной, так и по импульсным и фазовым схемам измерения расхода.

Известны устройства для проверки динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, в которых используют функциональнуй генератор, воздействующий на модулятор фазы, а через него — на передающие акустические головки. Сигналы обоих каналов, прошедшие через среду, поступают с приемных пьезоэлементов на вход фазометра и далее— на один из входов быстродействующего регистратора. На другой его вход поступает сигнал с функционального управляющего генератора. По форме записанных сигналов судят о динамических свойствах акустических каналов расходомеров.

Данное устройство имеет следующие недостатки: 1) характеристики фазовых модуляторов, как правило, нелинейны даже в нешироком диапазоне воздействующих сигналов, что ухудшает метрологические характеристики устройства; 2) фазомодулированный сигнал, обладающий широким спектром, поступает на входы узкополосных пьсзопередающих источников излучения, что приводит к появлению погрешности от узкополосности и неидентичности передающих пьезоэлементов;

3) устройство ограничено областью определения динамических характеристик фазовых ультразвуковых расходомеров.

С целью повышения точности и упрощения устройства для снятия динамических характеристик одноканальных и двухканальных уль10 тразвуковых расходомеров, выполненных как по фазовому, так и по импульсным и частотным методам измерения расхода, устройство снабжено упругим элементом, например, сильфоном, на подвижном днище которого уста15 новлен один из пьезоэлементов акустического тракта, а выход преобразователя частота— напряжение корректирующего канала подключен к одному из входов импульсного делителя напряжения, другой вход которого со20 единен с выходом преобразователя разность фаз — интервал времени основного канала.

На фиг. 1, 2 приведены блок-схема и конструкция предлагаемого устройства, содержащего: излучатель — приемник основного кана25 2; излучатель — приемник корректирующего канала 3, 4; электронный генератор возбуждения излучателя акустической энергии 5; усилитель нриемного сигнала с фазовращателем 6; преобразователь разность фаз — интер30 вал времени 7; автосинхрогенератор 8; прео419736 бр азоваTc, Ih lаcTQTé — HаIIp113(cIIHc 9; Hм11 Inc ный делитель н(1прял(ения 10; pcI fcTpBTop быстропереме1шых сигналов 11; датчик перемещений 12; магнитопровод 13; катушка подмагничивания 14; катушка возбуждения

15; подвижной шток 1б; подвижная обойма

17; сильфон 18; поглотитель 19; акустическая камера 20; переходной слой 21.

Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров состоит из акустической камеры 20 с поглотителем акустической энергии 19, приемно-передающего акустического тракта основного канала 1, 2, приемно-передающего тракта корректирующего канала 3, 4, электродинамической системы возбуждения колебания днища сильфона 18 с излучателем, состоящей из магнитопровода 13, катушки подмагничивания

14, катушки возбуждения 15 и подвижной обоймы 17 со штоком 1б, на котором расположен датчик перемещений 12 переходного слоя 21, выполненного под углом к плоскости колебаний для устранения реверберации, генератора и усилителя синусоидального сигнала основного канала 5, б, преобразователя разность фаз — интервал времени 7, автосинхрогенератора корректирующего сигнала 8, делителя напряжения 10 и регистратора 11.

Генератор синусоидальных колебаний основного канала 5 возбуждает излучатель 1 на его резонансной частоте (оо.

При подаче на вход обмотки возбуждения сигнала с некоторой частотой (о подвижная обойма 17, укрепленная на сильфоне 18, колеблется с частотой (о вдоль направля1ощей.

В этом случае фазу сигнала, принимаемого в акустическом канале 2, определяют из соотношения: где (оо — частота генератора синусоидальных колебаний 15;

5о — исходная база измерения;

С вЂ” скорость ультразвука в жидкости;

AS(t) — закон движения днища сильфона.

Принятый сигнал после прохождения через усилитель с фазовращателем б преобразуется в пропорциональный интервал времени, который подают в качестве управляющего сигнала на вход импульсного делителя напряжения

10. Импульсный делитель напряжения 10 может выполнен, например, на базе ключа

1транзистор Т, нагрузка R) и фильтра постоянной составляющей. Делитель запитывают выходным напряжением преобразователя частота — напряжение 9 корректиру1ощего канала. На вход преобразователя частота— напряжение поступает выходной сигнал автосинхрогенератора 8, пропорциональный скорости ультразвука: где с — скорость ультразвука;

d — расстояние между излучателем 3 и приемником 4.

Выходное напряжение такого преобразова10 теля 9 определяется выражением:

U=k с, где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Выходное напряжение импульсного дели15 теля 10, выдаваемое на регистратор, определяется соотношением:

U,„„= — Udt = U—

Т,) Т

20 о где Т вЂ” период сигнала на входе импульсного делителя 10; т — длительность импульса, пропорционального разности фаз, 25 Таким образом, информация на выходе такого устройства не зависит от скорости ультразвука.

О динамических свойствах системы судят, сравнивая сигналы, записанные с датчика пе30 ремещений 12, с выходным напряжением импульсного делителя 10.

На аналогичном принципе могут быть построены устройства для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, 35 выполненных по частотным и импульсным схемам измерения расхода.

Предмет изобретения

40 Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, содержащее акустический тракт, электронный генератор, преобразователь разность фаз— интервал времени основного канала и авто45 синхрогенератор с преобразователем частота — напряжение корректирующего канала, отличающееся тем, что, с целью исключения погрешностей от инерционных свойств излучателей — пьезопреобразователей и уп50 рощения устройства, оно снабжено упругим элементом, например, сильфоном, на подвижном днище которого установлен один из пьезоэлементов акустического тракта, а выход преобразователя частота — напряжение кор55 ректирующего канала подключен к одному из входов импульсного делителя напряжения, другой вход которого соединен с выходом преобразователя разность фаз — интервал времени основного канала.