Ультразвуковой способ измерения расхода потока

Ультразвуковой способ измерения расхода потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii1 479000

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Слвз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. свид-вy (22) Заявлено 03.07.72 (21) 1804619/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 18.02.76 (51) М. Кл. G 01f 1/00

Государственный комкте", Совета Министров СССР (53) УДК 681.12:534-8(088.8) А0 делам изобретений и открь тнй (72) Автор изобретения

В. (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

ПОТОКА

1 sins(с —, v cos )

/1—

Т. D

Изобретение относится к области измерения расхода веществ и может быть использовано при конструировании образцовых и точных промышленных расходомеров.

Известные способы измерения расхода потока основаны на применении двух схем синхрокольца, одна из которых посылает импульсы по потоку, другая — против потока, и имеют погрешности, обусловленные асимметрией каналов по углу излучения, длине пути ультразвукового импульса, диаметру трубопровода, вариации скорости ультразвука в материале звукопровода.

Цель изобретения — повышение точности результата измерений.

Это достигается тем, что обе схемы синхрокольца одновременно работают в одном канале преобразователя с исключением момента совпадения импульсов за счет относительного сдвига во времени последовательности импульсов каждой схемы синхрокольца.

На фиг. 1 показана функциональная схема расходомера для осуществления способа; на фиг. 2, а — ж — диаграмма напряжений.

Расходомер состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэлементами 2, 3, генераторов 4, 5, схем 6 — 11 совпадения, формирователей 12, 13, усилителей 14, 15, триггеров

16, 17, 18, одновибраторов 9, 20, частотомера

21, индикатора 22 и счетчика 23 (для упрощения в функциональной схеме не приводится ряд элементов, необходимых в реальной схеме) .

Устройство работает следующим образом.

Импульс с генератора 4 (фиг. 2, а) поступа5 ет на пьезоэлемент 3. Пьезоэлемент излучает ультразвуковой импульс по потоку под углом а к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс поступает на пьезоэлемент 2. Принятый пьезо10 элементом 2 импульс усиливается усилителем

4, формируется формирователем 12 в прямоугольный импульс (фиг. 2, б) длительностью т. Передним фронтом импульса формирователя 12 через схему 6 совпадения запускается

15 генератор 4. Далее процесс повторяется. Триггер 16 находится в таком состоянии, при котором схема 6 совпадения пропускает, а схема 7 не пропускает импульс с формирователя 12.

Частота следования импульсов генератора 4 выражается

25 где Т, — период следования импульсов;

D — внутренний диаметр акустического преобразователя;

v — скорость потока;

ЗО с — скорость ультразвука в измеряемой среде.

479000

Импульс с генератора 5 (фиг. 2, г) поступает на пьезоэлемент 2. Пьезоэлемент 2 излучает ультразвуковой импульс против потока под углом я к оси преобразователя. Принятый пьезоэлементом 3 импульс усиливается усилителем 15, формируется формирователем 13 в прямоугольный импульс (фиг. 2, д) длительностью тФ. Передним фронтом импульса формирователя 13 через схему 11 совпадения запускается генератор 5. Триггер 18 находится в таком состоянии, при котором схема 11 совпадения пропускает, а схема 10 не пропускает импульс с формирователя 13. Частота следования импульсов генератора 5 выражается

1 sin а (с — о cos z) (2) (г—

7 где Ts — период следования импульсов генератора 5.

Разность частот (3)

D пропорциональна скорости потока, а значит расходу.

При совпадении во времени импульса генератора 4 с импульсом формирователя 13 на выходе схемы 9 совпадения образуется импульс, перебрасывающий триггер 17, работающий в счетном режиме, в другое состояние (фиг. 2, ж). Импульсы триггера 17 опрокидывают триггер 16 (или 18) в состояние, при котором схема 7 совпадения (или 10) сможет пропустить, а схема 6 (или 11) не пропускает импульс формирователя 12 (или 13). Передним фронтом импульса формирователя 12 (или 13) через схему 7 совпадения (или 10) запускается одновибратор 19 (или 20) (фиг.

2, в или с). Задним фронтом импульса одновибратора 19 (или 20) запускается генератор

4 (или 5). Длительность импульса одновибратора 19 (или 20) выбирается из условия

2-,Ф т 7,. (4)

Импульсы с генератора 4 (или 5) возвращают триггер 16 (или 18) в исходное положение.

При измерении обратного потока в момент совпадения во времени импульса генератора 5 с импульсом формирователя 12 на выходе схемы 8 совпадения образуется импульс, перебрасывающий триггер 17.

Период импульсов триггера 17, определяемый моментами совпадений импульсов генератора 4 (или 5) с импульсами формирователя 13 (или 12), может быть выражен

5 1

T= :— =nT + ° — -(rt — 1) Tà+ (5) где fL — Koличество 110 UHblx lIepHo+GB Т (Т (или Т, (T,) за период Т.

После несложных преобразований из выражения (5) получаем

1+ hf (6) 15

Поскольку -«4f ((1, то F == Af. (7) Частота F следования импульсов триггера

20 17, пропорциональная расходу, измеряется частотомером 21, число К = — импульсов

Предмет изобретения

Ультразвуковой способ измерения расхода потока, основанный на применении двух схем синхрокольца, одна из которых посылает импульсы по потоку, другая — против потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, обе схемы синхрокольца одновременно работают в одном канале преобразователя с исключением момента совпадения импульсов за счет относительного

50 сдвига во времени последовательности импульсов каждой схемы синхрокольца. триггера 17, пропорциональное количеству

25 жидкости, протекающей через преобразователь 1 за время t, — счетчиком 23 импульсов.

Для реверсирования измеренного количества жидкости при изменении направления потока на счетчик 23 подается сигнал со схемы 9 сов30 падения. Индикатор 22 показывает направление движения потока в зависимости от сигнала, поступающего со схемы 8 совпадения (или 9).

Таким образом, расходомер позволяет изме35 рять расход и количество протекающей жидкости с указанием направления потока.