Ультразвуковой расходомер

Ультразвуковой расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () I) 569854 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио16.07.75 (2) ) 2156512/10 с присоединением заявки №{5l) М. Кл, Cz 01 У 1/66

Государственный номитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.77.Бюллетень ¹ 31 (45) Дата опубликования описания!20.09.77 (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г. Сафин, Е. В. Дмитриев, Н. H. Антонов и В. А. Решетников. (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к технике ультра звука и может найти применение для измерений расхода жидкостей.

Известны ультразвуковые измерительные устройства, основанные на использовании приемоизлучающих преобразователей, поочередно подключаемых к источнику колеба ний через.переключатель. Однако,,такие уст ройства не позволяют решить задачу измере. сия расхода жидкости. lf

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь расхода с несколькими парами I приемоиэлучаюших головок, подключенных через пе- И рекжочатели к формирователю возбуждаюших импульсов и усилителю принятых сигналов, генераторы импульсов управляемой частоты, выходы которых через переключатели подключены к формирователю возбуждаюших импулт Яо сов и к дискриминатору времени, а, входами через другой переключатель - к выходу дискриминатора времени.

Однако этот расходомер имеет недосте точно высокую точность. 25

Белью изобретения я@ляется повышение точности измерения.

Это достигается тем, что выход усилите ля принятых сигналов через переключатель подключен к входу формирователя возбуждаюших импульсов и к одному из входов дискриминатора времени.

На чертеже представлена блок-схема расходомера.

Расходомер состоит иэ преобразователя расхода l с акустическими каналами (напри мер, четыре канала), с пьеэопреобравоватвлями 2-9, которые через переключатели 10 и 11 подключены к выходу формирователя 12 возбуждающих импульсов и к входу усили» тели 13 принятых сигналов. Выход послед него через переключатель 14 подключен к входу формирователя возбуждающих импульсов

12 и дискриминатора времени 15, выход которого через переключатель 16 соединен с импульсными генераторами 17, 18 управляемой частоты.

Выходы импульсных генераторов 17, 18 через переключатель 19 соединены с формирователем 12 и дискриминатором времени

569854

» (о(o С, "(i) ) 60

15. Одновременно генераторы 17, 18 полсоединеиы к схеме выделения разностной частоты 20.

Устройство работает следующим образом.

При работе расходомера» например, в режиме излучения по потоку импульсы генератора 17 через переключатель 19 подают

cs на вход формирователя 12 возбуждающих импульсов, где формируются импульсы определенной формы и амплитуды. Переключатель 19 после пропускания и(импульсов генератора 17 закрывается.

Импульсы возбуждения через переключатель 10 подаются на один из акустических каналов, например, на пьезопреобразователь

2. Ультразвуковые импульсы, проходя через измеряемую среду, принимаются пьезопреобразователем 6„Высокочастотные сигналы через переключатель 1 1 подаются на вход усилителя 13, усиленный сигнал через пе- щ реключатель 14-на вход формирователя 12 для его по.ьторного запуска.

Таким образом, цикл повторяется, но во втором цикле выход переключателя 10 и вход переключателя 11 подключаются к пьезопреобразователям 3 и 7 соответственна, т. е. ко второму акустиЧескому каналу; в третьем - к пьезопреобразователям 4, 8; в четвертом - к пьезопреобразователям 5, 9.

В четвертом цикле выход усилителя 13 через переключатель 14 подключается к дискриминатору времени 15, на другой вход которого подаются через переключатель 19 опорные импульсы генератора 17. На выходе дискриминатора 1 5 появляется напряже- 55 ние определенной полярности и амплитуды в зависимости от временного расположения опорных и сигнальных импульсов.

Это напряжение через переключатель 16 управляет частотой повторения импульсов 40 генератора 17 до выполнения условия т -. г, = и г (=1 где Т - суммарное время распространения

» ультразвуковой волны от пьезопреобразова- 45 теля 9; ((— коаффициент внутреннего умножения расходомера; (- период следования импульсов гене-, ( ратора 21; 50

- время прохождения ультразвуковой ( волны в (— том акустическом канале; и — количество акустическИх каналов.

Эти времена определяются выражением: е»

1. Г

c + ÷ (е;) тогда

4 где С - скорость ультразвуковой волны в о измеряемой среде;.

У;(f,) - распределение скорости потока жидкости вдоль оси акустического канала; — длина акустического канала; ( и зависят от закона распределения скорости потока вдоль каждого луча.

При переключении расходомера в положение излучения против потока повторяотся те же циклы, рассмотренные выше, но в режиме излучения работают пьезопреобразователи 6-9, а в режиме приема — преобразователи 2 5.

Так же будут справедливы все вь»раження и JP с -ч(е;)

re T - суммарное время распространения ультразвуковой волны от пьезопреобразоветеля 2 до S; Г - период следовании импульсов ге2 нератора 8.

Разность частот генераторов 17 и 18 выделяется схемой 20 и определяется выражением:

Расход жидкости через трубопровод определяетсg . уд (Ф)

q=gv(S)d8 = f dx ) ч(х,y}dy, (2)

& о»(y, (к) где g((x), (" (к) - уравнение се ения трубопровода;

2% - диаметр трубопровода;

v(x,ó)- функция распределения скорости потока в зависимости от координат сечения.

Решая уравнение (2} приближенно, напри мер, по методу прямоугольников, получаем: и А

» =ьм x jv;(y)dy, где (y,g - расстояние между осями акустических каналов;

И - количество каналов;

Д - длина хорды сечения трубопровода

» в плоскости («того акустического канала;

v (y)- распределение скорости потока жид» ( кости вдоль хорды в плоскости (-того акустического канала.

d;

Ток как(«;(Цд»;и(v;(y)dy кок о«оокоо ти » -того акустического канала отлич»»ются лишь постоянным множителем, зависящим

569854

Ш1ИИПИ Заказ 3278/31

Тираж 907

Подписное филиал ПГ1П "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 от геометрических параметроь преобразователя расхода, т. е:

1;

1 ч; (у} с(у = А 1 ч, (0; } д (;

Ь тогда выражение (Э) принимает вид:

0, .,д a z j,, äd(; (4} =" о подставляя (4) в (1) имеем: 19

hT = (р, 2, -д,д Ч

Таким образом, показащ((я расходомера пропорциональны расходу и слабо зависят от 5 распределения скорости потока.

Кроме того, величины М ;11d Moãóò быть точно измерены, что позволяет произвести расчетную градуировку расходомера, 6

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь расхода с несколькими парами приемоизлучаюших головок, подключенных через переключатели к формироватэ» лю возбуждающих импульсов и усилителю принятых сигналов, генераторы импульсов управляемой частоты, выходы которых через переключатели подключены к формирова телю возбуждающих импульсов и к дискриминатору времени, а входами -.ерез другой переключатель - к выходу дискриминатора времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения выход усилителя принятых сигналов через переключатель подключен к входу формиро . вателя возбуждающих импульсов и к одному из входов дискриминатор 1 времени.