Ультразвуковой расходомер

Ультразвуковой расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< «800652

Ж

Д2 д ".

К АВТОИ:НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву -— (22) Заявлено 19.02. 79 (21) 2726855/18-10 с присоединением заявки ¹

{23) Приоритет

Опубликовано З00181, Бюллетень и 4

Дата опубликования описания 30 . 01. 81 (51)М К„.Р

G 01 F 1/66

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.121 (088.8) I

Ю.A. Богомолов, Л.И. Журавлев, Е.С. Крысйнова, H.M. Курносов, В.B. Морозов, З.И. Назаре4Ве и И.Д. Шелапутин

Ф

Государственный научно-исследовательский .институт теплоэнергетического приборостроения

1 . д

l

{72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть использовано для измерения расхода жидкостей.

Известны одноканальные ультразвуковые расходомеры, содержащие ультразвуковой преобразователь, генератор электрических импульсов, усилитель, коммутатор, умножитель частот,смеситель, частотомер, автогенератор с автоматической подстройкой частоты, амплитудный детектор,интегрирующее устройство и выходное устройство 1 ).

Недостатком этих расходомеров является ограниченный диапазон применения расходомеуа вследствие того, что при нелинейной зависимости емкости варикапов от напряжения практически невозможно обеспечить по- 2О стоянство коэффициента умножения в широком диапазоне изменения скорости звука, которое получается, например, при переходе с одной контролируемой среды на другую. Особенно сильно этот недостаток ощутим при больших коэффициентах умножения, которые необходимо иметь при измерении расхода в трубопроводах большого диаметра, когда приращение раэностной 30 частоты от расхода сильно уменьшается.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь с двумя пьезоэлементами, соединенными через переключатель с генератором импульсов и усилителем, выход которого соединен со входом генератора импульсов, кварцевый генератор, выход которого соединен с электронным переключателем, управляющим входом реверсивного счетчика и запоминающим устройством, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход соединен со входом выходного преобразователя (2 ).

Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность и недостаточно высокая точность измерений.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства и точности измерений. укаэанная цель достигается тем, что в ультразвуковой расходомер введены следящий генератор с автоподстройкой частоты, делитель частоты элемент сравнения и детектор, причем

800á52 элемент сравнения одним входом соединен с генератором импульсов, а вторым - c выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом следящего генератора, пОдключенного ко входу реверсивного счетчика и выходу детектора, вход которого подключен к выходу элемента сравнения.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого расходомера.

Расходомер содержит преобразователь 1 с двумя пьезоэлементами 2 и 3, генератор 4 импульсов, усилитель 5, переключатель б направления излучения, кварцевый генератор 7,элемент 8 сравнения, делитель 9 частоты, следящий генератор 10, детектор

11, реверсивный счетчик 12, .запоминающее устройство 13 и выходной преобразователь 14.

Предлагаемый расходомер работает следующим образом.

При синхронизации генератора 4 импульсов сигналами, принятыми с преобразователя 1, в.электронноакустической цепи, состоящей из преобразователя 1 с пьезбэлементами

2 и 3, гейератор 4 импульсов, усилителя 5 и переключателя б,устанавливается частота следования импульсов, которая при излучении по потоку жидкости равняется f+, а при излучении против потока — f . Импульсы с частотой следования 1+ и f „ поочередно поступают на один из входов элементов 8 сравнения, на второй вход которого подается сигнал со следящего генератора 10 через дискретный делитель частоты 9, с коэффициентом деления M.

В результате сравнения сигналов двух отличающихся частот — сигнала с усилителя 5 с частотой следования

Г+, (или f у) и сигнала с выхода делителя 9 с частотой,,равной частоте генератора, поделенной М раз, получается напряжение разбаланса, которое после детектирования детектором 11 используется для управления. частотой следящего генератора

l0 и его частота становится равной

Mf+„ ïðè излучении по потоку или

Mf < при излучении против потока.

Сигналы со следящего генератора с частотами Mf+ и Mf поочередно поступают на реверсивный счетчик

12, в котором осуществляется выделение разности количеств импульсов где Т вЂ” длительность такта; длительность импульса запирания входа счетчика.

Для передачи на выход устройства непрерывной информации о расходе служит запоминакщее устройство 13, в котором полученное в виде кода ъ количество импульсов ай хранится в течение рабочего цикла реверсивного счетчика 12. Выходной преобразователь 14 служит для преобразования кода в унифицированный выходной сигнал

"8Ы„= ЪыХ "(+ч- - ) (- о) С учетом известных выражений для р f+v

С + VC0 So(, +v В

С - Усояд.

<-ч где С вЂ” скорость звука в неподвижной жидкости; Ч вЂ” средняя скорость потока жидкости; — расстояние между пьезоэлементами; угол между направлением ультразвукового луча и осью трубопровода.

Получаем окончательно

2M(T- о )- (Саых cos с(. Ч вых 8

В связи с тем, что коэффициент деления M делителя частоты может выбираться независимо от диапазона измерения скорости звука в жидкости, его величина может быть достаточно большой (М ) 100), чтобы обеспечить высокую разрешающую способность и точность расходомера.Кроме того, при изменении в широких пределах скорости звука в жидкости, например,при переходе с одной кон40 тролируемой среды на другую, коэффициент М остается неизменным и не требует подстройки.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер,содержащий преобразователь с двумя пьезо-. элементами, соединенными через переключатель с генератором импульсов и усилителем, выход которого соединен со входом генератора импульсов, кварцевый генератор, выход которого соединен с переключателем, управляющим входом реверсивного счетчика и запоминающим устройством, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход соедийен со входом выходного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства и точности измерений, в .него введены следящий генератор . с автоподстройкой частоты, делитель частоты, элемент сравнения и детек$$ тор, причем элемент сравнения

800652

Составитель И. Засядников

Редактор Ю. Ковач Техред А. Ач . Корректор Е. Папп

Заказ 10396/48 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 одним входом соединен с генератором импульсов, а вторым — с выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом следящего генератора, подключенного ко входу реверсивного счетчика и выходу детектора, вход которого подключен к выходу элемента сравнения.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

Р 248269, кл. G 01 F 1/66, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2436494/10, кл. С 01 F 1/66р 1977