Ультразвуковой частотно-временной расходомер

Ультразвуковой частотно-временной расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКРМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ «>864011 (61) Дополнительное к ввт, свид-ву— (22) Заявлено 20.1179 (21) 2841141/18-10 с присоединением заявки Hо (23 Приоритет

Опубликовано 15D981 Бюллетень НЮ4

Дата опубликования описания 150981 (51)М. Кл.3 (1 01 F 1/66

Государственный комитет

СССР по делам июбретений и открытий (53) УДК 620. 179. . 16 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Ш.Киясбейли, А.М. Измайлов и В.М.Гуревич

Специальное конструкторское бюро Нефтехимприбор (71) Заявитель (5 4 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕ HHGA

РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к контрольнб измерительной технике, в частности к, измерению расхода жидких или газообразных сред.

Известны ультразвуковые частотновременные расходомеры, основанные на измерении разности частот двух управляемых генераторов, периоды колебаний которых устанавливаются кратным временам прохождения ультразвуковых импульсов через измеряемую среду в чапранлении.потока и против 1 и 2

Недостатком частотно-временных ультразвуковых расходомеров является значительная пульсация аналогового выходного сигнала измерительной информации, являющаяся следствием сверх высокого быстродействия таких расходомерон, реагирующих практически на все флуктуации скорости потока 2О измеряемой среды, составляющих до 5% от текущего значения расхода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой частотно-временной рас 25 ходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с днумя приемопередающими пьеэопреобразователями, коммутатор, дискриминатор времени, формиронатель возбуждающих сигналовк З(1 первый и нторой управляемые генераторы, первый и второй дифференциаль-, ные интеграторы, блок выделения раз ности сигналов, преобразователь частота- напряжение и индикатор, причем коммутатор соединен с преобразователями, формирователем ноэбуждающих сигналов, первым и вторым управляемы ми генераторами и входом дискриминатора времени, первые и вторые выходы которого соединены с соответствующими выходами дифференциальных интеграторов, входы управляемых генераторов соединены с соответствующими выходами. дифференциальных интеграторов а их выходы — с блоком выделения разностного сигнала, выход которого соединен со входом преобразователя частота-напряжение 3).

Недостатком этого расходомера является малая точность измерений, вследствие неустойчивой работы в зависимости от режима потока.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой частотно-временной расходомер снабжен первым и вторым триггерами, соединенными с соответствукхцими выходами дискриминатора

86401) времени, >тервым и Fi тот>ттм дис.>срттмттнаторами лли ельности импульсов, coединенными с. сooтветcтвчют>тими триггерами, с:хемой совпадения, первый и второй входы которой соединены с выходами дискриминаторов длительности импульсов, и аналотовым ключом, вход которого соединен с выходом схемы совпадения, а выходы соединены с преобразователем частота-напряжение, выход которого соединен с индикатором. тйа тертеже ттриведена блок-схема ультразвут<овогo час.тотно-временногo расходомера.

Расходомер состоит из измерительного участка трубопровода 1 с вмонтированными приемо-передающими преоб- т5 разователями 2 и 3, формирователя возбуждающих сигналов 4„ дискриминатора времени 5, первого т! второго дифференциальных интеграторов 6 и 7, первого и второго управляемых генераторов 2О

8 и 9, коммутатора приемных и передающих сигналов 10, первого и второго триггеров )1 и 12, первого и второго дискриминаторов длительности импульсов 13 и 14, блока выделения разности сигнала 1>, схемы совпадения 16, аналогового ключа 17, преобразователя частота-напряжение 18 и индикатора

19.

Предлагаемы!3 расходомер работает в два такта"по потоку" и"против потока измеряемой среды.

В зависимости от такта на формирователь возбуждающих сигналов 4 поступают по!тере!тент!о последовательности импульсов от управляемых генераторов

8 и 9, один из которых его запускает

При работе по потоку один из импульсов последовательности управляемого генератора 8 поступает на вход формирователя 4. Коммутатор 10 на- О правляет возбуждающий импульс формирователя на преобразователь 2, работающий в этом такте в качестве излучателя и преобразующий последний в зондирующий импульс ультразвуковых колебаний, распространяемый в измеряемой среде по направлению потока.

Пройдя измеряемую среду, зондирующий ультразвуковой импульс поступает на пьеэопреобразователь 3, работающий в рассматриваемом такте в качестве приемника и преобразующий ультразвуковой импульс в электрический, канализируемый котсмутатором 10 на дискриминатор времени 5. Одновременно на последний направляется последовательность им- 55 пульсов управляемого генератора 8.

Интервал времени между подачей импульса на формирователь возбуждающих сигналов 4 и моментом регистрации приемного сигнала преобразователем 3 6Î сравнивается дискриминатором времени

5 с периодом колебаний управляемого . генератора 8. Длительность упомянутого интервала времени должна строго соответствовать определенному числу

;1;,тa>тОДОВ Iа 8, большему единицы. 3то достигается путем выработки дискримина— тором 5 импульсных воздействий, изменяющих напряжение на выходе дифференциального интегратора 6 в сторону увеличения или уменьшения. Генератор 8 управляемый выходным напряжением дифференциального интегратора 6, имеет два режима работы: режим поиска, когда импульсные воздействия следуют лишь по одному из каналов и режим слежения, когда наблюдается чередование импульсных воздействием по обоим каналам.

При этом, режим поиска генератора возникает при переходном процессе в потоке измеряемой среды(скачкообразное увеличение или уменьшение расхода) „ а режим слежения наблюдается в случае установившегося расхода измеряемой среды. Упомянутые импульсные воздействия поступают на выходы триггера )1 и вызывают на его выходе импульсные сигналы, которые воспринимаются дискриминатором длительности импульсов 13.

В установившемся режиме работы расходомера на выходе дискриминатора 13 действуют сигналы небольшой дальности, поэтому на его выходе возникает запрещающий логический уровень, который поступает на первый вход схемы совпадения 16. При наличии на ее втором входе также запрещающего логического уровня на выходе устанавливается низкий логический уровень, поступающий на управляющий вход аналогового ключа 17. При этом выходные контакты аналогового ключа, поступающие на преобразователь частота-напряжение и модулирующие постоянную времени

его фильтра низких частот, находятся в разомкнутом состоянии и упомянутый фильтр обладает максимально возможной постоянной времени, стремящейся к бесконечности.

На практике ограничиваются постоянные времени равной 100-200 с достаточ ной для усреднения флуктуаций выходного напряжений (тока), вызванных турбулентными пульсацит)ми в потоке.

В переходном режиме работы расходомера при скачкообразном увеличении потока на выходе дискриминатора 13 действует сигнал большой длительности равный интервалу времени переходного процесса и приводящий к появлению на его выходе разрешающего логического уровня. На выходе схемы совпадения появляется высокий логический уровень, открывающий аналоговый ключ.

При замкнутых контактах аналогового ключа фильтр низких частот преобразователя частота-напряжение обладает минимально возможной постоянной времени, стремящейся к нулю, что обеспечивает быстрое изменение выходного напряжение (тока) преобразователя.

864011

В такте против потока работа расходомера аналоги ная с той разницей, что в качестве излучателя работает преобразователь 3, а в качестве приемника преобразователь 2, выходным сигналом формирователя 4 служит импульс последовательности управляемого генератора 9, изменения частоты которого производится импульсными воздействиями дискриминатора времени 5 чередование импульсов которого по обоим каналам соответствует установившемуся режиму, а их следование по одному иэ каналов переходному режиму.

В установившемся режиме чередование импульсных воздействий дискриминатора 5 приводит к режиму слежения дифференциального интегратора 7 и работе ВЯ-триггера 12, вызывающей на выходе дискриминатора длительности импульсов 14 появление запрещающегося логического уровня, поступающего на 20 второй вход схемы совпадения 16 выход которой управляет аналоговым ключом 17.

В переходном режиме при скачкообразном уменьшении тока на выходе 25

ВЯ-триггера 12 появляются сигналы большой длительности, вызывающие на выходе дискриминатора 14 разрешающий логический уровень, который через схему совпадения 16 открывает анаДтоговый ключ 17, изменяющий постоянную времени фильтра низких частот преобразователя частота-напряжение до минимально-возможной величины.

Таким образом, предлагаемый адаптивный ультразвуковой расходомер в установившемя режиме обладает большой постоянной временигпоэволяющей сглаживать флуктуации выходного напряжения (тока) под действием турбулентных пульсаций потока, а в переходном режи-40 ме при скачкообразных увеличении или уменьшении потока имеет постоянную времени равную нулю, при которой расходомер обладает минимальными динамическими погрешностями. 45

Формула изобретения

Ультразвуковой частотно-временной расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с.двумя приемнопередающими преобразователями, коммутатор, дискриминатор времени, формирователь возбуждающих сигналов, первый и второй дифференциальные интеграторы, первый и второй управляемые генераторы, блок выделения разностногО сигнала, преобразователь частотанапряжение и индикатор, причем коммутатор соединен с преобразователями, формирователем возбуждающих сигналов, первым и вторым управляемыми г нераторами и входом дискриминатора времени, первле и вторые выходы которого соединены с соответствующими дифференциальными интеграторами, входы управляемых генераторов соединены с соответствующими выходами дифференциаль= ных интеграторов, а их выходы — с блоком выделения разностного сигнала, выход которого соединен rо входом преобразователя частота-напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен первым и вторым триггерами, соединенными с соответствующими выходами дискриминатора времени, первым и вторым дискриминаторами длительности импульсов, соединенными c соответствующими триггерами, схемой совпадения, первый и второй входы которой соединены с выходами дискриминаторов длит ельности импульсов, и аналоговым ключом, вход которого соединен с выходом схемы совпадения, а выходы соединены с преобразователем частота-напряжение, выход которого соединен с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 523285, кл. G 01 F 1/66, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 572648, кл. G 01 F 1/66, 1977 °

3. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. М., Машиностроение, 1975, с. 536-539 (прототип) .

8e4n i1

Составитель Е.Литвинов

Редактор А.Долинич Техред А. Савка

Корректор У. Пономаренко

Заказ 7758/58 Тираж 705

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подлисное

Фили,зл ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4