Устройство для градуировки импульсного ультразвукового измерителя скорости потока

Устройство для градуировки импульсного ультразвукового измерителя скорости потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72-) Авторы изобретения

А.В. Рагаускас и В.Г. Данилов

Каунасский политехнический институт им. Антайаса .Снечкуса (21) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ- ИМПУЛЬСНОГО

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ

ПОТОКА

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения метрологических характеристик импульсных ультразвуковых измерителей скорости потока и расходомеров.

Известно устройство для градуировки и определения динамических характеристик ультразвуковых измерите- лей скорости потока, состоящее иэ формирователя эталонного потока и механического модулятора скорости потока, выполненного в виде дискалрерывателя (1 ).

Это устройство формирует непрерывные синусоидальные колебания скорости эталонного потока, однако максимальная частота колебаний ограничена.. из-эа инерции механического модулятора скорости потока. Это иск- лвчает возможность использования известного устройства для определе- . ния переходной динамической характе2 ристнки быстродействукицих ультразвуковых измерителей скорости потока.

Известно также устройство для определения динамических характеристик расходомеров, содержащее формирователь импульсного этапонного потока, выполненный в виде участка прямого трубопровода, наполненного рабочей жидкостьв, поршни и старт-стоповый механизм, Это устройство формирует импульс скорости потока с длинными передним и задним фронтами, длительность которых определяется инерцией механической системы и массой рабочей жидкости (2).

Это устройство тоже не обеспечивает возможности измерения динамической переходной характеристики быстродействующих ультразвуковых изме". рителей скорости потокам

Наиболее близким по технической сущности к описываемому является ультразвуковой измеритель скорости вотока, содержащий формирователь эта

870957 дополнительный электроакустический преобразователь 7 такой же конструкции, как и преобразователи 3 и 4 . Он установлен в эталонном потоке 2 на базовом расстоянии 4 от электроакустического преобразователя 3, причем линия дополнительной базы составляет угол + Ô g. с вектором скорости V эталонного потока 2, 10 Электроакустический преобразователь

3 соединен с первым входом измерителя временных интервалов 5, а электроакустический преобразователь 4 соединен с вторым входом измерителя

is временных интервалов 5 через первый вход переключателя 8. Второй вход переключателя 8 соединен с дополнительным, электроакустическим преобразователем 7, а его вход управления через блок управления 9 соединен

На чертеже показана блок-схема 40 предлагаемого устройства для градуировки импульсного ультразвукового измерителя скорости потока.

Устройство для градуировки импульсного ультразвукового измерителя ско- 45 рости потока содержит формирователь эталонного потока 1, эталонный поток 2 ° В эталонном потоке 2 установлены идентичные .обратимые электроакустические преобразователи 3 и 4 испытуемого измерите50 ля скорости потока, содержащего.измен.. ритель временных интервалов 5, соединенный с регистрирующим прибором 6.

Преобразователи 3 и 4 установлены на базовом расстоянии d друг от друга, причем линия базы составляет угол Ot.ci с вектором скорости Ч эталон. ного потока 2 ° В устройство введен лонного потока рабочей жидкости, два акустических преобразователя и измеритель временных интервалов, первый вход которого подключен к одному электроакустическоиу преобразователю $3 $

Недостатком известного устройства является невозможность измерения пе» реходной динамической характеристики ультразвукового измерителя скорости потока, а также сложность процесса градуировки.

Целью предлагаемого устройства является упрощение процесса градуировки за счет формирования одного эта- лонного потока, а также обеспечение возможности измерения переходной динамической характеристики испытуемого измерителя при сжимаемой рабочей жидкости и увеличения точности градуировки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный электроакустический преобразова-. тель, переключатель и блок управления, причем второй и дополнительный электроакустические преобразователи подключены к первому и второму входам переключателя, его выход подключен к второму входу измерителя временных интервалов, выход которого через блок управления подключен к управляющему входу переключателя, при этом базы между первым и вторым и между первым и дополнительным электроакустическими преобразователями равны и ориентированы под разными углами к направлению вектора скорости потока. с выходом измерителя временных интервалов 5 испытуемого измерителя скорости потока.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии переключатель 8 установлен в режим, при котором электроакустический преобразователь 4 соединен с вторым входом измерителя временных интервалов 5, а дополнительный электроакустический преобразователь 7 отключен. При этом испытуемый измеритель, состоящий из электроакустических преобразователей

3 и 4 и измерителя временных интервалов 5, работает в два такта в режиме, например, последовательного периодического зондирования эталонного потока 2 акустическими импульсами, направляемыми в первом такте против потока

2, а во втором такте — по направлению потока 2. Алгоритм работы испытуемого измерителя выражается формулой ( оэ o Le <>„g>,. ), (1 } где Й . — выходная величина испытуемого измерителя после окончания i-го цикла измерений — постоянный «оэффнцнент;

О. 2cosh д фвремя прохождения акусти оГС.ЧсоМО— ческого импульса базового расстояния d против направления потока 2 от электроакустического преобразователя 4 до преобразователя 3 со5А„ где

С ) о

5 870957 6

С вЂ” скорость ультразвука в пото- теля при отсутствии динамической поке 2; грешности должна равняться

1 . Сяо я вРемя овоховяеяия еяуоти01 СОЬ

М К

1К о 1 С- 1 11

-K Ч ческого импульса по на- . 5 Г1К А1К правлению потока 2 от электроакустических преобразователя 3 до преоб-. разователя 4.

1О

Согласно выражению (1) при отсутствии.погрешностей испытуемого измерителя ЙО1 = Ч, т.е. испытуемый измеритель работает в стационарном режиме градуировки. При этом выходной регию 15 стрирующий прибор 6 после скончания каждого 1-го цикла, состоящего из двух тактов работы испытуемого измерителя скорости, регистрирует 1-ую величину ЙО1. Таким обрАзом, регист- 2о рируется временная зависимость Й „.(С )

0 1р по которай определяются метрологйческие характеристики испытуемого измерителя в стационарном режиме.

Для измерения переходной динами- 25 ческой характеристики испытуемого йзмерителя в момент времени t noc1 ле окончания К -го цикла работы испытуемого измерителя, одновременно с излучением акустического импульса преобразователем 3, импульсом, поступающим с выхода блока управления 9, переключатель 8 переводится в состояние, при котором с вторым входом измерителя временных интервалов 5 соединен дополнительный электроакустический преобразователь 7. При этом в первом такте )(-го импульса работы испытуемого измерителя акустический импульс, прошедший в направлении потока базовое расстояние d от электроакустического преобразователя 3 до дополнительного электроакустического преобразователя 7, принимается последним и в измерителе временных ин45 тервалов 5 регистрируется время л е

После этого, во вто61 К СФЧСОЬА" е ром также К -го цикла, излучение акустического импульса против направления потока 2 осуществляется электроакустическим преобразователем 7 ° После окончания второго такта К -го цикла в измерителе временных интервалов

5 регистрируется время

Согласно алгоритму (.1) в К-м цикле выходная величина испытуемого измериВ последующих циклах устройство работает как и в К-ом цикле.

Согласно выражению (2 ) подключение в момент 1„ с помощью переключа". теля 8 дополнительного электроакустического преобразователя 7 к измерителю временных интервалов 5 эквивалентно скачкообразному изменению скорости эталонного потока на величину ЬЧ ЧК-Ч=Ч вЂ” 1

Icos СОМО

I причем длительность фронта эквивалентного скачка 0Л скорости равна времени переключения переключателя

8, т.е. для электронного переключателя 8 имеет порядок 10 нс и менее.

Переходная динамическая характеристика и динамическая погрешность испытуемого .измерителя определяется по временной зависимости Й„К(1 ), регистрируемой прибором 6, начиная .с момента

Следовательно, предложенное устройство обеспечивает возможность измерения переходной динамической характеристики испытуемого импульсного ультразвукового измерителя скорости потока без использования нестационарных эталонных потоков с переменной или пульсирующей скоростью.

Предложенное устройство работоспособно при любой физической природе рабочей жидкости эталонного потока 2, в том числе при сжимаемой рабочей жидкости. Формируемое им эквивалентное ступенчатое входное воздействие

Ч„4 6

Чц) 1 Ч испытуемого изме4 1 рителя близко к идеальному, так как фронт ступенчатой функции имеет порядок 10 нс и менее, а высота ступени

bV известна с высокой точностью определения постоянной скорости V эта- . лонного потока 2 и двух постоянных углов<, a d.. Это достигнуто тем, что в процессе формирования функции

V(t) эталонный поток 2 не возмущается. Таким образом, точность динами7 ческой градуировки, обеспечиваемая предложенным устройством, увеличена и близка к.предельно достижимой, Формула изобретения

8709

5

Устройство для градуировки импульсного ультразвукового измерителя скорости потока, содержащее формирбватель эталонного потока, первьф и второй электроакустические преобра- 1О эователи и измеритель временных интервалов, первый вход которого подключен к первому злектроакустическому преобразователю, а выход — к регистрирующему прибору, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения процесса градуировки за счет форьжрования одного эталонного потока, а также обеспечения возможности измерения переходной динамической характеристики испытуемого измерителя и увеличения точности градуировки, в него введены дополнительный электроакустический преобразователь, переключатель и блок уп57 б . равления, причем второй и дополнительный электроакустические преобразователи подключены к первому н второму входам переключателя, его выход подключен к второму входу измерителя временных интервалов, выход которого через блок управления подключен к управляющему входу переключателя, при этом базы между первым и вторым и между первым и дополнительным электроакустическими преобразователями равны и ориентированы под разными углами к направлению вектора скорости потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Я- 489962, кл. G 01 F 25/00, 75.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 485322, кл. 6 01 F 25/ОО, 74.

3. Hayward А .Т., methods of calib"

rating flowmeters with lignids - а

comparative survey, measurrement

and cont ro1, 1977, vol 10, М 3, р. 1061!6 (прототип}.

ВНИИПИ, Заказ 8418/11 Тираж 705 Подписное

Ю

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4