Преобразователь для ультразвукового расходомера

Преобразователь для ультразвукового расходомера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сетех Севетских

Сециелистических республик (»> 945660 (6l ) Дополнительное к ввт. свих-ву— (22) Заявлено22. 04. 80 (21) 2915363/18-10 с прнсоелинением заявки М(51) М. Кл.

Q 01 F 1/66

1ввудзусеаей «енвтвт еСС1 ве Nae язфвретенкй

«втхуит«я (23) ПриорнтетОпубликовано 23 ° 07 82 Бюллетень № 27 (53) УДК 534.232 (088.8) Дата опубликования описания 23.07,82

А. Г. Сафин, Е. В.. Дмитриев, Н. Н ° Антонов и В. A. Решетников (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА

Изобретение относится к измерению расхода веществ и может быть использовано при.разработке образцовых и точных расходомеров.

Известны преобразователи расхода ультразвуковых расходомеров с несколь кими каналами, оси которых расположены, на разных расстояниях друг от друга в одной плоскости, находлц ейся под определенным углом к оси тру о бопровода, а акустические головки расходомера соединены последовательно через усилители 1).

Однако эти устройства дают зна15 чительную погрешность при смене контролируемой среды.

Известны также преобразователи, в кОторых расстояние осей акустических каналов относительно оси го трубопровода и их количество определено из формул Гаусса и Чебышев1(2).

Однако в устройствах необходимо вводить весовые коэффициенты для

2 каждой пары каналов, что вносит систематическую погрешность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий четыре акустических канала, оси которых поПарно симметричны относительно оси трубопровода и параллельны друг другу, а расстояния между осями сим" метричных акустических каналов составляют соответственно 0,34 и 0,86 внутреннего диаметра трубопровода (31.

Однако устройство вносит значительную погрешность.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что оси симметричных пар акустических каналов выполнены под углами к оси трубопровода, равными

aL< — — а гс c tg (0,65-я); с = а гс c tg (0, 34- m), 3 945 где о1,в"- угол для близлежащей к оси трубопровода пары каналов;

aL " угол для удаленной пары каналов, m - целое число, одинаковое для всех каналов, в пределах от

1 до 5.

На чертеже схематически представлен преобразователь.

Преобразователь содержит трубо" провод 1, акустические головки 2 близлежащего и 3 удаленного от оси трубопровода каналов.

Устройство работает следующим образом.

Пары акустических головок каждого канала попеременно работают или на излучение, или на прием, подключаясь при этом или к входу генератора возбуждающих импульсов, или к входу усилителя принятых сигналов. В промежу" точном преобразователе каким-либо способом выделяются сигналы, пропор" циональные среднему значению локальной скорости потока, через которые затем определяется величина расхода.

Использование преобразователей расхода с несколькими акустическими каналами позволяет численным интегрированием определить величину расхода.

Наиболее точные измерения расхода возможны в расходомерах; в которых размещение акустических головок преобразователя осуществлено при использовании метода Гаусса;

?s Как видно из выражения { 2 ), для исключения из расчетов весовых коэффициентов необходимо величину угла с ; канала выбирать из условия: р; цй;=1, (3)

Зр т.е. св,„ = агс ctg p; в тогда выражение (2 ) примет вид 1;

8;

g=D p ) v(e,.}ae. l >

Ь

Значение весовых коэффициентов ф; определяются по справочным данным по методам численного интегрирования.

Например, для четырехканального первичного преобразователя значение ве4В совых коэффициентов равняется 0,65 дЛя близлежащих каналов и 0,34 для другой пары каналов. Таким образом, в предлагаемом преобразователе оси каждой пары акустических каналов, 45 симметричных относительно оси трубопровода (находящихся на одинаковом расстоянии от него ), располагаются на отдельной плоскости. Каждая плоскость находится под определенным углом к оси трубопровода, равными

are ctg m p,. Так как весовые коэф1 фициенты меньше 1,0 (13„(1), вели" чина угла наклона акустических каналов получается с(,; ) 45 . Это приводит к уменьшению чувствительности расходомера, а также к уменьшению и точности измерения, обусловленного уменьшением длины акустической базы где D - диаметр канала преобразователя; с — угол наклона осей акустических каналов;

- весовой коэффициент;

l; - длина канала; — номер канала; и - количество каналов;

V(1 ° ) - закон распределения скорос1 тей потока вдоль оси l"ro канала.

При этом оси пар акустических каналов параллельны между собой и расположены на одной плоскости, находящейся под определенным углом pL к оси трубопровода, а расстояния осе акустических каналов от оси трубо660 4 провода соответствуют ординатам формулы численного интегрирования по

Гауссу.

Согласно результатам анализа данного способа измерения оптимальное количество каналов равняется четырем, так как дальнейшее увеличение их количества не дает существенного повышения точности измерения. Для о четырех акустических каналов оси каналов будут располагатьсл симметрично относительно оси трубопровода, а расстояния между симметричными каналами равняются соответственно 0,34 и 0,86 внутреннего диаметра трубопровода.

При отличии угла наклона отдельных пар каналов выражение (1) принимает вид:

Формула изобретения

Преобразователь для ультразвукового расходомера, содержащий четыре акустических канала, оси которых 0 попарно симметричны относительмо оси трубопровода и параллельны друг другу, а расстояния между осями сим» метричных акустических каналов со" ставляют соответственно 0,34 и 0,86

15 внутреннего диаметра трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, оси симметричных пар акустических каналов выполнены под углами

20 к оси трубопровода, равными

81 агс ctg (0,65 и); сЬ = arc ctg (0,34 m), где d,<- угол для близлежащей к оси трубопровода пары каналов;

< . - угол для удаленной пары каналов

m — - целое число, одинаковое для всех каналов, в пределах от

1 до 5.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 502225, кл. G 01 F 1/66, 1976.

2. S. G. Fischen., P.G. Spini;.

01йгаэоп1сэ аэ а эйапдагд for volumetric flow measurement processus.

1971, р. 139-153.

3. Авторское свидетельство СССР

11 569854, кл. G 01 F 1/66, 1977.

ВНИИПИ Заказ 5314/58 Тираж 673 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 945660 каналов. Этот недостаток и ликвидируется выбором угла наклона из условия

< 1 = arc ctg m Ф (5) где m - постоянное для всех каналов 5 целое число.

Число е определяется из условий эксплуатации первичного преобразователя и технологичности его конструкции для выполнения требования 20О < (К;<60., как принято для всех ультрао звуковых расходомеров. При углах менее 20О затрудняется технологический процесс изготовления преобразователя, а при углах более 60 падает чувствительность расходомера. Величины углов могут быть выбраны при конструировании конкретного преобразователя для измерения расхода жидкости с известным диапазоном средней скорости (расхода), необходимой чувствительности и погрешности измерения. Например, для четырехканального преобразователя при выборе

m=3 углы будут равняться cL„ =27 5 о,< иdr- 43045 .

Использование предлагаемого преобразователя расхода обеспечивает большую точность численного интегрирования, так как ординаты акустических каналов расположены согласно квадратурной формуле Гаусса, а также исключение весовых коэффициентов при определении значения измеряемого расхода.

Предлагаемый преобразователь может быть использован в составе ультразвуковых расходомеров, собранных по любой из известных схем - фазовых, импульсных, частотных, частотно-временных.