RU2085858C1 - Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method - Google Patents

Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method Download PDF

Info

Publication number
RU2085858C1
RU2085858C1 RU94009453A RU94009453A RU2085858C1 RU 2085858 C1 RU2085858 C1 RU 2085858C1 RU 94009453 A RU94009453 A RU 94009453A RU 94009453 A RU94009453 A RU 94009453A RU 2085858 C1 RU2085858 C1 RU 2085858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
circuit
trigger
synchro
Prior art date
Application number
RU94009453A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94009453A (en
Inventor
Л.П. Журавлев
А.И. Кузнецов
П.В. Федосеев
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Самаранефтехимавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Самаранефтехимавтоматика" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Самаранефтехимавтоматика"
Priority to RU94009453A priority Critical patent/RU2085858C1/en
Publication of RU94009453A publication Critical patent/RU94009453A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2085858C1 publication Critical patent/RU2085858C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: method involves emission and reception of ultrasound pulses which run through medium along and in opposite to flow so that two synchronization rings are generated; sampling of period of synchronization ring n with periods of special oscillator; exclusion of coincidence of pulses of synchronization rings and calculation of flow speed. In advance time when pulses pass through non-measuring parts of synchronization rings and delay time of pulse in opposite to flow are measured and sampled by m periods of oscillator. Product volume is calculated using equation. Corresponding device has two piezoelectric converters 2, 3, commutator 4, oscillator 5, phase splitter 6, two switches 7, 8, generator-amplifier 9, five AND gates 10, 11, 18, 30, 26, six flip- flops 14, 15, 19, 20, 27, 28, OR gate 12, three univibrators 13, 16, 29, time selector 17, integrator 21, sampling oscillator 22, divider counter 23, decoder-multiplexer 24, program setter 25. EFFECT: increased precision. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения объема продукта, прошедшего через сечение трубопровода, с помощью ультразвуковых сигналов. The invention relates to measuring equipment and can be used to determine the volume of the product that has passed through the cross section of the pipeline using ultrasonic signals.

Известен ультразвуковой способ определения скорости потока, включающий излучение и прием ультразвуковых импульсов по потоку и против него измеряемой среды с образованием в одном канале двух синхроколец, исключение совпадения во времени импульсов обоих синхроколец и вычисление по параметрам синхроколец величины скорости потока [1]
Наиболее близким аналогом изобретения является ультразвуковой способ определения скорости потока, реализованный устройством [2] Способ включает в себя излучение и прием ультразвуковых импульсов по потоку и против него измеряемой среды с образованием в одном канале двух синхроколец, квантование периода синхрокольца n периодами специального генератора, исключение совпадения во времени импульсов обоих синхроколец и вычисление по их параметрам скорости потока.A known ultrasonic method for determining the flow velocity, including the emission and reception of ultrasonic pulses along the flow and against it of a measured medium with the formation of two synchro-rings in one channel, eliminating the coincidence in time of pulses of both synchro-rings and calculating the magnitude of the flow velocity by the parameters of the synchro-rings [1]
The closest analogue of the invention is the ultrasonic method for determining the flow velocity, implemented by the device [2] The method includes emitting and receiving ultrasonic pulses from the flow and against it a measured medium with the formation of two synchro-rings in one channel, quantization of the synchro-ring period n by periods of a special generator, elimination of coincidence in time of the pulses of both synchro rings and the calculation of their flow velocity by their parameters.

Известное устройство содержит два пьезодатчика, установленные на стенках трубопровода, последовательно соединенные генератор с коммутатором, усилитель-формирователь, первую и вторую схемы И, первый триггер, схему ИЛИ, первый одновибратор, причем генератор через коммутатор подключен к пьезодатчикам, первый триггер первым и вторым выходом соединен соответственно с первыми входами первой и второй схем И. The known device contains two piezoelectric sensors mounted on the walls of the pipeline, serially connected to a generator with a switch, a driver amplifier, a first and second AND circuit, a first trigger, an OR circuit, a first one-shot, the generator through a switch connected to piezoelectric sensors, the first trigger with the first and second output connected respectively to the first inputs of the first and second circuits I.

Недостатком известного способа и устройства является наличие погрешности определения за счет того, что не учитывается время задержки при определении разностной частоты синхроколец. A disadvantage of the known method and device is the presence of an error of determination due to the fact that the delay time is not taken into account when determining the difference frequency of the synchro rings.

Техническим результатом от использования изобретения является увеличение точности измерения. The technical result from the use of the invention is to increase the accuracy of the measurement.

Технический результат в способе достигается тем, что предварительно определяют время прохождения импульсов неизмерительных участков синхроколец и задержку излучения импульса синхрокольца против потока измеряемой среды, величину которой осуществляют на m периодов квантующего генератора, а объем жидкости, прокачиваемой за один период разностной частоты, определяют по формуле

Figure 00000002

где D диаметр трубопровода;
a угол наклона акустической оси;
K коэффициент гидродинамической поправки, показывающий отклонение средней скорости между излучающими головками от средней скорости в трубопроводе;
L база (расстояние между преобразователями);
T2 полный период синхрокольца против потока измеряемой среды;
t3 время прохождения импульсами синхроколец неизмерительных участков при условии их адекватности;
n число периодов квантующего генератора в периоде T2, по которым производится синхронизация генератора периодом синхрокольца против потока;
m число периодов квантующего генератора, на которое производится задержка запуска синхрокольца против потока после схождения колец;
V скорость продукта;
C скорость ультразвука в среде.The technical result in the method is achieved by first determining the propagation time of the pulses of non-measuring sections of the synchro-rings and the delay of the radiation of the synchro-ring pulse against the flow of the measured medium, the value of which is carried out over m periods of a quantizing generator, and the volume of liquid pumped over one period of the difference frequency is determined by the formula
Figure 00000002

where D is the diameter of the pipeline;
a angle of inclination of the acoustic axis;
K is the coefficient of hydrodynamic correction, showing the deviation of the average speed between the radiating heads from the average speed in the pipeline;
L base (distance between converters);
T 2 full period of the synchro-ring against the flow of the measured medium;
t 3 the time taken by the pulses of the synchro-rings of non-measuring sections, provided they are adequate;
n is the number of periods of the quantizing generator in the period T 2 , according to which the generator is synchronized by the sync ring period against the flow;
m is the number of periods of the quantizing generator for which the delay in starting the synchro-ring against the flow after the convergence of the rings is made;
V product speed;
C is the speed of ultrasound in the medium.

При этом для масштабирования периода схождения используют задержку излучения импульса синхрокольца. In this case, to scale the convergence period, a delay of the radiation of the sync ring pulse is used.

Кроме того, величину задержки излучения импульса против потока подбирают либо для масштабирования, либо для компенсации изменений коэффициента гидродинамической поправки. In addition, the magnitude of the delay in the emission of the pulse against the flow is selected either to scale or to compensate for changes in the coefficient of hydrodynamic correction.

Кроме того, фазу сигнала на входе приемного усилителя-формирователя изменяют на 180o после каждого схождения импульсов синхроколец.In addition, the phase of the signal at the input of the receiving amplifier-shaper is changed to 180 o after each convergence of the pulses of the synchro-rings.

Технический результат в устройстве достигается тем, что устройство снабжено третьей, четвертой и пятой схемами И, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым триггерами, третьим одновибратором, временным селектором, квантующим генератором, интегратором, счетчиком-делителем, задатчиком программы, мультиплексором-дешифратором, фазорасщепителем входного сигнала и первым и вторым переключателями, причем выход второй схемы И подключен к первому входу схемы ИЛИ, счетному входу второго триггера, второму входу третьей схемы И и второму входу временного селектора, который через интегратор подключен к первому входу квантующего генератора, подключенного выходом к счетному входу счетчика-делителя, управляющий вход которого соединен с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен с управляющим входом квантующего генератора, к первому входу третьего триггера подключен первый вход временного селектора, третий вход которого соединен с выходом второго одновибратора, подключенного входом к единичному выходу второго триггера и первому входу третьей схемы И, соединенной выходом с вторым входом третьего триггера и вторым входом четвертого триггера, который выходом соединен с первым входом четвертой схемы И, второй вход которой соединен с выходом первой схемы И и третьим входом схемы ИЛИ, а выход четвертой схемы И подключен к первому входу пятого триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего одновибратора, а выход с первым входом пятой схемы И, соединенной выходом с установочным входом второго триггера, входом третьего одновибратора и вторым входом схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу генератора и через первый одновибратор к входу первого триггера, который первым и вторым выходами соединен с коммутатором, причем усилитель-формирователь подключен выходом к вторым входам первой и второй схем И, вход фазорасщепителя подключен к коммутатору, а выходы соответственно к входам первого и второго переключателей, выходы которых соединены между собой и с входом усилителя-формирователя, управляющие входы первого и второго переключателей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами шестого триггера, счетный вход которого подключен к выходу пятого триггера, а задатчик программы соединен с мультиплексором-дешифратором, подключенным соответствующим числом входов к выходам счетчика делителя, к первому входу третьего триггера и первому входу временного селектора, вторым выходом к второму входу пятой схемы И, а третьим выходом к первому входу четвертого триггера. The technical result in the device is achieved by the fact that the device is equipped with third, fourth and fifth circuits AND, second, third, fourth, fifth and sixth triggers, third one-shot, temporary selector, quantizing generator, integrator, counter-divider, program setter, multiplexer-decoder , a phase splitter of the input signal and the first and second switches, and the output of the second AND circuit is connected to the first input of the OR circuit, the counting input of the second trigger, the second input of the third AND circuit and the second input of a change selector, which is connected through the integrator to the first input of the quantizing generator, connected by the output to the counting input of the divider counter, the control input of which is connected to the first output of the third trigger, the second output of which is connected to the control input of the quantizing generator, the first input is connected to the first input of the third trigger temporary selector, the third input of which is connected to the output of the second one-shot, connected by the input to the unit output of the second trigger and the first input of the third circuit And, connected the output with the second input of the third trigger and the second input of the fourth trigger, which is connected to the first input of the fourth AND circuit, the second input of which is connected to the output of the first AND circuit and the third input of the OR circuit, and the output of the fourth circuit AND is connected to the first input of the fifth trigger, the second input of which is connected to the output of the third one-shot, and the output with the first input of the fifth AND circuit, connected by the output to the installation input of the second trigger, the input of the third one-shot and the second input of the OR circuit, the output of which is connected to generator and through the first one-shot to the input of the first trigger, which is connected to the switch by the first and second outputs, and the amplifier-driver is connected by the output to the second inputs of the first and second circuits AND, the input of the phase splitter is connected to the switch, and the outputs, respectively, to the inputs of the first and second switches the outputs of which are connected to each other and to the input of the amplifier-driver, the control inputs of the first and second switches are connected respectively to the direct and inverse outputs of the sixth trigger, the counting input to otorogo connected to the output of the fifth trigger, and the program controller is connected to the decoder multiplexer, connected by the corresponding number of inputs to the outputs of the divider counter, to the first input of the third trigger and the first input of the temporary selector, the second output to the second input of the fifth circuit And, and the third output to the first the entrance of the fourth trigger.

Сущность способа заключается в следующем: как известно, объем продукта, прошедшего через трубопровод, рассчитывают по формуле
θ = s•v•t,
где S сечение трубопровода;
V средняя скорость измеряемой среды;
t время измерения.The essence of the method is as follows: as you know, the volume of product passing through the pipeline is calculated by the formula
θ = s • v • t,
where S is the cross section of the pipeline;
V is the average velocity of the medium;
t measurement time.

При частотно-импульсном ультразвуковом способе измерения в среде распространяются во встречных направлениях ультразвуковые импульсы, период следования которых

Figure 00000003

где T1 период прохождения импульса по потоку измеряемой среды;
T2 то же, против потока;
τ3 время прохождения импульса неизмерительных участков;
C скорость ультразвука в среде;
Figure 00000004
проекция скорости измеряемой среды на акустическую ось с учетом гидродинамической поправки
Figure 00000005

где a угол наклона акустической оси;
K коэффициент гидродинамической поправки.With a frequency-pulsed ultrasonic measurement method, ultrasonic pulses propagate in opposite directions in the medium, the repetition period of which
Figure 00000003

where T 1 the period of passage of the pulse through the flow of the measured medium;
T 2 is the same against flow;
τ 3 pulse transit time of non-measuring sections;
C is the speed of ultrasound in the medium;
Figure 00000004
projection of the velocity of the measured medium on the acoustic axis taking into account the hydrodynamic correction
Figure 00000005

where a is the angle of inclination of the acoustic axis;
K is the coefficient of hydrodynamic correction.

Если имеются две последовательности импульсов с периодами T1 и T2 (T1 <T2), то приближение импульсов друг к другу при каждом истечении T2 происходит на шаг T2 T1, от одного схождения импульсов до другого набирается

Figure 00000006
шагов, т.е. импульсов синхрокольца с периодом T1, отсюда период схождения
Figure 00000007

В предлагаемом способе импульс синхрокольца с периодом T2 задерживается после схождения на время T3, следовательно, от одного схождения импульсов до другого наберется
Figure 00000008
шагов и период схождения синхроколец выразится в виде
Figure 00000009

Время же прохождения одного периода разностной частоты Tр.ч (полный период) выразится в виде
Tр.ч T + T3.If there are two sequences of pulses with periods T 1 and T 2 (T 1 <T 2 ), then the approach of the pulses to each other at each expiration of T 2 occurs at step T 2 T 1 , from one convergence of the pulses to the other is dialed
Figure 00000006
steps i.e. pulses of the sync ring with a period T 1 , hence the convergence period
Figure 00000007

In the proposed method, the sync ring pulse with a period of T 2 is delayed after converging for a time T 3 , therefore, from one convergence of the pulses to another
Figure 00000008
steps and the convergence period of the synchro ring is expressed as
Figure 00000009

The transit time of one period of the difference frequency T r.h (full period) is expressed as
T r.h. T + T 3 .

Выразим T3 через число периодов квантующего генератора m в периоде T2, на которое производится задержка запуска синхрокольца против потока

Figure 00000010

тогда
Figure 00000011

Объем продукта, прошедший через датчик расхода за один период разностной частоты синхроколец
Figure 00000012

Из этой формулы следует, что влияние c и v на цену деления (объем) одного импульса тем меньше, чем больше база L и меньше время задержки в соединительных линиях "τ3" а также время задержки Tз при переносе импульса.We express T 3 in terms of the number of periods of the quantizing generator m in the period T 2 , by which the synchronization ring is delayed against the flow
Figure 00000010

then
Figure 00000011

The volume of product passed through the flow sensor for one period of the differential frequency of the synchro-rings
Figure 00000012

From this formula it follows that the influence of c and v on the division price (volume) of one pulse is less, the larger the base L and the less the delay time in the connecting lines "τ 3 " and also the delay time T s during the transfer of the pulse.

В то же время учитывая, что коэффициент гидродинамической поправки K зависит от числа Рейнольдса Re, а число Re зависит в свою очередь (прямопропорционально) от скорости потока, то очевидно, что можно подобрать такое значение

Figure 00000013
которое нейтрализует изменение K от числа Re.At the same time, given that the coefficient of hydrodynamic correction K depends on the Reynolds number Re, and the number Re in turn depends (directly proportionally) on the flow velocity, it is obvious that such a value can be chosen
Figure 00000013
which neutralizes the change in K from the number Re.

Кроме того, за счет задержки излучения импульса синхрокольца против потока можно производить масштабирование V относительно TΔF т.е. получать заданный объем продукта на единицу ΔF а для получения заданного коэффициента масштабирования излучение импульса синхрокольца против потока после охлаждения колец необходимо произвести через m периодов квантующего генератора при числе квантующих импульсов n в периоде T2.In addition, due to the delay in the emission of the sync ring pulse against the flow, one can scale V with respect to T ΔF i.e. to obtain a given volume of product per unit ΔF, and to obtain a given scaling factor, the radiation of a synchro-ring pulse against the flow after cooling of the rings must be made through m periods of a quantizing generator with the number of quantizing pulses n in the period T 2 .

Таким образом, используя заявляемый способ и устройство, можно получить заранее заданную цену импульса информационного потока в единицах технологического параметра или же рассчитать коэффициент масштабирования единицы импульсов последовательности информационного потока для последующей ее обработки. Thus, using the inventive method and device, it is possible to obtain a predetermined pulse price of the information stream in units of a process parameter, or to calculate the scaling factor of a unit of pulses of a sequence of information stream for its subsequent processing.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа. The drawing shows a schematic diagram of a device for implementing the method.

Устройство содержит преобразователь 1 с пьезоэлектрическими (электроакустическими) преобразователями 2 и 3, коммутатор 4, генератор 5, фазорасщепитель 6, вход и выход которых соответственно соединены через коммутатор 4 с пьезопреобразователями 2 и 3, выходы фазорасщепителя 6 соединены соответственно с первым и вторым переключателями 7 и 8, имеющими общий выход, соединенный через усилитель-формирователь 9 с входами первой и второй схемы И 10 и 11, одна из которых работает при зондировании "по потоку", а другая "против потока". Выходы из схем И 10 и 11 соединены с двумя входами схемы ИЛИ 12, которая по выходу соединена с входом генератора 5 и через первый одновибратор 13 задержки переключения направления с входом первого триггера 14 направления, выходы которого соединены с входами схем И 10 и 11 и с управляющими входами коммутатора 4. Выход второй схемы И 11 соединен с вторым триггером 15 режима, выход которого через второй одновибратор 16 запрета сравнения соединен с управляющим входом временного селектора 17 и с первым входом третьей схемы И 18, а также с вторым входом временного селектора 17 и вторым входом третьей схемы И 18, выход которой соединен с вторым входом третьего триггера 19 и с вторым входом четвертого триггера 20 схождения импульсов. The device comprises a transducer 1 with piezoelectric (electro-acoustic) transducers 2 and 3, a switch 4, a generator 5, a phase splitter 6, the input and output of which are respectively connected through a switch 4 with piezoelectric transducers 2 and 3, the outputs of the phase splitter 6 are connected respectively to the first and second switches 7 and 8, having a common output connected through an amplifier-former 9 to the inputs of the first and second circuits And 10 and 11, one of which works when sensing "upstream", and the other "upstream". The outputs from the circuits And 10 and 11 are connected to two inputs of the circuit OR 12, which is connected to the input of the generator 5 through the first one-shot 13 delay switching direction with the input of the first trigger 14 direction, the outputs of which are connected to the inputs of circuits And 10 and 11 and the control inputs of the switch 4. The output of the second circuit And 11 is connected to the second trigger 15 of the mode, the output of which through the second one-shot 16 prohibition of comparison is connected to the control input of the temporary selector 17 and with the first input of the third circuit And 18, as well as with the second input of the temporary the second selector 17 and the second input of the third circuit And 18, the output of which is connected to the second input of the third trigger 19 and to the second input of the fourth trigger 20 convergence pulses.

Выход временного селектора 17 через интегратор 21 соединен с квантующим генератором 22, выход которого соединен с входом счетчика-делителя 23, выходы которого соединены с мультиплексором-дешифратором 24, соединенного входом с задатчиком 25 программы. Первый выход дешифратора 24 соединен с первым входом временного селектора 17 и с первым входом третьего триггера 19, выходы которого соединены с квантующим генератором 22 и счетчиком-делителем 23. Второй выход дешифратора 24 соединен с вторым входом пятой схемы И 26, первый вход которой соединен с выходом пятого триггера 27 переходного режима и счетным входом шестого триггера 28 переключения фазы, а выход пятой схемы И 26 соединен с вторым входом схемы ИЛИ 12, с вторым входом триггера 15 режима и входом третьего одновибратора 29 задержки переключения, выход которого соединен с вторым входом пятого триггера 27 переходного режима. Третий выход мультиплексора-дешифратора 24 соединен с входом четвертого триггера 20 схождения импульсов, выход которого соединен с первым входом четвертой схемы И 30, второй вход которой соединен с выходом первой схемы И 10, а выход с первым входом пятого триггера 27. Выходы шестого триггера 28 соединены соответственно с управляющими входами переключателей 7 и 8. The output of the temporary selector 17 through the integrator 21 is connected to a quantizing generator 22, the output of which is connected to the input of the counter-divider 23, the outputs of which are connected to the multiplexer-decoder 24, connected by the input to the program setter 25. The first output of the decoder 24 is connected to the first input of the temporary selector 17 and to the first input of the third trigger 19, the outputs of which are connected to the quantizing generator 22 and the counter-divider 23. The second output of the decoder 24 is connected to the second input of the fifth circuit And 26, the first input of which is connected to the output of the fifth trigger 27 of the transition mode and the counting input of the sixth trigger 28 phase switching, and the output of the fifth circuit And 26 is connected to the second input of the circuit OR 12, with the second input of the trigger 15 of the mode and the input of the third one-shot 29 switching delay, the output of which is connected to the second input of the fifth trigger 27 transitional mode. The third output of the multiplexer-decoder 24 is connected to the input of the fourth trigger 20 of the convergence of pulses, the output of which is connected to the first input of the fourth circuit And 30, the second input of which is connected to the output of the first circuit And 10, and the output with the first input of the fifth trigger 27. The outputs of the sixth trigger 28 connected respectively to the control inputs of switches 7 and 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Примем, что триггер 14 направления находится в положении, при котором подготовлено синхрокольцо, работающее против потока. В этом случае подготовлена к работе схема И 11, а коммутатор 4 соединяет пьезопреобразователь 3 с входом фазорасщепителя 6 и пьезопреобразователь 2 с генератором 5. Как только акустический импульс, распространяющийся в измеряемой среде в преобразователе расхода от пьезопреобразователя 2, достигнет пьезопреобразователя 3, он будет преобразован в электрический импульс, который, пройдя фазорасщепитель 6 и один из переключателей 7 и 8, в зависимости от состояния триггера 28 усилится в усилителе-формирователе 9 и появится на выходе схемы И 11. Далее электрический импульс, во-первых, через схему ИЛИ 12 поступит на генератор 5, который возбудит пьезопреобразователь 2, и вновь в преобразователе расхода в измеряемой среде начнет распространяться акустический импульс от пьезопреобразователя 2 к пьезопреобразователю 3, а, во-вторых, электрический импульс поступит на одновибратор 13 и после задержки переведет триггер 14 в противоположное состояние, при котором будет подготовлено синхрокольцо, работающее по потоку, т.е. будет подготовлена к работе схема И 10, пьезопреобразователь 2 будет соединен через коммутатор 4 с фазорасщепителем 6 и далее через переключатели 7 и 8 с усилителем-формирователем 9, а пьезопреобразователь 3 с генератором 5. Let us assume that the direction trigger 14 is in a position in which a synchro ring working against the flow is prepared. In this case, circuit I 11 is prepared for operation, and the switch 4 connects the piezoelectric transducer 3 with the input of the phase splitter 6 and the piezoelectric transducer 2 with the generator 5. As soon as the acoustic pulse propagating in the measured medium in the flow transducer from the piezoelectric transducer 2 reaches the piezoelectric transducer 3, it will be transformed into an electrical impulse, which, having passed the phase splitter 6 and one of the switches 7 and 8, depending on the state of the trigger 28 will be amplified in the amplifier-former 9 and will appear at the output of the circuit And 11. Next, e first, the electric pulse through the OR circuit 12 will be supplied to the generator 5, which will excite the piezoelectric transducer 2, and again in the flow transducer in the measured medium an acoustic pulse will begin to propagate from the piezoelectric transducer 2 to the piezoelectric transducer 3, and, secondly, the electric pulse will arrive at the one-shot 13 and after the delay will transfer the trigger 14 to the opposite state, in which the synchro-ring will be prepared, working on the stream, i.e. circuit I 10 will be prepared for operation, piezoelectric transducer 2 will be connected through switch 4 with a phase splitter 6 and then through switches 7 and 8 with amplifier-former 9, and piezoelectric transducer 3 with generator 5.

Электрический импульс после схемы И 11 поступит также на счетный вход триггера 15, который переведет его, допустим, в состояние 1, при котором он подготовит к работе схему И 18 и возбудит одновибратор 16. На время его работы будет заблокирована работа временного селектора 17. Наконец, электрический импульс после схемы И 11 и через схему И 18 переведет триггер 19 в положение, при котором начнет работать квантующий генератор 22, а счетчик-делитель 23 начнет отсчет импульсов, поступающих с квантующего генератора 22. Сигнал с выхода схемы И 18, кроме того, переведет триггер 20 в состояние контроля за схождением импульса синхроколец. С этого момента схема И 30 подготовлена к срабатыванию на случай появления импульса в синхрокольце, работающем по потоку на выходе схемы И 10. В таком состоянии триггер 20 будет находиться до тех пор, пока не появится импульс на третьем выходе мультиплексора-дешифратора 24 при поступлении на счетчик 23 определенного количества импульсов в зависимости от величины времени задержки зондирующего импульса. Если импульс с выхода схемы И 10 не поступит до появления импульса на третьем выходе дешифратора 24, тогда триггер 27 останется в состоянии, при котором схема И 26 не пропустит сигнал со второго выхода мультиплексора-дешифратора 24. An electric pulse after the And 11 circuit will also go to the counting input of the trigger 15, which will transfer it, say, to state 1, in which it will prepare the And 18 circuit for operation and excite the one-shot 16. The operation of the temporary selector 17 will be blocked. Finally , the electric pulse after the circuit And 11 and through the circuit And 18 will translate the trigger 19 to the position at which the quantizing generator 22 will start to work, and the counter-divider 23 will begin to count the pulses coming from the quantizing generator 22. The signal from the output of the circuit And 18, in addition , per Trigger 20 is in condition for converging the pulse control sinhrokolets. From this moment, the I 30 circuit is prepared to be triggered in case a pulse appears in the sync ring, which is flowing at the output of the I 10 circuit. In this state, the trigger 20 will remain until a pulse appears at the third output of the multiplexer-decoder 24 when it arrives at a counter 23 of a certain number of pulses, depending on the magnitude of the delay time of the probe pulse. If the pulse from the output of the And 10 circuit does not arrive before the pulse appears at the third output of the decoder 24, then the trigger 27 will remain in a state in which the And 26 circuit will not miss the signal from the second output of the multiplexer-decoder 24.

Импульс на выходе схемы И 10 появляется после возвращения триггера 20 в исходное состояние и поэтому не пройдет схему И 20, а поступит через схему ИЛИ 12 на генератор 5, который возбудит пьезопреобразователь 3, и очередной акустический импульс начнет распространяться по потоку, а также после задержки одновибратором 13 переводит триггер 14 в состояние, при котором будет подготовлено к работе синхрокольцо "против потока". The pulse at the output of the And 10 circuit appears after the trigger 20 returns to its original state and therefore the And 20 circuit will not pass, but will go through the OR 12 circuit to the generator 5, which will excite the piezoelectric transducer 3, and the next acoustic pulse will begin to propagate along the stream, and also after the delay one-shot 13 puts the trigger 14 in a state in which the sync ring "upstream" will be prepared for operation.

Некоторое время спустя, в свою очередь, акустический импульс, распространяющийся в акустическом канале преобразователя расхода против потока, достигнет пьезопреобразователя 3 и приемный электрический импульс после фазорасщепителя 6, переключателей 7 и 8, усилителя-формирователя 9 появится на выходе схемы И 11. Этот импульс через генератор 5 вновь возбудит пьезопреобразователь 2, спустя определенное время одновибратор 13 переключит триггер 14, переведет триггер 15 в "0" и поступит на второй вход схемы И 18. Some time later, in turn, the acoustic pulse propagating in the acoustic channel of the flow transducer against the flow reaches the piezoelectric transducer 3 and the receiving electric pulse after the phase splitter 6, switches 7 and 8, the amplifier-former 9 will appear at the output of circuit 11. This pulse through the generator 5 will again excite the piezoelectric transducer 2, after a certain time, the one-shot 13 will switch the trigger 14, translate the trigger 15 to "0" and will go to the second input of the circuit And 18.

Счетчик 23 будет продолжать отсчитывать импульсы, поступающие с квантующего генератора 22 до тех пор, пока не поступит импульс с первого выхода мультиплексора-дешифратора 24. The counter 23 will continue to count the pulses from the quantizing generator 22 until then, until there is a pulse from the first output of the multiplexer-decoder 24.

Этот импульс переведет в начальное состояние триггер 19 и вследствие этого прекратится работа квантующего генератора 22 и счетчика-делителя 23. Кроме того, этот же импульс поступит на временной селектор 17, на другой вход которого поступит сигнал с выхода схемы И 11. This pulse will transfer the trigger 19 to its initial state and, as a result, the operation of the quantizing generator 22 and the counter-divider 23 will cease. In addition, the same pulse will be sent to the time selector 17, the other input of which will receive a signal from the output of circuit 11.

В зависимости от того, на какой из входов временного селектора 17 поступит импульс раньше, будет заряжаться или разряжаться интегратор 21, изменяя тем самым управляющее напряжение на входе квантующего генератора 22 до тех пор, пока не установится выходная частота, при которой импульс с первого выхода дешифратора 24 будет приходить на селектор 17 одновременно с импульсом от второй схемы И 11. Depending on which of the inputs of the temporary selector 17 receives the pulse earlier, the integrator 21 will be charged or discharged, thereby changing the control voltage at the input of the quantizing generator 22 until the output frequency is established at which the pulse from the first output of the decoder 24 will come to the selector 17 simultaneously with the pulse from the second circuit And 11.

После появления импульса на выходе первой схемы И 10 устройство перейдет в первоначальное состояние. Схема работает таким образом до тех пор, пока импульсы в синхрокольцах, работающих по потоку и против него, не сойдутся во времени настолько близко, что импульс с выхода схемы И 10 совпадает по времени с "1" на выходе триггера 20. В этом случае срабатывает схема И 30, которая переведет триггер 27 в состояние, в котором он подготовит к срабатыванию схему И 26 и переведет триггер 28 переключения фазы входного сигнала в противоположное состояние, переключив тем самым переключатели 7 и 8. Как только появится импульс с второго выхода мультиплексора-дешифратора 24, сразу возникает импульс на выходе схемы И 26. Этот импульс, во-первых, пройдя схему ИЛИ 12, поступит на генератор 5, который возбудит пьезопреобразователь 2, и в акустическом канале начнет распространяться импульс против потока, во-вторых, переведет триггер 14 в противоположное состояние и, в-третьих, переключит триггер 15 в "0" и возбудит одновибратор 29, который после небольшой задержки переключит триггер 27 в исходное состояние. Таким образом фаза входного сигнала на входе усилителя-формирователя 9 меняется на 180o при каждом схождении колец.After the appearance of the pulse at the output of the first circuit And 10, the device will switch to its original state. The circuit works in such a way until the pulses in the synchro-rings working along the flow and against it converge in time so close that the pulse from the output of circuit I 10 coincides in time with "1" at the output of trigger 20. In this case, it works circuit And 30, which will switch trigger 27 to the state in which it will prepare circuit 26 to trigger and switch trigger 28 to switch the phase of the input signal to the opposite state, thereby switching switches 7 and 8. As soon as a pulse appears from the second output of the decryption multiplexer of the torus 24, an impulse immediately arises at the output of the And 26 circuit. This impulse, firstly, passing through the OR 12 circuit, will go to the generator 5, which will excite the piezoelectric transducer 2, and an impulse against the flow will begin to propagate in the acoustic channel, and secondly, it will trigger 14 to the opposite state and, thirdly, will switch the trigger 15 to “0” and excite the one-shot 29, which after a short delay will switch the trigger 27 to its original state. Thus, the phase of the input signal at the input of the amplifier-former 9 changes by 180 o at each convergence of the rings.

На этом переходный режим оканчивается, и схема вновь работает по вышеописанному порядку. Отметим, что в этот момент в акустическом канале в направлении против потока распространяются два акустических импульса (излученные до переходного режима и во время него). Но из-за переключения триггера 14 во время переходного режима на работу синхрокольца "по потоку", первый по времени импульс "против потока" будет заблокирован и не попадет на фазорасщепитель 6 и далее на усилитель-формирователь 9. At this transition mode ends, and the circuit again works in the above order. Note that at this moment two acoustic pulses (emitted before and during the transitional regime) propagate in the acoustic channel in the opposite direction to the flow. But due to the switching of the trigger 14 during the transition mode to the synchronous ring operation “upstream”, the first time “upstream” pulse will be blocked and will not get to the phase splitter 6 and then to the amplifier-former 9.

Итак, в предлагаемом устройстве при каждом схождении импульсов синхроколец зондирование потока измеряемой среды в кольце, работающем против потока, произойдет через время, прошедшее до появления сигнала на втором выходе мультиплексора-дешифратора 24, которое устанавливается задатчиком 25 программы в зависимости от заданных величин T3 или K или числе периодов m квантующего генератора 22.So, in the proposed device, at each convergence of the pulses of the synchro rings, the sensing of the measured medium flow in the ring working against the flow will occur after the time elapsed before the signal at the second output of the multiplexer-decoder 24, which is set by the program master 25 depending on the specified values of T 3 or K or the number of periods m of the quantizing generator 22.

Конфигурация мультиплексора-дешифратора 24 не раскрывается, так как она зависит от конкретных конструктивных особенностей устройства, его назначение
формирование необходимых временных интервалов для функционирования устройства в зависимости от T3 и K. Задатчик 25 программы в простейшем случае - обычный переключатель, коммутирующий входы мультиплексора. Кроме того, могут быть использованы выносной микропроцессорный комплекс для расчета и установки T3, использующий информацию о T1, T2, ΔFи, и вход управления D.The configuration of the multiplexer-decoder 24 is not disclosed, since it depends on the specific design features of the device, its purpose
the formation of the necessary time intervals for the operation of the device depending on T 3 and K. The program maker 25 in the simplest case is a conventional switch that commutates the inputs of the multiplexer. In addition, a remote microprocessor complex can be used to calculate and install T 3 using information about T 1 , T 2 , ΔF and , and the control input D.

Для придания измерительному устройству свойств фазонечувствительности после каждого законченного цикла измерения (схождения синхроколец) необходимо изменять фазу входного сигнала на 180o. Тогда в двух соседних циклах точки привязки к логическим схемам будут f и f + 180o, а так как циклы многократно повторяются, то усредненное значение точки привязки будет f + 90o и устройством приобретаются средства нечувствительности результатов измерения к полярности импульса возбуждающего пьезоизлучателя. Отпадает необходимость в соблюдении дозировки соединительной линии.To give the measuring device phase-sensitivity properties after each completed measurement cycle (convergence of the synchro-rings), it is necessary to change the phase of the input signal by 180 o . Then, in two adjacent cycles, the attachment points to the logic circuits will be f and f + 180 o , and since the cycles are repeated many times, the average value of the attachment point will be f + 90 o and the device acquires the means of insensitivity of the measurement results to the pulse polarity of the exciting piezo emitter. There is no need to comply with the dosage of the connecting line.

Кроме того, при передаче сигнала от измерительного устройства к пьезопреобразователю из-за неточного согласования входного сопротивления с линией передачи, что практически всегда сопровождает передачу видеоимпульса из-за его слишком крутых фронтов, в линии связи возникают отражения, искажающие импульс возбуждения электроакустического преобразователя. В этом случае искажению подвергается одна полуволна акустического сигнала при неискаженной другой. Тогда "поворот" приемного сигнала на 180o также ослабляет влияние искажений как минимум в 2 раза, так как за два соседних цикла результаты усредняются.In addition, when transmitting a signal from a measuring device to a piezoelectric transducer due to inaccurate matching of the input impedance with the transmission line, which almost always accompanies the transmission of a video pulse due to its too steep fronts, reflections appear in the communication line that distort the excitation pulse of the electro-acoustic transducer. In this case, one half-wave of the acoustic signal is distorted while the other is undistorted. Then the "rotation" of the receiving signal by 180 o also reduces the effect of distortion by at least 2 times, since the results are averaged over two adjacent cycles.

Claims (4)

1. Ультразвуковой способ определения объема продукта, прошедшего через сечение трубопровода, включающий излучение и прием ультразвуковых импульсов по потоку измеряемой среды и против него с образованием в одном канале двух синхроколец, квантование периода синхрокольца n периодами специального генератора, исключение совпадения во времени импульсов обоих синхроколец и вычисление по параметрам синхроколец величины скорости потока, отличающийся тем, что предварительно определяют время прохождения импульсов неизмерительных участков синхроколец и задержку излучения импульса синхрокольца против потока измеряемой среды, величину которой осуществляют на m периодов квантующего генератора, а объем жидкости, прокачиваемой за один период разностной частоты, определяют по формуле
Figure 00000014

где D диаметр трубопровода;
a - угол наклона акустической оси;
K коэффициент гидродинамической поправки, показывающий отклонение средней скорости между излучающими головками от средней скорости в трубопроводе;
L база (расстояние между преобразователями);
Т2 полный период синхрокольца против потока измеряемой среды;
τ3 - время прохождения импульсами синхроколец неизмерительных участков при условии их адекватности;
n число периодов квантующего генератора в периоде Т2, по которым производится синхронизация генератора периодом синхрокольца против потока;
m число периодов квантующего генератора, на которое производится задержка запуска синхрокольца против потока после схождения колец;
v скорость продукта;
с скорость ультразвука в среде,
при этом для масштабирования периода схождения используют задержку излучения импульса синхрокольца.1. An ultrasonic method for determining the volume of a product that has passed through a section of a pipeline, including emitting and receiving ultrasonic pulses along the flow of the measured medium and against it with the formation of two synchro-rings in one channel, quantization of the synchro-ring period n by periods of a special generator, eliminating the coincidence in time of the pulses of both synchro-rings and calculation of the velocity value of the synchro-ring parameters, characterized in that the pulse propagation time of the non-measuring sections of the hrokolets delay and pulse radiation sinhrokoltsa against the flow of the medium, the magnitude of which is carried on the m periods quantizing generator, and the fluid volume pumped in one period of the difference frequency is determined by the formula
Figure 00000014

where D is the diameter of the pipeline;
a is the angle of inclination of the acoustic axis;
K is the coefficient of hydrodynamic correction, showing the deviation of the average speed between the radiating heads from the average speed in the pipeline;
L base (distance between converters);
T 2 full period of the synchro-ring against the flow of the measured medium;
τ 3 is the time taken by the pulses of the synchro-rings of non-measuring sections, provided they are adequate;
n is the number of periods of the quantizing generator in the period T 2 , over which the generator is synchronized by the sync ring period against the flow;
m is the number of periods of the quantizing generator for which the delay in starting the synchro-ring against the flow after the convergence of the rings is made;
v product speed;
with the speed of ultrasound in the medium,
however, to scale the convergence period, a delay of the radiation of the synchro-ring pulse is used. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину задержки излучения импульса синхрокольца против потока подбирают либо для масштабирования, либо для компенсации изменений коэффициента гидродинамической поправки. 2. The method according to claim 1, characterized in that the delay value of the radiation pulse of the synchro-ring against the flow is selected either to scale or to compensate for changes in the coefficient of hydrodynamic correction. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фазу сигнала на входе приемного устройства изменяют на 180o после каждого схождения импульсов синхроколец.3. The method according to claim 1, characterized in that the phase of the signal at the input of the receiving device is changed to 180 o after each convergence of the pulses of the synchro-rings. 4. Устройство для определения объема продукта, содержащее два пьезодатчика, установленные на стенках трубопровода, последовательно соединенные генератор с коммутатором, усилитель-формирователь, первую и вторую схему И, первый триггер, схему ИЛИ, первый и второй одновибраторы, причем генератор через коммутатор подключен к пьезодатчикам, первый триггер первым и вторым выходами соединен соответственно с первыми входами первой и второй схем И, отличающееся тем, что оно содержит третью, четвертую и пятую схему И, второй шестой триггеры, третий одновибратор, временной селектор, квантующий генератор, интегратор, счетчик-делитель, задатчик программы, мультиплектор-дешифратор, фазорасщепитель входного сигнала, первый и второй переключатели, причем выход второй схемы И подключен к первому входу схемы ИЛИ, счетному входу второго триггера, второму входу третьей схемы И и второму входу временного селектора, который через интегратор подключен к первому входу квантующего генератора, подключенного выходом к счетному входу счетчика-делителя, управляющий вход которого соединен с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен с управляющим входом квантующего генератора, к первому входу третьего триггера подключен первый вход временного селектора, третий вход которого соединен с выходом второго одновибратора, подключенного входом к единичному выходу второго триггера и первому входу третьей схемы И, соединенной выходом с вторым входом третьего триггера и вторым входом четвертого триггера, который выходом соединен с первым входом четвертой схемы И, второй вход которой соединен с выходом первой схемы И и третьим входом схемы ИЛИ, а выход четвертой схемы И подключен к первому входу пятого триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего одновибратора, а выход с первым входом пятой схемы И, соединенной выходом с установочным входом второго триггера, входом третьего одновибратора и вторым входом схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу генератора и через первый одновибратор к входу первого триггера, который первым и вторым выходами соединен с коммутатором, причем усилитель-формирователь подключен выходом к вторым входам первой и второй схем И, вход фазорасщепителя подключен к коммутатору, а выходы соответственно к входам первого и второго переключателей, выходы соответственно к входам первого и второго переключателей, выходы которых соединены между собой и с входом усилителя-формирователя, управляющие входы первого и второго переключателей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами шестого триггера, счетный вход которого подключен к выходу пятого триггера, а задатчик программы соединен с мультиплексором-дешифратором, подключенным соответствующим числом входов к выходам счетчика-делителя, первым выходом к первому входу третьего триггера и первому входу временного селектора, вторым выходом к второму входу пятой схемы И, а третьим выходом к первому входу четвертого триггера. 4. A device for determining the volume of the product, containing two piezoelectric sensors mounted on the walls of the pipeline, serially connected to a generator with a switch, an amplifier-driver, a first and second AND circuit, a first trigger, an OR circuit, a first and second one-shot, and the generator is connected via a switch to piezosensors, the first trigger with the first and second outputs is connected respectively to the first inputs of the first and second circuits And, characterized in that it contains a third, fourth and fifth circuit And, the second sixth triggers, third one-shot, time selector, quantizer, integrator, counter-divider, program selector, multiplier-decoder, phase splitter of the input signal, the first and second switches, and the output of the second circuit And is connected to the first input of the OR circuit, the counting input of the second trigger, the second input of the third circuit And and the second input of the temporary selector, which through the integrator is connected to the first input of the quantizing generator, connected by the output to the counting input of the counter-divider, the control input of which is connected to the first the output of the third trigger, the second output of which is connected to the control input of the quantizing generator, the first input of the temporary selector is connected to the first input of the third trigger, the third input of which is connected to the output of the second one-shot connected to the output of the second trigger and the first input of the third circuit And connected to the output with the second input of the third trigger and the second input of the fourth trigger, which is connected to the first input of the fourth circuit AND, the second input of which is connected to the output of the first circuit and the third input of the OR circuit, and the output of the fourth circuit And is connected to the first input of the fifth trigger, the second input of which is connected to the output of the third one-shot, and the output with the first input of the fifth circuit And, connected by the output to the installation input of the second trigger, the input of the third one-shot and the second input OR circuit, the output of which is connected to the input of the generator and through the first one-shot to the input of the first trigger, which is connected by the first and second outputs to the switch, and the amplifier-former is connected by the output to the second inputs of the first th and second circuits And, the input of the phase splitter is connected to the switch, and the outputs, respectively, to the inputs of the first and second switches, the outputs, respectively, to the inputs of the first and second switches, the outputs of which are connected to each other and to the input of the amplifier-former, the control inputs of the first and second switches are connected respectively, with direct and inverse outputs of the sixth flip-flop, the counting input of which is connected to the output of the fifth flip-flop, and the program master is connected to the multiplexer-decoder connected to yuschim number of inputs to the outputs of the counter-divider, a first output to a first input of the third flip-flop and the first input temporary selector, the second output to the second input of the fifth AND gate, and the third output to the first input of the fourth flip-flop.
RU94009453A 1994-03-18 1994-03-18 Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method RU2085858C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94009453A RU2085858C1 (en) 1994-03-18 1994-03-18 Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94009453A RU2085858C1 (en) 1994-03-18 1994-03-18 Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94009453A RU94009453A (en) 1995-11-20
RU2085858C1 true RU2085858C1 (en) 1997-07-27

Family

ID=20153685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94009453A RU2085858C1 (en) 1994-03-18 1994-03-18 Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2085858C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449248C2 (en) * 2005-08-22 2012-04-27 Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк. Ultrasonic flowmeter (versions) and method of measuring flow parameters of fluid medium
RU2600503C2 (en) * 2014-12-11 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Татинтек" Ultrasonic flow meter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 802790, кл. G 01 F 1/66, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР N 922514, кл. G 01 F 1/66, 1982. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449248C2 (en) * 2005-08-22 2012-04-27 Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк. Ultrasonic flowmeter (versions) and method of measuring flow parameters of fluid medium
RU2600503C2 (en) * 2014-12-11 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Татинтек" Ultrasonic flow meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1157935A (en) Ultrasonic flowmeter
US5035147A (en) Method and system for digital measurement of acoustic burst travel time in a fluid medium
JPS58167918A (en) Ultrasonic wave flow speed measuring device
CA1216656A (en) Method and apparatus for measuring fluid flow
US4011753A (en) Method and device for measuring the flow velocity of media by means of ultrasound
US4391150A (en) Electro-acoustic flowmeter
RU2085858C1 (en) Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method
JPH1048009A (en) Ultrasound temperature current meter
JP2000046854A (en) Method and apparatus for measuring velocity of flow of fluid flow
WO2005119182A1 (en) Method of measuring flowrate of fluid and flowrate measurement device
RU2027149C1 (en) Ultrasonic method of measuring speed of flux and device for realization
JP4485641B2 (en) Ultrasonic flow meter
JPS6042405B2 (en) Pulsed ultrasonic Doppler current meter
RU2165085C2 (en) Gear measuring flow velocity of substance
RU2106602C1 (en) Ultrasound flowmeter
SU1465715A2 (en) Hydraulic meter of sound velocity
SU954873A1 (en) Meter of ultrasound speed in liquid
ES336518A1 (en) Improvements in or relating to Apparatuses for Digital Measurement of Distances by Means of Ultrasonic Pulses
JPH1090029A (en) Ultrasonic wave flowmeter
SU1296942A1 (en) Ultrasonic meter of flow velocity
JPH11326561A (en) Method for time measurement and for ultrasonic flow velocity measurement
RU2079815C1 (en) Method of measurement of flow rate of fluid media
JPH0361892B2 (en)
SU734507A1 (en) Single-channel ultrasonic flowmeter
JPH0926341A (en) Ultrasonic flowmeter