CS260193B1 - Device for gaseous or liquid medium's flow direction and speed ultrasonic digital measuring in space - Google Patents

Description

260193 měnič sú umiestnené svojimi stredmi naosiach x, y, z ipravouhlej súradnicovej sú-stavy, v počiatku ktorej je svojím stredomumiestnený štvrtý elektroakustický měnič.

Vnútri priestoru myšleného rovnobežno-stena, ktorého štyri vrcholy sú tvořenéstredmi meničov, umiestnených na osiachx, y, z a v počiatku, je umiestnený piatyelektroakustický měnič, ktorý je spolu sočtvrtým meničom recipročný. Prvý, druhýa třetí měnič sú svorkami spojené so vstup-mi zosilňovačov, štvrtý a piaty měnič súpřipojené cez dvojpólový přepínač riadenýovládačom na vstup štvrtého zosilňovača ana výstup budiaceho obvodu. Výstupy zosilňovačov sú připojené na nu-lovacie vstupy časovačov, ktorých nastavo-vacie vstupy sú spojené s prvým budiacimvýstupom riadiaceho obvodu. Druhý budiacivýstup riadiaceho obvodu je spojený sovstupom budiaceho obvodu a prvý nulovanívýstup riadiaceho obvodu je spojený s po-mocnými nulovacími vstupmi časovačov. Ichvýstupy sú připojené ku hradlovacím vstu-pom počítadiel, ktorých počítacie vstupy súspojené s výstupom generátore impulzovmernej frekvencie.

Pomocné nulovacie vstupy počítadiel súspojené s druhým nulovacím výstupom ria-diaceho obvodu, ktorého synchronizačnývýstup je spojený so synchronizačným vstu-pom jednotky spracovania. Jej údajovévstupy sú spojené s údajovými výstupmipočítadiel a jej údajové výstupy sú spojenéso svorkou informácie o rýchlosti prúdeniaa so svorkou informácie o smere prúdenia.Štartovacia svorka je spojená so startova-cím vstupom riadiaceho obvodu. Výhodou zariadenia pod(a vynálezu jeschopnost bezkontaktného merania prúde-nia v priestore bez použitia mechanicky po-hyblivých súčastí, čím je vylúčená možnostmechanického opotrebenia. V porovnaní sdosiat používanými ultrazvukovými merač-mi pozostáva z menšieho počtu elektroakustických meničov a meranie vyžaduje menšípočet meracích taktov, čím sa meranie u-rýchli. Přitom iba dva meniče sú reciproč-ně, kým zvyšné tri sú prijímacie. Zariade-ním možno merať prúdenie v priestore. Ge-nerováním sférickej ultrazvukovej vlny jevylúčená možnost znosu mimo aktívnej plo-chy přijímacích meničov.

Na priloženom výkrese na obr. 1 je zná-zorněné geometrické rozloženie meničov ana obr. 2 je uvedená bloková schéma zapo-jenía elektronických obvodov merača.

Ako je znázorněné na obr. 1, prvý elek-troakustický měnič 1 je umiestnený svójímstredom na x-ovej súradnej osi 6, druhýelektroakustický měnič 2 na y-ovej súrad-nej osi 7 a třetí elektroakustický měnič 3na z-ovej súradnej osi 8. Najvhcdnejší tvarmeničov je gutový, móžu však byť aj tvarugulového vrchlíka, připadne i kvázibodové,t. j. s rovinnou aktívnou plochou technicky zanedbatelných rozmerov voči vzájomnýmvzdialenostiam meničov.

Prvý recipročný 'měnič 4 je umiestnený vpočiatku súradnicovej sústavy a druhý re-cipročný měnič 5 v priestore myšlenéhorovnoběžnostěne, v ktorého vrcholoch súmeniče 1, 2, 4, 3. Meniče móžu pracovat naprincipe elektrcstatickom, píezoelektrickomaleho magnetostrikčnom. Svorkami 39, 31,32, 33, 34 je meracia sonda připojená k e-lektronickému obvodu merača.

Meniče 1, 2, 3 sú připojené ku zodpove-dajúcim vstupom prvého zosilňovača 9,druhého zosilňovača 10 a tretieho zosilňo-vača 11. Recipročně meniče 4, 5 sú cezdvojpólový přepínač 14 připojené na štvrtýzosilňovač 12 a na budiaci obvod 13. Pře-pínáme móže byť bezkontaktně. Přepínač 14je ovládaný ovládačom 16, ktorý je budenýz výstupu riadiaceho obvodu 21 so starto-vacím vstupom 13. Prvý časovač 17, druhýčasovač 18, třetí časovač 19 a štvrtý časo-vač 20 sú bistabilné preklápacie obvody,spojené s riadiacim obvodoin 21 a so zod-povedajúcimi výstupmi zosilňovačov 9, 10,11.

Na hradlov-acie vstupy prvého počítadla22, druhého počítadla 23, tretieho počítadla24 a štvrtého počítadla 23 sú připojenézodpovedajúce výstupy časovačov 17, 13, 19,20. Na počítacie vstupy počítadiel 22, 23,24, 25 je přivedený výstup z generátore im-pulzov mernej frekvencie 26 a na ich nu-lovacie vstupy je připojený výstup riadia-ceho obvodu 21. Na údajové vstupy jednot-ky spracovania 27 sú připojené údajovévýstupy počítadiel 22, 23, 24 a 23. Na vý-stupných svorkách 28 a 29 jednotky spra-covania 27 sú informácie o smere a rých-losti prúdenia. Činnost zariadenia je nasledovná: Přivedením štartovacieho impulzu nastartovací vstup 15 sa spustí prvý takt me-rania. Riadiaci obvod 21 spustí budiaci ob-vod 13, ten vybudí druhý recipročný měnič5, ktorý vyšle sférická impulznú ultrazvu-ková vlnu. Súčasne riadiaci obvod 21 vybudínastavovacie vstupy časovačov 17, 13, 19,20, na výstupoch ktorých sa objavia časovéšírkovo modulované měrné impulzy. Počasich trvania prechádzajú impulzy z generá-tore impulzov mernej frekvencie 26 na po-čítacie vstupy počítadiel 22, 23, 24, 25. Pridopade čela ultrazvukovej sférickej impulz-nej vlny na aktivně povrchy meničov 1, 2,3, 4 tieto vybudia zosilňovače 9, 10, 11, 12.Na ich výstupoch sa objavia impulzné sig-nály, ktoré preklopia časovače 17, 10, 19,20 do východiskovej polohy. Tým sa ukončípočítanie impulzov mernej frekvencie v po-čítadlách 22, 23, 24, 25.

Po ukončení merania v prvom takte ria- diaci obvod vyšle riadiace signály na pře- nos čísel z počítadiel 22, 23, 24, 23 do pa- máti jednotky spracovania 27, potem signá- ly na vynulovanie počítadiel 22, 23, 24, 25

Claims (1)

1. 260193 a tiež na vynulovanie časovačov 17, 18, 19,20 pře případ, že by z nějakých důvodovnedošlo pc· ukončení merania· k vynulovaniuniektorého. Riadiaci obvod 21 přepne cezovládač 16 přepínač 14 do druhéj polohy,v ktorej si recipročně meniče 4, 5 vymeniafunkcie. Riadiaci obvod 21 spustí automaticky dru-hý takt merania, ktorý prebieha rovnakoako prvý s tým rozdielom, že obsahy počí-tá dlel 22, 23, 24, 23 sa přepíšu do iných pa-maťových miest jednotky spracovania 27.Po ukončení druhého taktu iprebehne vy-hodnotenie údajov. Jednotka spracovania27 pódia zadaného algoritmu vypočítá směra rýchlosť prúdenia média. Spracováva pritom čísla získané v počítadlách 22, 23, 24,23 počas oboch taktov merania. Čísla re-prezentujú doby šírenia ultrazvuku v prú-diacom prostředí. Využitím všetkých nameraných čísel jed- notka spracovania 27 vypočítá rýchlosť prú-denia, která sa objaví na svorke 28 a směrprúdenia, dostupný n,a svorke 29. Popísané rozloženie meničov a příslušnýelektronický obvod umožňuje velmi jedno-duchým spósobom zmeniť popísaný meračprúdenia média na merač súradníc polohydruhého recipročného meniča 5, ak sa ten-to upraví na pohyblivý a spojí sa s objek-tom, polohu ktorého třeba merať. Přitomalgoritmus výpočtu súradníc umožňuje úpl-né korigovat’ vplyv zmien parametrov médiaskalárneho charakteru, napr. teploty. Privyužití oboch taktov merania je možné za-viesť i korekciu vplyvu prúdenia média akovektora, parametre ktorého sa vypočítají! zúdajov prvého a druhého taktu merania.Docieli sa tým vyššia presnesť merania. Zariadenie podlá vynálezu je možné vy-užit v meteorologii, hydrologii, vojenskejtechnike, robotike a inde. PREDMET Zariadenie na ultrazvukové číslicové mc-ranie směru a rýchlosti prúdenia plynnéhoalebo kvapalného média v priestore, pozo-stávajúce zo sondy tvorenej piatimi elek-troakustickými meničmi gulOvého tvaru az elektronického obvodu tvořeného zosil-ňovačmi, časovačmi, počítadlami, generáto-rom impulzov mernej frekvencie, riadiacimobvodom, jednotkou spracovania, budiacimobvodom a prepínačom s ovládačom, vyzna-čujúce sa tým, že prvý, druhý a třetí elek-troakustický přijímací měnič (1, 2, 3) súumiestnené svojimi stredmi na osiach (6,7, 8) pravouhlej súradnicovej sústavy, vpočiatku ktorej je svojím stredom umiest-nený štvrtý elektroakustický měnič (4j avnútri priestoru myšleného rovnoběžnostě-ne, ktorého štyri vrcholy sú tvořené stredmimeničov (1, 2, 3, 4), je umicstnený piatyelektroakustický měnič (5), ktorý je spoluso štvrtým meničom (4) recipročný, pričomprvý, druhý a třetí měnič (1, 2, 3) sú svor-kami (30, 31, 32) spojené so vstupmi zosil-ňovačov (9, 10, 11), štvrtý a piaty měnič(4, 5) sú svorkami (33, 34) připojené cezdvojpólový přepínač (14), riadený cvláda-čom (16), na' vstup zosilňovača (12) a navýstup budiaceho obvodu (13), výstupy zo- VYNÁLEZU silňovačov (9, 10, 11, 12) sú připojené nanulovacie vstupy časovačov (17, 18, 1.9, 20),nastavovacie vstupy ktorých sú spojené sprvým budiacim výstupom riadiaceho ob-vodu (21), ktorého druhý budiaci výstupje spojený so vstupem budiaceho obvodu (13) a prvý nulovací výstup riadiaceho ob-vodu (21) je spojený s pomocnými malova-cími vstupmi časovačov (17, 18, 19, 20),ktorých výstupy sú připojené ku hradlova-cím vstupom počítadiel (22, 23, 24, 25),ktorých počítacie vstupy sú spojené s vý-stupom generátoru impulzov mernej frek-vencie (26), pomocné nulovacie vstupy po-čítadiel (22, 23, 24, 25) sú spojené s druhýmnulovacím výstupom riadiaceho ' obvodu(21), ktorého synchronizačný výstup je spo-jený so synchronizačným vstupmi jednotkyspracovania (27), ktorej údajové vstupy súspojené s údajovými výstupmi počítadiel(22, 23, 24, 25) a údajové výstupy jednotkyspracovania (27) sú spojené so svorkou(28) informácie o rýchlosti prúdenia a sosvorkou (29) informácie o smere prúdeniamédia, pričom svorka (15) je spojená sostartovacím vstupom riadiaceho obvodu(21). 1 list výkresov