EA030111B1 - Ultrasonic gas flow meter - Google Patents

Ultrasonic gas flow meter Download PDF

Info

Publication number
EA030111B1
EA030111B1 EA201600514A EA201600514A EA030111B1 EA 030111 B1 EA030111 B1 EA 030111B1 EA 201600514 A EA201600514 A EA 201600514A EA 201600514 A EA201600514 A EA 201600514A EA 030111 B1 EA030111 B1 EA 030111B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
input
output
time interval
comparator
signal
Prior art date
Application number
EA201600514A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201600514A1 (en
Inventor
Николай Николаевич Дедович
Анатолий Филиппович Романов
Владимир Николаевич Ануфриев
Original Assignee
Научно-Исследовательское Учреждение "Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н. Севченко" Белорусского Государственного Университета (Ниипфп Им. А.Н. Севченко Бгу)
Иностранное общество с ограниченной ответственностью "РУСБЕЛГАЗ"
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 Научно-Исследовательское Учреждение "Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н. Севченко" Белорусского Государственного Университета (Ниипфп Им. А.Н. Севченко Бгу), Иностранное общество с ограниченной ответственностью "РУСБЕЛГАЗ" filed Critical Научно-Исследовательское Учреждение "Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н. Севченко" Белорусского Государственного Университета (Ниипфп Им. А.Н. Севченко Бгу)
Priority to EA201600514A priority Critical patent/EA030111B1/en
Publication of EA201600514A1 publication Critical patent/EA201600514A1/en
Publication of EA030111B1 publication Critical patent/EA030111B1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The proposed invention is related to measurement equipment and can be used for measurement of gas consumption in industry and in the housing and public services sector. The instrument comprises a primary flow rate transducer with two receiving and emitting electroacoustic transducers, an input switching device, an amplifier, an amplitude-time selector, a sounding signal shaper, a coarse counting meter, an interpolation circuit, a subtraction circuit, a dynamic averaging unit, a clock-pulse generator, a time interval former, and a calculator. The receiving and emitting electroacoustic transducers are connected to the sounding signal shaper and to the amplifier that is connected to the coarse counting meter, the interpolation circuit, the subtraction circuit. The first output of the time interval former is connected to the input of the sounding signal shaper and the first input of the coarse counting meter, its second output is connected to the switching device input, the third output is connected to the second input of the interpolation circuit, the fourth output is connected to the calculator input, the calculator output being the output of the device. The clock-pulse generator is connected to the time interval former and to the inputs of the coarse counting meter and of the interpolation circuit. It comprises a window comparator, a measurement switch and a multi-threshold comparator. The input of the window comparator is connected to the amplifier and its output is connected to the time interval former. The second input of the multi-threshold comparator is connected to the dynamic averaging unit, the second input of the multi-threshold comparator is connected to the second output of the time interval former. The first output is connected to the second input of the measurement switch, the output of which is connected to the input of the dynamic averaging unit, the second output of the multi-threshold comparator is connected to the third input of the time interval former, and the third output is connected to the second input of the dynamic averaging unit.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУDESCRIPTION OF THE INVENTION TO THE EURASIAN PATENT

(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.06.29(45) Date of publication and issuance of the patent 2018.06.29

(21) Номер заявки(21) Application Number

201600514201600514

(22) Дата подачи заявки 2016.06.20(22) The application date is 2016.06.20

(51) Ιπί. С1. С01Р1/66 (2006.01)(51) Ιπί. C1. C01P1 / 66 (2006.01)

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК ГАЗА(54) ULTRASONIC FLOW METER GAS COUNTER

(43) 2017.12.29(43) 2017.12.29

(96) 2016/ЕА/0039 (ΒΥ) 2016.06.20 (71)(73) Заявитель и патентовладелец:(96) 2016 / EA / 0039 (ΒΥ) 2016.06.20 (71) (73) Applicant and patent holder:

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н.SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTION "INSTITUTE OF APPLIED PHYSICAL PROBLEMS NAMED AFTER AN

СЕВЧЕНКО"БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА (НИИПФП ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ); ИНОСТРАННОЕ ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙSEVCHENKO "OF THE BELARUSIAN STATE UNIVERSITY (NIIPPP NAMED AFTER A.N. SEVCHENKO BSU); FOREIGN SOCIETY OF LIMITED

ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "РУСБЕЛГАЗ" (ΒΥ)RESPONSIBILITY "RUSBELGAZ" (ΒΥ)

(72) Изобретатель:(72) Inventor:

Дедович Николай Николаевич, Романов Анатолий Филиппович (ΒΥ), Ануфриев Владимир Николаевич (Κϋ)Dedovich Nikolay Nikolaevich, Romanov Anatoly Filippovich (ΒΥ), Anufriev Vladimir Nikolaevich ()

(74) Представитель:(74) Representative:

Манилов Ю.Я. (ΒΥ)Yu.Y. Manilov (ΒΥ)

(56) ΒΥ-υ-5266(56) ΒΥ-υ-5266

ЕА-А1-200900439EA-A1-200900439

Ки-С1-2353905Ki-C1-2353905

4Р-А-862176774P-A-86217677

030111 Β1030111 Β1

030111 Β1030111 Β1

(57) Предлагаемое решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газа в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Прибор содержит первичный преобразователь расхода с двумя приемоизлучающими электроакустическими преобразователями, входной коммутатор, усилитель, амплитудновременной селектор, формирователь зондирующего сигнала, счетчик грубого отсчета, схему интерполяции, схему вычитания, блок динамического усреднения, тактовый генератор, формирователь временных интервалов и вычислитель. Приемоизлучающие электроакустические преобразователи соединены с формирователем зондирующего сигнала и усилителем, соединенным со счетчиком грубого отсчета, схемой интерполяции и схемой вычитания. Формирователь временных интервалов первым выходом соединен с входом формирователя зондирующего сигнала и первым входом счетчика грубого отсчета, вторым выходом соединен с входом коммутатора, третий выход соединен со вторым входом схемы интерполяции, четвертый выход соединен с входом вычислителя, выход которого является выходом устройства. Тактовый генератор соединен с формирователем временных интервалов, входами счетчика грубого отсчета и схемы интерполяции. Он содержит оконный компаратор, коммутатор измерений и мультипороговый компаратор. Вход оконного компаратора соединен с усилителем, а выход - с формирователем временных интервалов. Первые входы коммутатора измерений и мультипорогового компаратора соединены с выходом схемы вычитания. Второй вход мультипорогового компаратора соединен с блоком динамического усреднения, третий вход мультипорогового компаратора соединен со вторым выходом формирователя временных интервалов. Первый выход соединен со вторым входом коммутатора измерений, выход которого соединен с входом блока динамического усреднения, второй выход мультипорогового компаратора соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, а третий выход соединен со вторым входом блока динамического усреднения.(57) The proposed solution relates to the measurement technique and can be used to measure the gas flow in industry and housing and communal services. The device contains a primary flow transducer with two receiving-emitting electroacoustic transducers, an input switch, an amplifier, an amplitude-time selector, a probing signal driver, a coarse counter, an interpolation circuit, a subtraction circuit, a dynamic averaging unit, a clock generator, a time interval generator, and a calculator. Transmitting electroacoustic transducers are connected to a probing signal driver and an amplifier connected to a coarse counter, an interpolation circuit, and a subtraction circuit. The shaper of the time intervals by the first output is connected to the input of the shaper signal former and the first input of the coarse count counter, the second output is connected to the switch input, the third output is connected to the second input of the interpolation circuit, the fourth output is connected to the device. The clock generator is connected to the time generator, the inputs of the coarse counter and the interpolation circuit. It contains a window comparator, a measurement switch and a multi-threshold comparator. The input of the window comparator is connected to the amplifier, and the output is connected to the driver of the time intervals. The first inputs of the measurement switch and the multi-threshold comparator are connected to the output of the subtraction circuit. The second input of the multi-threshold comparator is connected to the dynamic averaging unit, the third input of the multi-threshold comparator is connected to the second output of the time interval generator. The first output is connected to the second input of the measurement switch, the output of which is connected to the input of the dynamic averaging unit, the second output of the multi-threshold comparator is connected to the third input of the time interval generator, and the third output is connected to the second input of the dynamic averaging unit.

030111030111

Предлагаемое решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газа в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.The proposed solution relates to the measurement technique and can be used to measure gas consumption in industry and housing and communal services.

Известен ультразвуковой счетчик газа [1], содержащий первичный преобразователь расхода, формирователь зондирующих сигналов, коммутатор аналоговых сигналов, генератор тактовых импульсов, усилитель, измерительный счетчик, формирователь цифрового сигнала, блок формирования временной диаграммы, схему вычитания кодов, умножитель кодов, память коэффициентов, накапливающий сумматор, схему модификации кодов, схему сравнения кодов, компаратор и триггер.Known ultrasonic gas meter [1], containing a primary flow transducer, driver of the probing signals, switch analog signals, clock pulse generator, amplifier, measuring counter, driver of the digital signal, block the formation of a timing diagram, circuit subtraction codes, multiplier codes, memory coefficients, accumulating adder, code modification scheme, code comparison scheme, comparator and trigger.

Недостатком данного решения является то, что поддержание постоянного уровня сигнала на выходе приемных датчиков осуществляется за счет изменения амплитуды зондирующих сигналов, причем регулировка осуществляется по результатам оценки принятого сигнала только на следующем такте измерения, а амплитуда сигнала на выходе приемных датчиков опосредованно связана с амплитудой зондирующего сигнала. Известно, что при больших скоростях потока существенное увеличение флуктуации принимаемого сигнала вызывается за счет их рассеяния на турбулентных вихрях потока, что в особенности относится к газовым потокам, имеющим малую кинематическую вязкость. Причем изменения амплитуды сигнала при зондировании как по потоку, так и против потока, могут составлять два и более раз. При больших скоростях потока данное решение не позволяет оперативно следить за изменением принимаемого сигнала, что может приводить к сбоям и ошибкам в регистрации и измерении параметров сигнала или к необоснованным регулировкам при случайных флуктуациях сигнала.The disadvantage of this solution is that maintaining a constant signal level at the output of the receiving sensors is carried out by changing the amplitude of the probing signals, and the adjustment is carried out based on the results of evaluating the received signal only at the next measurement cycle, and the amplitude of the signal at the output of the receiving sensors is indirectly related to the amplitude of the probing signal . It is known that at high flow velocities a significant increase in fluctuations of the received signal is caused due to their scattering on turbulent flow vortices, which is especially true for gas flows with low kinematic viscosity. Moreover, changes in the amplitude of the signal during sounding both downstream and upstream may be two or more times. At high flow rates, this solution does not allow for an on-line monitoring of changes in the received signal, which can lead to failures and errors in recording and measuring signal parameters or to unreasonable adjustments in case of random signal fluctuations.

Наиболее близким техническим решением является ультразвуковой расходомер [2], содержащий измерительный участок с приемопередающими электроакустическими преобразователями, входной коммутатор, формирователь зондирующего сигнала, усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ), амплитудно-временной селектор, счетчик грубого отсчета, схему интерполяции, блок динамического усреднения, тактовый генератор, формирователь временных интервалов и вычислитель.The closest technical solution is an ultrasonic flow meter [2], which contains a measuring section with transceiver electroacoustic transducers, an input switch, a probing signal generator, an amplifier with automatic gain control (AGC), amplitude-time selector, a coarse count counter, an interpolation circuit, a dynamic averaging block , clock generator, time generator and calculator.

Счетчик работает следующим образом. Измерения выполняются в два такта: при зондировании по потоку и против потока измеряемой среды. Входной коммутатор обеспечивает передачу/прием сигналов соответствующего электроакустического преобразователя (ЭАП) первичного преобразователя расхода. В начале такта измерения на схему формирователя зондирующего сигнала с первого выхода формирователя временных интервалов поступает сигнал запуска зондирования, который управляет формированием зондирующего сигнала, а на входной коммутатор со второго выхода формирователя временных интервалов поступает сигнал разрешения зондирования. По концу сигнала запуска зондирования на выходе формирователя зондирующего сигнала формируется зондирующий сигнал и одновременно разрешается работа счетчика грубого отсчета. Прошедший через измеряемую среду сигнал через входной коммутатор подается на вход усилителя с АРУ и после усиления поступает на амплитудно-временной селектор, который содержит компараторы контроля уровня сигнала. При превышении амплитуды колебания в принятом сигнале заданного порогового уровня это колебание выделяется как рабочий импульс сигнала. В момент перехода отрицательного фронта рабочего импульса через ноль запускается преобразование временного интервала в напряжение. Интервал преобразования завершается по фронту импульса эталонной частоты с тактового генератора. Количество эталонных импульсов от заднего фронта сигнала запуска зондирования до конца преобразования временного интервала в напряжение фиксируется счетчиком грубого отсчета как код грубого отсчета временного интервала. С помощью схемы интерполяции производится преобразование в код временного интервала, сформированного амплитудно-временным селектором в пределах периода частоты эталонного тактового генератора. С выхода схемы интерполяции значение кода поступает в блок динамического усреднения. Для уменьшения влияния внешних факторов и повышения стабильности измерений в схеме интерполяции осуществляется калибровка измерителя по длительности периода эталонного такта. Коды с выходов блока динамического усреднения и счетчика грубого измерения поступают в вычислитель, который формирует код времени распространения сигнала в канале измерения и выполняет расчет параметров потока. Работа всех узлов устройства синхронизируется сигналами с выходов формирователя временных интервалов.The counter works as follows. Measurements are performed in two cycles: when probing downstream and against the flow of the medium being measured. The input switch provides the transmission / reception of signals from the corresponding electroacoustic converter (EAF) of the primary flow converter. At the beginning of the measurement cycle, a probe start signal is received from the first output of the time slot shaper to the probe shaper circuit, which triggers the formation of the probe signal, and the probe switch signal is sent to the input switch from the second shaper slot output. At the end of the probe trigger signal, a probe signal is generated at the output of the probe signal conditioner and, at the same time, the coarse-count counter is enabled. The signal passed through the measured medium through the input switch is fed to the input of the amplifier with AGC and, after amplification, goes to the amplitude-time selector, which contains comparators to control the signal level. When the amplitude of the oscillation in the received signal exceeds a predetermined threshold level, this oscillation is singled out as a working pulse of the signal. At the moment of transition of the negative front of the working pulse through zero, the time interval is converted into voltage. The conversion interval ends at the pulse edge of the reference frequency from the clock generator. The number of reference pulses from the trailing edge of the sensing trigger signal to the end of the time-to-voltage conversion is fixed by the coarse-count counter as a coarse-reading code of the time interval. With the help of an interpolation scheme, the time interval formed by the amplitude-time selector within the frequency period of the reference clock generator is converted into a code. From the output of the interpolation scheme, the code value enters the dynamic averaging block. To reduce the influence of external factors and increase the stability of measurements in the interpolation scheme, the meter is calibrated according to the duration of the reference clock period. Codes from the outputs of the dynamic averaging unit and the coarse measurement counter are fed to the transmitter, which generates the code for the propagation time of the signal in the measurement channel and calculates the flow parameters. The operation of all the nodes of the device is synchronized by signals from the outputs of the time interval generator.

Недостатком данного устройства является то, что несмотря на наличие усилителя с АРУ возможны некорректные измерения времени распространения зондирующего сигнала в случаях, когда происходит резкое изменение скорости потока при достаточно больших скоростях потока газа или при наличии помех в канале измерения. Эти факторы приводят к большим изменениям амплитуды принимаемого сигнала или появлению ложных сигналов, которые не могут быть оперативно учтены и скомпенсированы. Изменение амплитуды принимаемого сигнала в больших пределах или появление дополнительных помеховых сигналов приводит к тому, что определение рабочего импульса по превышению порога достигается для разных импульсов при зондировании по потоку и против потока или рабочий импульс вообще не может быть определен. В этом случае происходит сбой в работе счетчика или искажаются временные параметры измеряемого потока и, следовательно, увеличивается погрешность измерений. Это обстоятельство не позволяет обеспечить работу устройства при резких изменениях скорости потока, что ограничивает динамический диапазон измерений.The disadvantage of this device is that despite the presence of an amplifier with AGC, incorrect measurements of the propagation time of the probing signal are possible in cases when there is an abrupt change in the flow velocity at sufficiently high gas flow rates or in the presence of interference in the measurement channel. These factors lead to large changes in the amplitude of the received signal or the appearance of spurious signals that cannot be promptly taken into account and compensated. A change in the amplitude of the received signal within large limits or the appearance of additional interfering signals leads to the fact that the determination of the working impulse by exceeding the threshold is achieved for different impulses during sounding and against flow, or the working impulse cannot be detected at all. In this case, the meter fails or the temporal parameters of the measured flow are distorted and, consequently, the measurement error increases. This circumstance does not allow the device to operate with abrupt changes in the flow velocity, which limits the dynamic range of measurements.

Настоящим предложением решается задача увеличения помехоустойчивости измерения расхода и обеспечения измерений быстроизменяющихся потоков при сверхнизком энергопотреблении.This proposal solves the problem of increasing the noise immunity of flow measurement and ensuring the measurement of rapidly changing flows with ultra-low power consumption.

- 1 030111- 1 030111

Для решения поставленной задачи предложен ультразвуковой расходомер-счетчик газа, содержащий первичный преобразователь расхода с двумя приемоизлучающими электроакустическими преобразователями (ЭАП), входной коммутатор, усилитель, амплитудно-временной селектор, формирователь зондирующего сигнала, счетчик грубого отсчета, схему интерполяции, схему вычитания, блок динамического усреднения, тактовый генератор, формирователь временных интервалов и вычислитель, причем входы/выходы приемоизлучающих электроакустических преобразователей первичного преобразователя расхода через входной коммутатор соединены с выходом формирователя зондирующего сигнала и входом усилителя, выход которого соединен с амплитудно-временным селектором, выход которого соединен с первыми входами счетчика грубого отсчета и схемы интерполяции, выходы которых соединены с входами схемы вычитания, выход которой соединен с первым входом блока динамического усреднения, кроме того первый выход формирователя временных интервалов соединен с входом формирователя зондирующего сигнала и вторым входом счетчика грубого отсчета, второй выход соединен с входом коммутатора, третий выход соединен со вторым входом схемы интерполяции, четвертый выход соединен с входом вычислителя, выход которого является выходом устройства, а выход тактового генератора соединен с первым входом формирователя временных интервалов, третьими входами счетчика грубого отсчета и схемы интерполяции. Дополнительно ультразвуковой расходомер-счетчик газа содержит оконный компаратор, коммутатор измерений и мультипороговый компаратор, причем вход оконного компаратора соединен с выходом усилителя, а выход соединен со вторым входом формирователя временных интервалов, первые входы коммутатора измерений и мультипорогового компаратора соединены с выходом схемы вычитания, второй вход мультипорогового компаратора соединен с выходом блока динамического усреднения, третий вход соединен со вторым выходом формирователя временных интервалов, а первый выход соединен со вторым входом коммутатора измерений, выход которого соединен с входом блока динамического усреднения, второй выход мультипорогового компаратора соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, а третий выход соединен со вторым входом блока динамического усреднения.To solve this problem, an ultrasonic gas flow meter is proposed, containing a primary flow transducer with two transceiving electroacoustic transducers (EAP), an input switch, an amplifier, an amplitude-time selector, a probing signal shaper, a coarse counter, an interpolation circuit, a subtraction circuit, a dynamic block averaging, clock generator, time generator, and calculator, with the inputs / outputs of the receiving-emitting electroacoustic converter primary flow converter through the input switch connected to the output of the shaper of the probing signal and the input of the amplifier, the output of which is connected to the amplitude-time selector, the output of which is connected to the first inputs of the coarse counter and interpolation circuit, the outputs of which are connected to the inputs of the subtraction circuit, the output of which is connected with the first input of the dynamic averaging unit, in addition the first output of the time interval former is connected to the input of the probe shaper signal and the second input coarse counter, the second output is connected to the input of the switch, the third output is connected to the second input of the interpolation circuit, the fourth output is connected to the input of the calculator, the output of which is the output of the device, and the clock generator output is connected to the first input of the time interval former, the third inputs of the coarse count counter and interpolation schemes. Additionally, the ultrasonic gas flow meter includes a window comparator, a measurement switch and a multi-threshold comparator, the window comparator input is connected to the amplifier output, and the output is connected to the second input of the time interval former, the first inputs of the measurement switch and the multi-threshold comparator are connected to the output of the subtraction circuit, the second input multi-threshold comparator is connected to the output of the dynamic averaging unit, the third input is connected to the second output of the time interval generator c, and the first output is connected to the second input of the measurement switch, the output of which is connected to the input of the dynamic averaging unit, the second output of the multi-threshold comparator is connected to the third input of the time interval former, and the third output is connected to the second input of the dynamic averaging block.

Задача решается введением в ультразвуковой расходомер оконного компаратора, коммутатора измерений и мультипорогового компаратора. Наличие оконного компаратора позволяет за счет изменения амплитуды зондирующего сигнала поддерживать уровень принимаемого сигнала в пределах заданного рабочего окна. Мультипороговый компаратор проводит контроль результата отклонения измеренных временных интервалов по и против потока от их средних значений. Величина отклонения по каждому направлению сравнивается с установленными порогами и по результатам сравнения проводятся дальнейшие операции с полученными измерениями. При больших превышениях отклонения только по одному направлению, что соответствует измерениям, проведенным по разным рабочим импульсам при зондировании по потоку и против потока или при переходе на измерения по другому импульсу, проводится блокирование прохождения измерений через коммутатор измерений и их дальнейшее участие в расчетах. Отклонения, превышающие определенный средний уровень и имеющие разный знак, формируют сигналы управления в формирователь временных интервалов для изменения (увеличения) частоты измерений и в блок динамического усреднения для уменьшения постоянной усреднения параметров в зависимости от скорости изменения расхода, что увеличивает точность измерения быстро изменяющихся потоков. Наличие механизма контроля измерений повышает помехоустойчивость измерений и их достоверность. Механизм адаптивного изменения частоты измерений и постоянной усреднения обеспечивает высокую точность измерения быстропеременных потоков при сохранении низкого общего уровня энергопотребления, что особенно актуально для бытовых счетчиков газа, которые должны работать без замены батареи в течение всего межповерочного интервала.The problem is solved by introducing a window comparator, a measurement switch and a multi-threshold comparator into the ultrasonic flow meter. The presence of a window comparator allows, by changing the amplitude of the probing signal, to maintain the level of the received signal within a predetermined working window. A multi-threshold comparator monitors the result of the deviation of the measured time intervals along and against the flow from their average values. The magnitude of the deviation in each direction is compared with the established thresholds and by the results of the comparison, further operations are carried out with the measurements obtained. For large excursions, only in one direction, which corresponds to measurements taken on different working pulses when sounding downstream and downstream or when switching to measurements on another pulse, blocking the passage of measurements through the measurement switchboard and their further participation in the calculations is carried out. Deviations exceeding a certain average level and having a different sign generate control signals in the time interval generator for changing (increasing) the measurement frequency and in the dynamic averaging unit to reduce the constant averaging of parameters depending on the rate of change of flow, which increases the measurement accuracy of rapidly changing flows. The presence of a measurement control mechanism increases the noise immunity of measurements and their reliability. The mechanism of adaptive changes in the measurement frequency and constant averaging provides high accuracy in measuring fast-variable flows while maintaining a low overall energy consumption, which is especially important for household gas meters, which should work without changing the battery during the entire calibration interval.

Сущность предлагаемого решения проиллюстрирована блок-схемой ультразвукового расходомерасчетчика (фиг. 1).The essence of the proposed solution is illustrated by the block diagram of the ultrasonic flow meter (Fig. 1).

Ультразвуковой расходомер-счетчик содержит первичный преобразователь расхода 1 с комплектом электроакустических преобразователей (ЭАП) (ЭАП1 и ЭАП2), входной коммутатор 2, усилитель 3, амплитудно-временной селектор 4, формирователь 5 зондирующего сигнала, оконный компаратор 6, счетчик 7 грубого отсчета, схему 8 интерполяции, схему 9 вычитания, блок 10 динамического усреднения, тактовый генератор 11, формирователь 12 временных интервалов, вычислитель 13, коммутатор измерений 14 и мультипороговый компаратор 15. Входы/выходы приемоизлучающих электроакустических преобразователей ЭАП1 и ЭАП2 первичного преобразователя расхода 1 через входной коммутатор 2 соединены с выходом формирователя зондирующего сигнала 5 и входом усилителя 3, выход усилителя соединен с амплитудно-временным селектором 4 и входом оконного компаратора 6, а выход амплитудно-временного селектора соединен с первыми входами счетчика грубого отсчета 7 и схемы интерполяции 8, выходы которых соединены с входами схемы вычитания 9. Первый выход формирователя 12 временных интервалов соединен с входом формирователя зондирующего сигнала 5 и вторым входом счетчика грубого отсчета 7, второй выход формирователя 12 соединен со вторым входом коммутатора 2, третий выход формирователя 12 соединен со вторым входом схемы интерполяции 8, четвертый выход соединен с первым входом вычислителя 13, второй вход которого соединен с выходом блока динамического усреднения 10, а выход которого является выходом устройства. Выход тактового генератора 11 соеди- 2 030111Ultrasonic flow meter contains a primary flow transducer 1 with a set of electro-acoustic transducers (EAP) (EAP1 and EAP2), input switch 2, amplifier 3, amplitude-time selector 4, shaper 5 probe signal, window comparator 6, counter 7 coarse count, circuit 8 interpolations, subtraction circuit 9, dynamic averaging unit 10, clock generator 11, shaper 12 time slots, calculator 13, measurement switch 14 and multi-threshold comparator 15. Receiving-emitting electro-inputs / outputs Busy transducers EAP1 and EAP2 primary flow converter 1 through the input switch 2 is connected to the output of the probing signal conditioner 5 and the input of the amplifier 3, the output of the amplifier is connected to the amplitude-time selector 4 and the input of the window comparator 6, and the output of the amplitude-time selector is connected to the first inputs coarse counter 7 and interpolation circuits 8, the outputs of which are connected to the inputs of the subtraction circuit 9. The first output of the driver 12 time intervals connected to the input of the driver probing the signal 5 and the second input of the coarse count counter 7, the second output of the driver 12 is connected to the second input of the switch 2, the third output of the driver 12 is connected to the second input of the interpolation circuit 8, the fourth output is connected to the first input of the transmitter 13, the second input of which is connected to the output of the dynamic block averaging 10, and the output of which is the output of the device. The output of the clock generator 11 connect - 2 030111

нен с первым входом формирователя 12 временных интервалов, третьими входами счетчика грубого отсчета 7 и схемы интерполяции 8, а выход оконного компаратора 6 соединен со вторым входом формирователя 12 временных интервалов. Первые входы коммутатора измерений 14 и мультипорогового компаратора 15 соединены с выходом схемы вычитания 9, второй вход мультипорогового компаратора 15 соединен с выходом блока динамического усреднения 10, третий вход соединен со вторым выходом формирователя временных интервалов 12, а первый выход соединен со вторым входом коммутатора измерений 14, выход которого соединен с входом блока динамического усреднения 10. Второй выход мультипорогового компаратора 13 соединен с третьим входом формирователя 12 временных интервалов, а третий выход соединен со вторым входом блока динамического усреднения 10.It is connected with the first input of the shaper 12 time intervals, the third inputs of the coarse counter 7 and the interpolation circuit 8, and the output of the window comparator 6 is connected to the second input of the shaper 12 time intervals. The first inputs of the measurement switch 14 and the multi-threshold comparator 15 are connected to the output of the subtraction circuit 9, the second input of the multi-threshold comparator 15 is connected to the output of the dynamic averaging unit 10, the third input is connected to the second output of the time interval former 12, and the first output is connected to the second input of the measurement switch 14 , the output of which is connected to the input of the dynamic averaging unit 10. The second output of the multi-threshold comparator 13 is connected to the third input of the driver 12 time intervals, and the third output with one with a second input of the dynamic averaging unit 10.

Работа ультразвукового расходомера-счетчика состоит из 2 тактов измерения, которые соответствуют двум направлениям ультразвукового зондирования (по потоку измеряемой среды и против потока). Скорость потока ν определяется по разности времен распространения сигнала по потоку Т1 и против потока Т2.The operation of the ultrasonic flow meter counter consists of 2 measurement cycles that correspond to two directions of ultrasonic sounding (along the flow of the medium being measured and against the flow). The flow rate ν is determined by the difference between the propagation times of the signal in flow T 1 and against flow T 2 .

Измеряемый временной интервал при зондировании по потоку Т1 можно представить в видеThe measured time interval during the sounding of the flow T 1 can be represented as

т,=—-—(1)t, = —-- (1)

с + т»соза сc + t ”

При зондировании против потока временной интервал Т2 равенWhen sounding against a stream, the time interval T 2 is equal to

Т2= ---+ ^ + 1; (2)T 2 = --- + ^ + 1; (2)

С-Т*С036Г с ~ST * S036G with ~

где Ь - длина пути ультразвукового сигнала в потоке;where b is the path length of the ultrasonic signal in the stream;

Ь0 - длина пути ультразвукового сигнала в неподвижной среде; с - скорость распространения ультразвука в неподвижной среде; ν - скорость потока;L 0 - ultrasonic signal path length in the stationary medium; c is the velocity of propagation of ultrasound in a stationary medium; ν — flow rate;

11 - постоянная задержка, не связанная с распространением ультразвука в среде, при зондировании по потоку;1 1 - constant delay, not related to the propagation of ultrasound in the medium, when probing downstream;

ί2 - постоянная задержка, не связанная с распространением ультразвука в среде, при зондировании против потока;ί 2 - constant delay, not associated with the propagation of ultrasound in the medium, when probing upstream;

α - угол между направлением потока и направлением распространения ультразвукового сигнала. Учитывая, что ίχ«ί20, и, обозначая Αί=ί2-ίι и 2·ί0=ίι+ί2, после преобразования получаем выражениеα is the angle between the direction of flow and the direction of propagation of the ultrasonic signal. Considering that ί χ «ί 2 = ί 0 , and denoting Αί = ί 2 -ίι and 2 · 0 = ίι + ί 2 , after the transformation we get the expression

для скорости потокаfor flow rate

где Тр = Т2 - Т1, Тс = Т1 + Т2,where Tr = T2 - T1, Tc = T1 + T 2 ,

В = Ь+Ьо - геометрическая база устройства. Объемный расход вычисляется по формулеB = b + b is the geometric base of the device. Volumetric flow is calculated by the formula

где И - диаметр расходомерного участка.where And - the diameter of the flow meter section.

Объем ν0 вычисляется нарастающим итогом в соответствии с выражениемVolume ν 0 is calculated cumulatively in accordance with the expression

= (5)= (5)

где Т12 - интервал между измерениями.where T 12 is the interval between measurements.

Для выполнения всех необходимых измерений и получения значений расхода и объема каждый такт измерения включает пять временных интервалов:To perform all the necessary measurements and obtain the values of flow and volume, each measurement cycle includes five time intervals:

интервал зондирования I! - формирование импульса управления формирователем зондирующего сигнала и импульса зондирования;sensing interval I! - the formation of the control pulse shaper probe signal and pulse sensing;

интервал измерения 12 - измерение времени распространения зондирующего сигнала в первичном преобразователе расхода;measurement interval 1 2 - measurement of the propagation time of the probing signal in the primary flow converter;

интервал калибровки 13 - измерение длительности периода эталонной частоты;calibration interval 1 3 - measurement of the duration of the reference frequency period;

интервал обработки измерений 14 - формирование результирующего значения измеряемого временного интервала и селекция измерений;measurement processing interval 1 4 - formation of the resulting value of the measured time interval and selection of measurements;

интервал вычислений 15 - вычисление значений измеряемых параметров: расхода и объема измеряемой среды.calculation interval 1 5 - calculation of the values of the measured parameters: flow rate and volume of the measured medium.

Следует заметить, что первые четыре интервала измерения выполняются в каждом такте измерения, тогда как интервал вычислений добавляется только после второго такта измерений временных интервалов для вычисления по проведенным измерениям значений расхода и объема газа в соответствии с выражениями (3), (4) и (5).It should be noted that the first four measurement intervals are performed in each measurement cycle, while the calculation interval is added only after the second measurement cycle of time intervals to calculate the gas flow and gas volume measurements made in accordance with expressions (3), (4) and (5) ).

В зависимости от такта измерения с первого выхода формирователя 12 временных интервалов на входной коммутатор 2 поступает сигнал управления, который обеспечивает передачу/прием сигналов на/с соответствующего ЭАП.Depending on the measurement cycle, from the first output of the shaper of 12 time intervals to the input switch 2, a control signal is received, which ensures the transmission / reception of signals to / from the corresponding EAP.

- 3 030111- 3 030111

В каждом такте выполняются следующие процедуры.In each cycle, the following procedures are performed.

В начале первого интервала (Σι) на схему формирователя 5 зондирующего сигнала с первого выхода формирователя 12 временных интервалов поступает сигнал запуска зондирования, который управляет запуском и амплитудой формирователя зондирующего сигнала, а на входной коммутатор 2 со второго выхода формирователя 12 временных интервалов поступает сигнал разрешения зондирования. Коммутируемый ЭАП определяемся номером рабочего такта в цикле измерения. В такте зондирования по потоку сигналом разрешения зондирования формирователя 12 выход схемы формирователя 5 зондирующего сигнала через открытый ключ входного коммутатора 2 подключается к электроакустическому преобразователю ЭАП1 первичного преобразователя расхода 1. Второй ЭАП2 при этом шунтируется для уменьшения взаимного влияния каналов. По концу сигнала запуска зондирования формирователь 5 зондирующего сигнала формирует зондирующий сигнал, и счетчик 7 грубого отсчета начинает счет импульсов тактового генератора 11. По окончанию сигнала зондирования сигнал разрешения зондирования снимается.At the beginning of the first interval (Σι), the probe start signal 5 from the first exit of the 12 timeslot shaper receives a probe start signal, which controls the start and amplitude of the probe shaper, and the input switch 2 from the second shaper output receives 12 time slots the probe enable signal . Switched EAI determined by the number of working cycle in the measurement cycle. In the flow sensing cycle, the sensing enable signal of the shaper 12 provides the output of the shaper signal's shaper signal 5 through the public key of the input switch 2 to the electroacoustic converter of the EAP1 primary flow converter 1. The second EAA2 is shunted to reduce the mutual influence of the channels. At the end of the probing start signal, the probing signal shaper 5 generates a probing signal, and the coarse count counter 7 starts counting the pulses of the clock generator 11. At the end of the probing signal, the probing enable signal is removed.

На втором интервале (Ι2) ЭАП2 первичного преобразователя расхода 1 через входной коммутатор 2 по сигналу разрешения приема, поступающему с первого выхода формирователя 12 временных интервалов, подключается к входу усилителя 3. Прошедший через измеряемую среду и усиленный усилителем 3 сигнал зондирования поступает на амплитудно-временной селектор 4, который содержит компараторы контроля уровня сигнала. При превышении амплитуды колебания в принятом сигнале заданного порогового уровня это колебание выбирается как рабочий импульс сигнала. Рабочий импульс сигнала поступает на оконный компаратор 6, который содержит два компаратора: компаратор верхней границы окна и компаратор нижней границы окна, и связанные с ними два счетчика событий: счетчик ослабления и счетчик усиления. При выходе амплитуды сигнала за пределы окна контроля соответствующий счетчик ведет подсчет числа событий. Сигнал с выхода компаратора верхней границы окна поступает на счетный вход счетчика ослабления и на вход сброса счетчика усиления. Сигнал с выхода компаратора нижней границы окна поступает на счетный вход счетчика усиления и на вход сброса счетчика ослабления. Сигналы переполнения счетчиков поступают на формирователь 12 временных интервалов, который увеличивает или уменьшает длительность управляющего сигнала, подаваемого на формирователь 5 зондирующего сигнала, увеличивая или уменьшая, таким образом, амплитуду зондирующего сигнала. Наличие счетчиков числа событий обеспечивает регулировку амплитуды только при установившемся изменении принимаемого сигнала и не приводит к хаотической реакции на случайные флуктуации сигнала.At the second interval (Ι 2 ) of ЭАП2 of the primary converter of the flow 1 through the input switch 2 according to the reception permission signal coming from the first output of the driver 12 time intervals, is connected to the input of the amplifier 3. The sounding signal passed through the measured medium and amplified by the amplifier 3 time selector 4, which contains comparators to control the signal level. When the amplitude of the oscillation in a received signal exceeds a predetermined threshold level, this oscillation is selected as the operating pulse of the signal. The working signal pulse arrives at the window comparator 6, which contains two comparators: the comparator of the upper border of the window and the comparator of the lower border of the window, and two event counters associated with them: the attenuation counter and the gain counter. When the signal amplitude leaves the monitoring window, the corresponding counter counts the number of events. The signal from the comparator's output of the upper boundary of the window goes to the counting input of the attenuation counter and to the reset input of the gain counter. The signal from the comparator output of the lower window border is fed to the counting input of the gain counter and to the reset input of the attenuation counter. The overflow signals of the counters arrive at the shaper of 12 time intervals, which increases or decreases the duration of the control signal supplied to the shaper 5 of the probing signal, thus increasing or decreasing the amplitude of the probing signal. The presence of counters of the number of events ensures the amplitude adjustment only at a steady-state change in the received signal and does not lead to a chaotic reaction to random signal fluctuations.

При переходе отрицательного фронта рабочего импульса через ноль фиксируется окончание измеряемого временного интервала. При этом запускается схема 8 интерполяции, которая производит измерение временного интервала в пределах от зафиксированного конца измеряемого временного интервала до фронта импульса опорной частоты тактового генератора 11. По тому же фронту импульса эталонной частоты останавливается счетчик 7 грубого отсчета, код счетчика 7 фиксируется как значение грубого отсчета временного интервала.When the negative front of the working pulse passes through zero, the end of the measured time interval is fixed. This starts the interpolation circuit 8, which measures the time interval within the fixed end of the measured time interval to the pulse edge of the reference frequency of the clock generator 11. On the same pulse of the reference frequency, the coarse count counter 7 stops, the counter code 7 is fixed as a coarse count value time interval.

На третьем временном интервале (Ι3) проводится калибровка измерителя временных интервалов, т.е. проводится измерение периода опорной частоты тактового генератора 11. Для определения кода периода опорной частоты калибровка осуществляется в два такта: в первом такте с третьего выхода формирователя 12 временных интервалов на схему 8 интерполяции поступает сигнал калибровки с длительностью, равной (п+1) периодов эталонного такта, во втором такте - длительностью η периодов (п> 1). Код периода опорной частоты Ко равенOn the third time interval (Ι 3 ), the time interval meter is calibrated, i.e. The period of the reference frequency of the clock generator 11 is measured. To determine the code of the period of the reference frequency, the calibration is performed in two cycles: in the first cycle, the third output of the driver has 12 time intervals, the interpolation circuit 8 receives a calibration signal with a duration equal to (n + 1) periods of the reference cycle , in the second cycle - the duration of η periods (n> 1). The code of the reference frequency period K о is equal to

Ко = Кс11 - Ка2 = (л +1) · £„ - и · £„ (6)K o = K s11 - K a2 = (l +1) · £ „- and · £„ (6)

где Кси - код длительности первого такта калибровки,where Xi is the code for the duration of the first calibration cycle,

Кс12 - код длительности второго такта калибровки. K12 is the code for the duration of the second calibration cycle.

Код калибровки поступает на схему интерполяции 8 для получения кода значения интерполяционной части измеренного временного интервала в соответствии с выражениемThe calibration code is fed to the interpolation scheme 8 to obtain the code of the value of the interpolation part of the measured time interval in accordance with the expression

(7)(7)

где КЕ - измеренное значение кода интерполяционного интервала,where K E - the measured code value of the interpolation interval,

ΚΙΝ - нормированное значение кода.Κ ΙΝ is the normalized code value.

На четвертом интервале (Ι4) коды с выходов счетчика 7 грубого отсчета и схемы 8 интерполяции поступают на схему вычитания 9, где осуществляется формирование кода результирующего значения временного интервала, Т; в соответствии с выражениемIn the fourth interval (Ι 4 ), the codes from the outputs of the coarse counter 7 and the interpolation circuit 8 are sent to the subtraction circuit 9, where the code for the resulting time interval, T, is generated; according to the expression

3;=(ЛГ-Хя).Г„,мкс (8)3 = (N-X I) z ", microseconds (8)

где То - период частоты опорного генератора в мкс,where is the period of the frequency of the reference oscillator in μs,

N - число периодов, подсчитанное счетчиком грубого отсчета.N is the number of periods calculated by the coarse count counter.

Значение кода времени распространения через коммутатор измерений 14 поступает в блок 10 динамического усреднения, где осуществляется усреднение измеренных значений времени распространения с установленной постоянной усреднения.The code value of the propagation time through the measurement switch 14 enters the dynamic averaging block 10, where the measured values of the propagation time are averaged with a fixed averaging constant.

В мультипороговом компараторе 15 по коду измеренного значения временного интервала, поступающему со схемы вычитания 9, и коду среднего значения временного интервала с блока динамическогоIn the multi-threshold comparator 15 by the code of the measured value of the time interval coming from the subtraction circuit 9, and the code of the average value of the time interval from the dynamic block

- 4 030111- 4 030111

усреднения 10, формируются коды отклонения величины измеренного значения от его среднего значения по направлению, определяемому сигналом со второго выхода формирователя временных интервалов.averaging 10, codes are formed deviations of the magnitude of the measured value from its average value in the direction determined by the signal from the second output of the driver time intervals.

Коды отклонения для каждого направления зондирования сравниваются с заданными тремя пороговыми значениями: верхним, средним и нижним.The deviation codes for each direction of sensing are compared with three threshold values: upper, middle and lower.

При превышении верхнего порога только по одному направлению, что соответствует приему помехового сигнала, сигналом с первого выхода мультипорогового компаратора 15 проводится блокирование прохождения измерений через коммутатор измерений 14 и их дальнейшее участие в измерении расхода, что обеспечивает помехоустойчивость схемы измерения и достоверность результатов измерения.When the upper threshold is exceeded only in one direction, which corresponds to the reception of an interfering signal, the signal from the first output of the multi-threshold comparator 15 blocks the passage of measurements through the measurement switch 14 and further participates in the flow measurement, which ensures the noise immunity of the measurement circuit and the reliability of the measurement results.

Отклонения, превышающие определенный средний пороговый уровень и имеющие разный знак, со второго выхода мультипорогового компаратора 15 формируют сигналы управления в формирователь временных интервалов 12 для увеличения частоты измерения быстро изменяющихся потоков.Deviations exceeding a certain average threshold level and having a different sign, from the second output of the multi-threshold comparator 15, generate control signals to the time interval generator 12 to increase the frequency of measurement of rapidly changing flows.

Превышение отклонений разного знака нижнего порогового уровня приводит к формированию сигнала с третьего выхода компаратора 15 в блок динамического усреднения 10 для уменьшения постоянной усреднения параметров расхода.Exceeding the deviations of a different sign of the lower threshold level leads to the formation of a signal from the third output of the comparator 15 into the dynamic averaging unit 10 to reduce the constant averaging of the flow parameters.

Увеличение частоты измерений и уменьшение постоянной усреднения обеспечивает увеличение скорости перестройки и повышение точности измерений расхода. При установившемся потоке отклонения текущих измерений от среднего значения становятся малыми, ниже самого нижнего порогового уровня, и счетчик переходит на измерения с малой частотой, что значительно уменьшает энергопотребление.An increase in the measurement frequency and a decrease in the constant averaging provides an increase in the tuning rate and an increase in the accuracy of flow measurements. With a steady stream, the deviations of the current measurements from the average value become small, below the lowest threshold level, and the counter switches to measurements with a low frequency, which significantly reduces power consumption.

На пятом интервале (15) вычислитель 13 производит расчет характеристик потока в соответствии с выражениями (3), (4) и (5). Работа вычислителя 13 синхронизируется сигналами с выхода формирователя 12 временных интервалов.In the fifth interval (1 5 ), the calculator 13 calculates the flow characteristics in accordance with expressions (3), (4) and (5). The operation of the transmitter 13 is synchronized by signals from the output of the driver 12 time intervals.

Работой расходомера-счетчика управляет формирователь 12 временных интервалов. Формирователь 12 временных интервалов по входным эталонным тактовым импульсам формирует номер временного интервала и номер такта в цикле измерения, а также сигналы управления и код числа усреднений.The operation of the flow meter is controlled by the driver 12 time intervals. The shaper of 12 time intervals for the input reference clock pulses generates the number of the time interval and the number of the cycle in the measurement cycle, as well as control signals and the code of the number of averages.

Двухканальный входной коммутатор 2 содержит по четыре ключа на каждый канал: ключ разрешения зондирования, ключ разрешения приема, ключ шунтирования зондирования и ключ шунтирования приема.The two-channel input switch 2 contains four keys for each channel: a sensing resolution key, a reception resolution key, a sensing shunting key, and a reception shunting key.

В формирователе 5 зондирующего сигнала для формирования амплитуды импульса, превышающего напряжение питания схемы, используется накопление энергии в индуктивности при протекании через нее постоянного тока. Формирователь 5 зондирующего сигнала содержит дроссель Ь накопления энергии, схему удвоения напряжения и ключ зарядного тока. При подаче сигнала запуска зондирования дроссель накопления энергии через замкнутый ключ зарядного тока подключается к схеме удвоения напряжения. При размыкании ключа, через который пропускался ток, ток дросселя формирует импульс зондирования. Длительность импульса зондирования определяется частотой резонансного контура, образованного индуктивностью дросселя и емкостью ЭАП, а его амплитуда - длительностью протекания тока через индуктивность. Частота резонанса контура выбирается равной частоте механического резонанса ЭАП. Схема удвоения напряжения служит для повышения эффективности схемы и возможности формирования зондирующих сигналов большой амплитуды, в несколько раз превышающей напряжение питания батареи счетчика (напряжение 3,0-3,6 В).In the shaper of the probing signal, in order to form the amplitude of a pulse exceeding the supply voltage of the circuit, the accumulation of energy in the inductance is used when a direct current flows through it. The shaper 5 of the probing signal contains a choke L of energy storage, a voltage doubling circuit and a charging current switch. When a start-up sensing signal is applied, the energy storage choke is connected to the voltage doubling circuit via a closed-loop charging current switch. When the key is opened, through which the current was passed, the throttle current generates a sensing impulse. The duration of the probe pulse is determined by the frequency of the resonant circuit formed by the inductor inductance and the capacitance of the EAP, and its amplitude is determined by the duration of the current flow through the inductance. The resonance frequency of the circuit is chosen equal to the frequency of the mechanical resonance of the EAP. The voltage doubling circuit serves to increase the efficiency of the circuit and the possibility of generating probing signals of large amplitude, several times exceeding the battery supply voltage of the meter (voltage 3.0-3.6 V).

Амплитудно-временной селектор 4 включает два компаратора уровня: компаратор порога рабочего колебания и компаратор принятого сигнала. Компараторы обеспечивают выделение рабочего колебания из принимаемого сигнала и фиксацию его временного положения для управления схемой грубого отсчета 7 и схемой 8 интерполяции.The amplitude-time selector 4 includes two level comparators: a comparator of the operating oscillation threshold and a comparator of the received signal. Comparators provide a selection of working oscillations from the received signal and fixing its temporary position to control the coarse reading circuit 7 and the interpolation circuit 8.

Схема 8 интерполяции служит для определения точного значения времени распространения сигнала путем измерения части в пределах периода тактовой частоты в соответствии с формулой (8). Начало интервала измерения задается компаратором фиксации приема амплитудно-временного селектора 4 по переходу через ноль заднего фронта рабочего импульса, а конец интервала - рабочим фронтом тактового импульса. Значение временного интервала преобразуется в значение напряжения с помощью преобразователя время-напряжение, а затем в код аналого-цифровым преобразователем. Для обеспечения независимости измерений от характеристики преобразования время-код схема интерполяции на интервале калибровки определяет код периода тактового импульса.Scheme 8 interpolation is used to determine the exact value of the propagation time of the signal by measuring the part within the period of the clock frequency in accordance with formula (8). The beginning of the measurement interval is set by the comparator of fixing the reception of the amplitude-time selector 4 at the zero crossing of the trailing edge of the working pulse, and the end of the interval - by the working edge of the clock pulse. The value of the time interval is converted into a voltage value using a time-voltage converter, and then into a code by an analog-to-digital converter. To ensure that the measurements are independent of the time-code conversion characteristic, the interpolation scheme on the calibration interval determines the code for the period of the clock pulse.

Блок 10 динамического усреднения представляет собой накопитель с изменяемой постоянной накопления. Постоянная накопления корректируется мультипороговым компаратором 15 в зависимости от динамики изменения потока.Dynamic averaging unit 10 is a storage unit with variable accumulation constant. The accumulation constant is adjusted by the multi-threshold comparator 15 depending on the dynamics of flow change.

Мультипороговый компаратор 15 включает вычислитель разности кодов, компараторы верхнего, среднего и нижнего уровня, регистр состояния и анализатор, который представляет собой три схемы совпадения кодов определенных битов регистра состояния. По результатам измерения в зависимости от отклонения измеренных значений от их средних значений, зафиксированного в битах регистра состояния компаратора 15, на его выходах формируются сигналы управления для блоков 14, 12 и 10, которые обеспечивают соответственно селекцию достоверных измерений, изменение частоты измерений и выбор подходящей степени усреднения.The multi-threshold comparator 15 includes a code difference calculator, upper, middle, and lower level comparators, a status register, and an analyzer, which consists of three schemes for matching the codes of specific bits of the status register. According to the measurement results, depending on the deviation of the measured values from their average values, fixed in the bits of the comparator 15 status register, control outputs for blocks 14, 12 and 10 are generated at its outputs, which provide for the selection of reliable measurements, changing the measurement frequency and choosing the appropriate degree, respectively. averaging.

- 5 030111- 5 030111

Источники информации.Information sources.

1. Евразийский патент № 014208, МПК Θ01Ρ 1/66, опубликован 29.10.2010 г.1. Eurasian Patent No. 014208, IPC Θ01Ρ 1/66, published on 10.29.2010.

2. Патент РБ на полезную модель № 5266, МПК Θ01Ρ 1/66, опубликован 30.06.2009 г. (прототип).2. The patent of the Republic of Belarus for useful model No. 5266, IPC Θ01Ρ 1/66, published on June 30, 2009 (prototype).

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Ультразвуковой расходомер-счетчик газа, содержащий первичный преобразователь расхода с двумя приемоизлучающими электроакустическими преобразователями, входной коммутатор, усилитель, амплитудно-временной селектор, формирователь зондирующего сигнала, счетчик грубого отсчета, схему интерполяции, схему вычитания, блок динамического усреднения, тактовый генератор, формирователь временных интервалов и вычислитель, причем входы/выходы приемоизлучающих электроакустических преобразователей первичного преобразователя расхода через входной коммутатор соединены с выходом формирователя зондирующего сигнала и входом усилителя, выход которого через амплитудновременной селектор соединен с первыми входами счетчика грубого отсчета и схемы интерполяции, выходы которых соединены с входами схемы вычитания, кроме того, первый выход формирователя временных интервалов соединен с входом формирователя зондирующего сигнала и первым входом счетчика грубого отсчета, второй выход соединен с входом коммутатора, третий выход соединен со вторым входом схемы интерполяции, четвертый выход соединен с входом вычислителя, выход которого является выходом устройства, а выход тактового генератора соединен с первым входом формирователя временных интервалов, третьими входами счетчика грубого отсчета и схемы интерполяции, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оконный компаратор, коммутатор измерений и мультипороговый компаратор, причем вход оконного компаратора соединен с выходом усилителя, а выход соединен со вторым входом формирователя временных интервалов, первые входы коммутатора измерений и мультипорогового компаратора соединены с выходом схемы вычитания, второй вход мультипорогового компаратора соединен с выходом блока динамического усреднения, третий вход мультипорогового компаратора соединен со вторым выходом формирователя временных интервалов, первый выход соединен со вторым входом коммутатора измерений, выход которого соединен с входом блока динамического усреднения, второй выход мультипорогового компаратора соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, а третий выход соединен со вторым входом блока динамического усреднения.Ultrasonic flow meter-gas meter containing a primary flow transducer with two receiving-emitting electroacoustic transducers, an input switch, an amplifier, an amplitude-time selector, a shaper of the probing signal, a coarse count counter, an interpolation circuit, a subtraction circuit, a dynamic averaging block, a clock generator, a time interval and computer, with the inputs / outputs of the receiving-emitting electro-acoustic transducers of the primary flow converter through the input A switch is connected to the output of the probing signal shaper and the amplifier input, the output of which is connected via the amplitude selector to the first inputs of the coarse counter and interpolation circuit whose outputs are connected to the inputs of the subtraction circuit, and the first output of the time interval former is connected to the input of the probing signal shaper and the first input of the coarse counter, the second output is connected to the input of the switch, the third output is connected to the second input of the interpolation circuit, the fourth you ode is connected to the input of the transmitter, the output of which is the output of the device, and the output of the clock generator is connected to the first input of the time interval former, the third inputs of the coarse counter and interpolation circuit, characterized in that it further comprises a window comparator, a measurement switch and a multi-threshold comparator, the window comparator input is connected to the amplifier output, and the output is connected to the second input of the time interval former, the first inputs of the measurement switch and the multi threshold the comparator is connected to the output of the subtraction circuit, the second input of the multi-threshold comparator is connected to the output of the dynamic averaging unit, the third input of the multi-threshold comparator is connected to the second output of the time interval former, the first output is connected to the second input of the measurement switch, the output of which is connected to the input of the dynamic averaging unit, the second the output of the multi-threshold comparator is connected to the third input of the time interval former, and the third output is connected to the second input of the block averaging th.
EA201600514A 2016-06-20 2016-06-20 Ultrasonic gas flow meter EA030111B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201600514A EA030111B1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Ultrasonic gas flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201600514A EA030111B1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Ultrasonic gas flow meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201600514A1 EA201600514A1 (en) 2017-12-29
EA030111B1 true EA030111B1 (en) 2018-06-29

Family

ID=60765478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201600514A EA030111B1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Ultrasonic gas flow meter

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA030111B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6217677A (en) * 1985-07-17 1987-01-26 Yokogawa Electric Corp Ultrasonic measuring apparatus
RU2353905C1 (en) * 2007-06-18 2009-04-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралтехнология" Method for measurement of liquid mediums flow and ultrasonic flow metre
EA200900439A1 (en) * 2009-02-17 2010-10-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Системы Контроля" ULTRASONIC GAS COUNTER WITH EXTENDED RANGE OF MEASURABLE FLOWS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6217677A (en) * 1985-07-17 1987-01-26 Yokogawa Electric Corp Ultrasonic measuring apparatus
RU2353905C1 (en) * 2007-06-18 2009-04-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралтехнология" Method for measurement of liquid mediums flow and ultrasonic flow metre
EA200900439A1 (en) * 2009-02-17 2010-10-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Системы Контроля" ULTRASONIC GAS COUNTER WITH EXTENDED RANGE OF MEASURABLE FLOWS

Also Published As

Publication number Publication date
EA201600514A1 (en) 2017-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7634366B2 (en) Fluid flow measuring instrument
US4480485A (en) Acoustic flowmeter with envelope midpoint tracking
US8700344B2 (en) Ultrasonic flow meter
WO2010079568A1 (en) Flow rate measurement device
JP2012127663A (en) Flow rate measuring device
WO2013172028A1 (en) Flow rate measurement device
WO2004048902A1 (en) Ultrasonic flowmeter and ultrasonic flow rate measuring method
KR100440759B1 (en) Flow rate measuring device
JP2007187506A (en) Ultrasonic flowmeter
RU167569U1 (en) ULTRASONIC GAS FLOW METER
JP4973035B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4835068B2 (en) Fluid flow measuring device
JP4760115B2 (en) Fluid flow measuring device
EA030111B1 (en) Ultrasonic gas flow meter
JP2018138891A (en) Ultrasonic flowmeter
JP3443658B2 (en) Flow measurement device
JP2018136276A (en) Ultrasonic flowmeter
JP2008185441A (en) Ultrasonic flowmeter
DK166047B (en) FLOW VOLUME MEASURES FOR LIQUID MEDIA
JP4734822B2 (en) Flow measuring device
JP5135807B2 (en) Fluid flow measuring device
JP4485641B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP5135806B2 (en) Fluid flow measuring device
US8464596B1 (en) Vortex flow meter with gain control
JP4476022B2 (en) Ultrasonic flow meter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU