PL184338B1

PL184338B1 - Sposób i układ do ultradźwiękowego pomiaru prędkości przepływu płynu

Info

Publication number: PL184338B1
Application number: PL97330993A
Authority: PL
Inventors: Alain Bazin
Original assignee: Schlumberger Ind Sa
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2002-10-31
Also published as: SK182098A3; AU3545097A; PL330993A1; EP0909373B1; EP0909373A1; BG63231B1; FR2750495A1; ATE191784T1; CZ437898A3; UA49022C2; DE69701694T2; DK0909373T3; SK284547B6; FR2750495B1; BG103132A; WO1998000686A1; EA001599B1; EA199900073A1; DE69701694D1; CN1114093C

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do ultradźwiękowego pomiaru prędkości przepływu płynu, w których wykorzystuje się przesyłanie dwóch sygnałów ultradźwiękowych kolejno w przeciwnych kierunkach pomiędzy dwoma przetwornikami ultradźwiękowymi oddalonymi od siebie na drodze przepływu płynu, przy czym każdy przetwornik odbiera określony sygnał ultradźwiękowy .

Znane jest, że prędkość przepływu płynu, na przykład gorącej wody płynącej wzdłuż rury, jest mierzona przez pomiar czasów rozchodzenia się sygnałów ultradźwiękowych, przesyłanych pod prąd i z prądem pomiędzy dwoma przetwornikami ultradźwiękowymi umieszczonymi w punktach oddalonych od siebie na drodze przepływu płynu.

Znany jest z opisu patentowego nr WO 86/02722 sposób pomiaru prędkości przepływu gorącej wody, polegający na przesyłaniu przez dwa przetworniki równocześnie sygnałów ultradźwiękowych, które rozchodzą się w przeciwnych kierunkach. Podczas przepływu czas T2 rozchodzenia się sygnału pod prąd jest dłuższy niż czas Tl rozchodzenia się sygnału z prądem. Przez pomiar dwóch czasów T1, T2 rozchodzenia się sygnału jest możliwe uzyskanie prędkości przepływu gorącej wody przy zastosowaniu równania Q = K(T2 - T1)/C, gdzie K jest członem uwzględniającym geometrię miernika i C jest współczynnikiem korekcji, związanym z prędkościąrozchodzenia się dźwięku w wodzie. W tym sposobie jest konieczne dokonanie pomiarów temperatury wody i korekcja pomiarów prędkości przepływu wody w funkcji wahań temperatury.

184 338

Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr 0 426 309 sposób pomiaru prędkości przepływu płynu, w którym sygnały akustyczne z odwróconymi fazami sąprzesyłane kolejno we wzajemnie przeciwnych kierunkach w przepływającym płynie. Czas rozchodzenia się każdego z odbieranych sygnałów akustycznychjest mierzony przez wykrywanie chwili, w której następuje odwrócenie fazy, względem czasu odniesienia, który jest związany z przesyłanym sygnałem. Ta chwilajest wykrywana za pomocąbezzwłocznego detektora fazy. W przypadku każdego z sygnałów akustycznych pomiar czasujest związany z pomiarem przesunięcia fazy wywoływanego w badanym sygnale akustycznym w wyniku rozchodzenia się sygnału w płynie. Przesunięcie fazy sygnału akustycznego jest mierzone przez próbkowanie odbieranego sygnału w ośmiu kondensatorach, przekształcanie próbkowanego sygnału do postaci cyfrowej i dokonywanie synchronicznej detekcji uzyskiwanego sygnału cyfrowego. W wyniku próbkowania jest wprowadzany dodatkowy szum do próbkowanych wartości sygnału, a zatem do samego pomiaru.

Sposób według wynalazku polega na tym, że doprowadza się na pierwsze wej ścia przerzutników n sygnałów zegarowych CK_b gdzie i = 1do n i n > 4, które to sygnały zmieniają stan z wartości logicznej 0 na 1, mająfazę przesunięta wzajemnie o 2n/n, są w stałym związku z sygnałem pobudzającym i majątaką samą częstotliwość, jak sygnał pobudzający. Następnie określa się za pomocą tych przerzutników charakterystyczną część okresu pierwszego sygnału SIC!] występującego na drugich wejściach tych przerzutników i odbieranego w jednym kierunku rozchodzenia się, określa się za pomocą tych przerzutników pierwsza zmianę stanu sygnału zegarowego, która następuje natychmiast po wystąpieniu tej charakterystycznej części okresu. Zapamiętuje się przez inne przerzutniki sygnał zegarowy CLS. Określa się czas ti odpowiadający sumie całkowitej liczby m kolejnych okresów czasu, który upływa pomiędzy chwilą, w której występuje charakterystyczna część każdego z m okresów sygnału SIGi i chwilą, w której występuje pierwsza zmiana stanu następnego sygnału CLS. Określa się za pomocą przerzutników tę samą część charakterystycznąw m kolejnych okresach drugiego sygnału SIG₂ odbieranego w przeciwnym kierunku rozchodzenia się. Określa się za pomocą przerzutników czas t₂ odpowiadający sumie czasów, które upłynęły pomiędzy chwilą, w której występuje charakterystyczna część każdego a m okresów sygnału SlG₂ i chwilą, w której występuje pierwsza zmiana stanu następnego sygnału CLS. Określa się różnicę czasów t2 - ti i określa się na podstawie tego prędkość Q przepływu płynu, która jest proporcjonalna do różnicy czasów t2 - t_P

Korzystnie stosuję się m = 1.

Korzystnie stosuje się m * 1 i okres, w którym określa się charakterystyczną część okresu i który odpowiada pierwszemu z m kolejnych okresów pierwszego odbieranego sygnału SIGi.

Korzystnie stosuje się m * ii okres, w którym określa się charakterystyczną część okresu i który poprzedza m kolejnych okresów pierwszego odbieranego sygnału SIGi.

Korzystnie doprowadza się odbierane sygnały SIGj i SIG2 do postaci impulsów prostokątnych.

Korzystnie określa się charakterystyczne części okresów odbieranych sygnałów, odpowiadające czołu każdego impulsu.

Korzystnie określa się charakterystyczne części odbieranych sygnałów, odpowiadające tylnemu zboczu każdego impulsu.

Korzystnie stosuje się sygnały zegarowe CK, w postaci impulsów prostokątnych.

Korzystnie stosuje się pierwszą zmianę stanu sygnału zegarowego CLS określającąjego czoło.

Korzystnie stosuje się pierwszą zmianę stanu sygnału zegarowego CLS określającąjego tylne zbocze.

Korzystnie pobiera się poszczególne różnice SIGi -CLS i SIG2 - CLS pomiędzy sygnałami i na podstawie tego otrzymuje się sygnały IEXi i IEX2, a następnie określa się poszczególne czasy ti i t2.

Korzystnie stosuje się sygnały IEX| i IEX2 w postaci impulsów prostokątnych i rozszerza się łączny czas trwania wszystkich impulsów dla określenia poszczególnych czasów t| i t2.

184 338

Korzystnie stosuje się sygnał zegarowy CK, w fazie z sygnałem pobudzającym dla przetworników.

Korzystnie stosuje się cztery sygnały zegarowe CKj, gdzie i = 1 do 4 .

Korzystnie stosuje się osiem sygnałów zegarowych CK_i5 gdzie i = 1 do 8 .

Korzystnie każdemu odbieranemu sygnałowi przyporządkowuje się sygnał SIG_s, który ma fazę przesuniętą względem sygnałów zegarowych CK,.

Korzystnie stosuje się sygnał SIG_s o fazie przesuniętej o Π/η względem sygnałów zegarowych CK,.

Urządzenie według wynalazku zawiera układ do wytwarzania sygnałów zegarowych, dołączony do układu do odbioru sygnału synchronizacji na wejściu przerzutnika typu D, dołączonego do przerzutnika typu D, na którego wej ściu zegarowym występuje sygnał lub i który jest dołączony do układu do identyfikacji sygnału i do wybierania sygnału zegarowego, zawierającego przerzutniki dołączone do przerzutników do pamiętania sygnału zegarowego, dołączonych do elementów logicznych NIE-I, których wyjścia są dołączone do czterech wejść elementu logicznego NIE-I, a wyjścia przerzutników są dołączone do elementu logicznego NlE-I, którego wyjście jest dołączone do inwertera logicznego dołączonego do pierwszego wejścia elementu logicznego, którego drugie wejście jest dołączone do przerzutnika typu D poprzez przerzutnik typu D.

Korzystnie układ do wytwarzania sygnałów zegarowych jest dołączony do elementu logicznego NIE-LUB, dołączonego poprzez inwerter i element logiczny NIE-LUB do przerzutnika typu D, na którego wej ściu występuj e sygnał synchronizowany przez sygnał na wyj ściu elementu logicznego NIE-LUB.

Korzystnie układ do wytwarzania sygnałów zegarowych zawiera generator kwarcowy, do którego są dołączone przerzutniki typu D, tworzące dzielnik do dostarczania sygnałów o fazie przesuniętej wzajemnie o 2Π/η.

Korzystnie wejście D każdego z przerzutników, jest dołączone do wspólnego odbieranego sygnału, a wejście zegarowe każdego z przerzutników odbiera sygnał zegarowy różny dla różnych przerzutników.

Korzystnie układ do wybierania sygnału zegarowego zawiera elementy logiczne, których pierwsze wejścia sądołączone do wspólnego odbieranego sygnału, a drugie wejścia są dołączone do układów monostabilnych, z których każdy ma na wejściu różny sygnał zegarowy.

Urządzenie według drugiego przykładu wykonania wynalazku zawiera układ do wytwarzania n sygnałów zegarowych, dołączony do układu do odbioru sygnału synchronizacji na wejściu przerzutnika typu D, dołączonego do przerzutnika typu D, na którego wejściu zegarowym występuje sygnał i który jest dołączony do układu do identyfikacji sygnału i do wybierania sygnału zegarowego, zawierającego przerzutniki dołączone do przerzutników do pamiętania sygnału zegarowego, dołączonych do elementów logicznych NIE-I, których wyjścia sądołączone do wejść elementu logicznego NIE-I, a wyjścia przerzutników sądołączone do elementu logicznego NIE-I, którego wyjście jest dołączone do inwertera logicznego dołączonego do pierwszego wejścia elementu logicznego, którego drugie wejście jest dołączone do przerzutnika typu D poprzez -przerzutnik typu D.

Korzystnie ten układ do wytwarzania sygnałów zegarowych jest dołączony do elementu logicznego NIE-LUB, dołączonego poprzez inwerter i element logiczny NIE-LUB do przerzutnika typu D, na którego wejściu występuje sygnał synchronizowany przez sygnał na wyjściu elementu logicznego NIE-LUB.

Korzystnie ten układ do wytwarzania sygnałów zegarowych zawiera generator kwarcowy, do którego sądołączone przerzutniki typu D, tworzące dzielnik do dostarczania sygnałów o fazie przesuniętej wzajemnie o 2Π/η.

Korzystnie wejście D każdego z przerzutników jest dołączone do wspólnego odbieranego sygnału, a wejście zegarowe każdego z przerzutników odbiera sygnał zegarowy różny dla różnych przerzutników.

184 338

Korzystnie układ do wybierania sygnału zegarowego zawiera n elementów logicznych, których pierwsze wejścia są dołączone do wspólnego odbieranego sygnału, a drugie wejścia są dołączone do układów monostabilnych, z których każdy ma na wej ściu różny sygnał zegarowy.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu i układu do pomiaru prędkości przepływu płynu, które nie wprowadzają dodatkowego szumu i są proste do realizacji.

Ten sposób nie wymaga odtworzenia fazy sygnału do określenia rozchodzenia się sygnału i jest bardziej elastyczny, ponieważ jest tworzony czas odniesienia i nie jest potrzebne uwzględnianie sygnału przesyłanego. Sposób według wynalazkujest niezawodny, ponieważjest przeprowadzany cyfrowo bardzo dokładnie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przetworniki ultradźwiękowe umieszczone w pokazany sposób względem przepływającego płynu w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 - przetworniki ultradźwiękowe umieszczone w pokazany sposób względem przepływającego płynu w drugim przykładzie wykonania, fig. 3 - uproszczony widok schematyczny układu sekwencyjnego adresującego, stosowanego w układzie według wynalazku, fig. 4 - widok schematyczny części układu według wynalazku, zawierającego elementy do nadawania sygnałów ultradźwiękowych, elementy do przełączania przetworników i elementy do kondycjonowania odbieranych sygnałów ultradźwiękowych, fig. 5a - sygnał SIG, (SIG2) wytwarzany na podstawie odbieranego sygnału ultradźwiękowego, fig. 5b - etapy nadawania i odbierania sygnałów ultradźwiękowych, fig. 6 - widok schematyczny części układu według wynalazku, zawierającego elementy do wytwarzania sygnałów zegarowych CK oraz elementy do wyboru i pamiętania sygnału zegarowego CLS, fig. 7 - przebiegi czterech sygnałów zegarowych CK, względem siebie, fig. 8a - inny przykład wykonania części układu z fig. 6 do wyboru sygnału zegarowego CLS, fig. 8b - inny przykład wykonania części układu z fig. 6 do wyboru i pamiętania sygnału zegarowego CLS, fig. 8c - przebiegi głównych sygnałów w funkcji czasu, fig. 9 - widok schematyczny części układu według wynalazku, zawierającej elementy do wytwarzania sygnałów IEX₁ i IEX2, fig. 10 - przebiegi pokazujące etapy wytwarzania sygnałów IEX1 i IEX2, fig. 11 - przebiegi sygnałów SIG_b CLS i IEX1, fig. 12a - przebieg pokazujący zasadę rozszerzania czasu, fig. 12b - uproszczony schemat ekspandera czasu, fig. 13 -schemat części układu według wynalazku, zawierającej ekspander czasu, fig. 14 - przebiegi sygnałów SIG,, SIG2, IEX, i IEX₂, fig. 15 - schemat części układu z fig. 6 w drugim przykładzie wykonania wynalazku, fig. 16 przebiegi ośmiu sygnałów zegarowych CK, i fig. 17 - przebiegi sygnałów zegarowych CKj, CK3, C4M, SIG,, SlG,s i IEX,.

Figura 1 przedstawia układ według wynalazku, który zawiera dwa przetworniki ultradźwiękowe Tj i T₂ umieszczone na drodze przepływu płynu tak, żeby gromadzić informacje o prędkości przepływu płynu. Przetworniki T1 i T2 są umieszczone naprzeciw siebie, na przeciwległych końcach rury pomiarowej 12, wzdłuż której płyn płynie w kierunku wskazanym strzałką F.

Figura 2 przedstawia inny przykład umieszczenia przetworników Tj i T2, w którym przetworniki Tj i T2 są umieszczone na tyłach wnęk 14 i 16 prostopadłych do kierunku przepływu płynu, który jest oznaczony strzałką F. Płyn płynie przez rurę pomiarową 18, w której są zamontowane dwa zwierciadła 20 i 22 do odbijania sygnałów ultradźwiękowych.

Figura 3 przedstawią układ sekwencyjny adresujący 24, który pobudza przetworniki ultradźwiękowe i T2. Układ sekwencyjny adresujący 24 zawiera 16-bitowy licznik 26, dekoder 28 dołączony do licznika i układ 30 elementów logicznych.

Sygnał zegarowy CK, o częstotliwości 1 MHz, otrzymywany z sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, zasila licznik 26 i układ 30 elementów logicznych, który odbiera również sygnał TE z dekodera 28 i umożliwia przesyłanie sygnału ultradźwiękowego. Na wyjściu układ 30 elementów logicznych dostarcza sygnał pobudzający SE. Licznik 26 jest pobudzany, gdy sygnał RAZ przestawienia na zero jest dostarczany przez zegar rezerwowy nie pokazany na fig. 3.

Figura 4 pokazuje, że sygnał SE, pobudzania przetwornika T) jest przesyłany do pierwszych wejść dwóch elementów logicznych NIE-I 32 i 34 połączonych szeregowo tak, żeby zmniej szyć impedancję wewnętrzną układu. Do drugich wejść elementów logicznych NIE-132 i 34

184 338 jest doprowadzony sygnał logiczny o wartości 1. Te elementy logiczne mogą być zastąpione przez inwertery.

Wyjścia elementów logicznych NIE-I 32 i 34 są dołączone do kondensatora C, połączonego szeregowo z rezystorem R_P Do połączonych ze sobąkondensatora C1 i rezystora R, jest dołączony równolegle rezystor R₂, dołączony do końcówek przetwornika Tj. Końcówka przetwornika Tj, która jest dołączona do rezystorów R1 i R₂, jest także dołączona do rezystora R₃ odbierającego prąd elektryczny płynący z kolektora tranzystora pnp 36. Emiter tranzystora pnp 36 jest zasilany napięciem V_dd. W wyniku szeregowego połączenia rezystorów R2 i R₃jest możliwe otrzymanie stabilnego napięcia dla polaryzacji przetworników, a napięcie polaryzacjijest równe V_dd/2.

Kondensator Cj izoluje napięcie Vdd od wejścia, na którym występuje sygnał SE1 lub SE2, w celu zapobiegania zakłóceniu napięcia na dzielniku R2 i R₃, zwłaszcza gdy sygnał SE1jest na poziomie resztkowym. To umożliwia również zapobieganie nadmiernemu poborowi mocy.

Rezystor R1 izoluje przetwornik od sygnału wejściowego w celu zapewnienia, żeby prostokątny sygnał SEj był właściwy dla przetwornika o dużej pojemności i umożliwiał lepsze sterowanie impedancją nadawania.

Do przetwornika T2 jest dołączony obwód symetryczny względem opisanego, pobudzany przez sygnał SE2, który zawiera elementy logiczne NIE-I 38 i 40, rezystory R₄, Rg i R_f), kondensator C2 i tranzystor 42. Jeżeli dwie gałęzie tych obwodów symetrycznych nie są połączone ze sobą, wówczas jest zapewnione dobre oddzielenie dwóch przetworników. Gdy przetwornik T! przesyła sygnał ultradźwiękowy przy pobudzeniu przez sygnał o częstotliwości 1 MHz, przełącznik 44 układu przełączającego jest · otwarty i przełącznik 46 dołączony do przetwornika T2 jest zamknięty.

Figura 5 przedstawia nadawany sygnał ultradźwiękowy E, który ma czas trwania 40 ps. Około 80 ms po chwili, w której rozpoczyna się nadawanie sygnału, sygnał ten jest odbierany przez przetwornik T2, co pokazano na fig. 5b. Odbierany sygnał R, pokazany na fig. 5a i 5b, jest dopasowywany w inwerterze 48 z fig. 4, na przykład inwerterze CMOS typu HC04, zawierającym trzy inwertery połączone kaskadowo, dostarczające prostokątny sygnał SIG1 pokazany na fig. 5a. Dopasowanie może być przeprowadzane przez komparator różnicowy, mający jedno wejście odbierające sygnał dochodzący z układu przełączającego i drugie wejście odbierające sygnał różnicowy dochodzący ze specjalnego dzielnika lub z obwodu RC określającego średnią wartość sygnału.

Figura 6 pokazuje urządzenia 10 zawierające układ 50 do wytwarzania czterech sygnałów zegarowych CKj. gdzie i = 1 do 4 . Układ 50 zawiera generator kwarcowy 52 o w^oi^tii 4

MHz, który dostarcza sygnał zegarowy doprowadzany do wej ść zegarowych CK dwóch przerzutników 54 i 56 typu D, które tworzą dzielnik. Wyjście C przerzutnika 56 jest dołączone do wejścia D przerzutnika 54 i wyjście C przerzutnika 54jest dołączone do wejścia D przerzutnika 56.

Figura 7 pokazuje przebieg sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz. Przyjmując, że sygnał zegarowy CK2 ma wartość 0 i sygnał zegarowy CK4 ma wartość 1, przy nadejściu czoła sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, sygnał zegarowy CK1 odbierany przez wyjście C przerzutnika 54, zmienia się na wartość 1, a na wejściu D przerzutnika 56 zmienia się także na wartość 1. Sygnał zegarowy CK₃, dostarczany przez wyjście C przerzutnika 54, dąży do wartości 0.

Przy następnym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, sygnał zegarowy CK2, dostarczany przez wyjście C przerzutnika 56, dąży do wartości 1. Wobec tego sygnał zegarowy CK4, dostarczany przez wyjście C przerzutnika 56, dąży do wartości 0 i sygnał na wejściu D przerzutnika 54 zmienia się także na wartość 0.

Przy następnym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, sygnał zegarowy CK, powraca do wartości 0, podczas gdy sygnał zegarowy CK₃ zmienia się na wartość 1, a sygnał na wejściu D przerzutnika 56 również zmienia się na wartość 0.

Gdy nadchodzi następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, sygnał zegarowy CK2, dostarczany przez wyjście C przerzutnika 56, zmienia się na wartość 0, a sygnał zegarowy CK4 zmienia się na wartość 1, co powoduje, ze sygnał na wejściu D przerzutnika 54 zmienia się na wartość 1. Przy innym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz, sygnał

184 338 zegarowy CK1 zmienia się na wartość 1, sygnał zegarowy CK₃ zmienia się na wartość 0, a sygnał na wejściu D przerzutnika 56 zmienia się na wartość 1. Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 4 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK₂ zmienia się na wartość 1, a więc powoduje, że sygnał zegarowy CK4 i sygnał na wejściu D przerzutnika 54 zmieniająsię na wartość 0.

Figura 7 pokazuje cztery uzyskane sygnały zegarowe CK_b CK₂, CK₃ i CK4, które mają taką samą częstotliwość 1 MHz, jak sygnały SE, i SE₂ do pobudzania przetworników, wytwarzane na podstawie sygnału zegarowego CK,. Sygnały zegarowe mająfazę przesuniętą względem siebie o Π/2 i są w stałym związku fazowym z sygnałami SE1 i SE2. Wartość sygnałów zmienia się pomiędzy wartością logiczną 0 i wartością logiczną 1.

Układ 50 w innym przykładzie wykonania wytwarza sygnał zegarowy CRj o częstotliwości 1 MHz na podstawie sygnału zegarowego o częstotliwości 2 MHz, wytwarzanego przez generator, za pomocą przerzutnika typu D.

Sygnał zegarowy CK2 jest następnie wytwarzany na podstawie sygnału zegarowego CK, przez wywoływanie sztucznego opóźnienia, na przykład za pomocą układu monostabilnego lub układu opóźniającego w czasie, a sygnały zegarowe CK₃ i CK4 są otrzymywane na podstawie sygnałów zegarowych CK, i CK2 w wyniku ich odwracania.

Sygnał synchronizacji ERS z fig. 3 jest wytwarzany przez dekoder 28 układu sekwencyjnego adresującego 26, ajego przebieg jest pokazany na fig. 5 i 5a. Wartość logiczna sygnału synchronizacji ERS jest równa 0, apo upływie czasu 95 ms jego wartość logiczna zmienia się na 1, gdy odbierany sygnał jest usytuowany w środkowej części, która jest mniej zakłócona niż początek lub koniec odbieranego sygnału. W wyniku tego sygnału zmienia się początek etapu, w którym jest wybierany sygnał zegarowy CKj.

Figura 6 pokazuje, że sygnał synchronizacji ERS jest przesyłany do wejścia D przerzutnika 58 typu D, który wytwarza na wyjściu Q sygnał ERSS odpowiadający sygnałowi synchronizacji ERS zgodnie z sygnałem zegarowym CK,, który jest przesyłany do wejścia zegarowego CK przerzutnika 58. Przy tym sygnał zegarowy CK[ został wybrany dowolnie.

Sygnał ERE jest wytwarzany przez dekoder 28 układu sekwencyjnego adresującego 26 z fig. 3, a jego przebieg jest pokazany na fig. 5b. Wartość logiczna sygnału ERE jest równa 0, a po upływie czasu 2 ms po zmianie sygnału synchronizacji ERS na wartość 1, zmienia się on na wartość 1. W wyniku tego sygnału zmienia się początek etapu pomiarowego.

Na fig. 6 sygnał ERE jest przesyłany do wejścia D przerzutnika 60 typu D, do którego wejścia zerowania C j est doprowadzany sygnał R, który ponownie pobudza go na początku pomiaru.

Wyjście Q przerzutnika 60 jest dołączone do jednego z wejść elementu logicznego NIE-LUB 62, a drugie wejście odbiera sygnał ERSS. Wyjście elementu logicznego NIE-LUB 62 jest dołączone do inwertera 64, którego wyjście jest dołączone do jednego z wejść elementu logicznego NIE-LUB 66, a drugie wejście odbiera sygnał zegarowy o częstotliwości 4 MHz. Sygnał C4M o częstotliwości 4 MHzjest dostarczany na wyjście elementu logicznego NIE-LUB 66. Sygnał C4M jest ponownie wprowadzany na wejście zegarowe CK przerzutnika 60. Sygnał C4M jest przełączany przez sygnał ERSS przechodzący do zera i jest blokowany, gdy pojawia się sygnał ERE synchronizowany przez sygnał C4M. Ten układ logiczny ogranicza obecność sygnału C4M,w szczególności na wejściach CK przerzutników 60 i 70, skutkiem czego jest minimalizowany pobór mocy układu.

Figura 8c przedstawia sygnał ERES dostarczany z wyjścia Q przerzutnika 60, który odpowiada sygnałowi ERE synchronizowanemu przez sygnał C4M, którego przebieg jest pokazany na fig. 8c.

Synchronizowany sygnał ERSS jest przesyłany na wejście Uprzerzutnika 68 typu D. Sygnał SIG, mianowicie sygnał SIG, lub sygnał SIG2, jest przesyłany na wejście zegarowe CK tego przerzutnika, na którego wejściu D jest sygnał logiczny o wartości 1.

Wyjście Q przerzutnika 68 jest dołączone do wejścia D przerzutnika 70 typu D. Sygnał C4M jest przesyłany na wejście zegarowe CK przerzutnika 70, a na wejście Ujest doprowadzany sygnał KG, którego celem jest pobudzanie przerzutnika na początku cyklu pomiaru, który jest ustalany przez nadawanie sygnału ultradźwiękowego w kierunku przepływu płynu, omawiane

184 338 jako przesyłanie z prądem oraz przesyłanie sygnału w przeciwnym kierunku, omawiane jako przesyłanie pod prąd.

Gdy sygnał ERSS na wyjściu Q przerzutnika 58 zmienia się na wartość 1, pierwsze czoło kondycjonowanego sygnału SIG, lub SIG₂ powoduje, że wyjście Q przerzutnika 68 zmienia się na wartość 1, skutkiem czego umożliwia zmianę sygnału na wyjściu Q przerzutnika 70 na wartość 1 przy pierwszym czole sygnału C4M. Uzyskany sygnał SIG^ odpowiada sygnałowi SIG, synchronizowanemu przez sygnał C4M.

W celu uzyskania sygnału SIFl_S> którego faza jest przesunięta względem sygnału SIG,, możliwe jest zastąpienie przerzutnika 70 czterema inwerterami logicznymi, dołączonymi szeregowo do wyjścia Q przerzutnika 68. Sygnał ERSS jest także przesyłany do wejścia D przerzutnika typu D.

Wejście C przerzutnika 72 odbiera sygnał RG. Sygnał zegarowy CK przerzutnika 72 jest doprowadzany do sygnału SIG_1S. Wspólny sygnał SIG,_s jest także przesyłany do jednego z wejść elementu logicznego NIE-I 74, którego wyjście jest dołączone do inwertera 75 przesyłającego sygnał SIG,s do wejść D przerzutników 76, 78, 80, 82. Wejście U każdego przerzutnika jest dołączone do wyjścia Q przerzutnika 72.

Gdy sygnał ERSS ma wartość 1, pierwsze czoło sygnału SIG^ przełącza przerzutnik 72 i powoduje zmianę sygnału na wyjściu Q na wartość 1. Pierwsze czoło SIG_1S, które występuje po zmianie sygnału ERSS na wartość 1, zwalnia wejścia C czterech przerzutników 76, 78, 80 i 82. Cztery inne przerzutniki 84, 86,88,90 typu D odbierają na wejściach zegarowych CK poszczególne sygnały z wyjść Q przerzutników 76, 78.

Wejścia D przerzutników 84, 86,88,90 są ustawiane ciągle na wartość 1 i do ich wejść C jest doprowadzony wspólny sygnał inicjujący RG. Wyjścia Q przerzutników 84 do 90 są dołączone do poszczególnych spośród czterech elementów logicznych NIE-I 92, 94, 96 i 98, a drugie wejścia tych elementów odbierana poszczególne sygnały zegarowe CK_b CK₂, CK₃, i CK₄. Wyjścia elementów logicznych 92 do 98 są dołączone do poszczególnych spośród czterech wejść elementu logicznego NIE-I 100.

Wyjścia Q przerzutników 84 do 90 są dołączone do poszczególnych z czterech wejść elementu logicznego NIE-I 102, którego sygnał wyjściowy jest odwracany przez inwerter logiczny 104 i następnie ponownie wprowadzany na drugie wejście elementu logicznego 74. Przy każdorazowym identyfikowaniu czoła sygnału SIG,s, uważanego za stanowiące charakterystyczną część sygnału, przez cztery przerzutniki 76,78,80,82, są one pobudzane i odbierająposzczególne sygnały zegarowe CK_b CK₂, CK₃, CK₄ na wejściach zegarowych CK. Wspólny sygnał RG ma wartość 1 na początku pomiaru, a przerzutniki 84 do 90 są wprowadzane w stan aktywny, a wiec są czułe na sygnały z wyjść Q przerzutników 76, 78, 80, 82.

Pierwsze czoło pierwszego sygnału zegarowego, który przychodzi natychmiast po wystąpieniu czoła sygnału SlG^, przełącza wyjście Q przełącznika odbierającego badany sygnał zegarowy. Przerzutniki 76, 78, 80, 82 umożliwiają identyfikację czoła sygnału SIG,_s i wybranie pierwszej zmiany wartości sygnału zegarowego CK1, która występuje natychmiast po wystąpieniu czoła. Dla przykładu, jeżeli sygnał zegarowy CK₃ jest wybranym sygnałem zegarowym, ponieważ jest najbliższy w czasie względem sygnału SIG,_s, wówczas ten sygnał wybrany przez przerzutnik 80 powoduje, że sygnał wyjściowy Q przerzutnika zmienia się na wartość 1, skutkiem czego powoduje także, że sygnał wyjściowy Q przerzutnika 88 zmienia się na wartość 1.

Na wyjściach Q innych przerzutników 76,78 i 82 występuje zawsze wartość 0. Na wyjściu Q przerzutnika 88 występuje następnie wartość 0, a na wyjściu elementu logicznego 102 występuje następnie wartość 1. Odwrócony sygnał dochodzący na drugie wejście elementu logicznego 74 ma następnie wartość 0, co blokuje ten element i powoduje dostarczanie wspólnego sygnału na wyjściu i połączenie ze sobą sygnałów na wejściach D przerzutników 76 do 82 dla zmiany sygnału na wartość 0. W ten sposób przerzutniki 76 do 82 stająsię nieczułe na sygnały zegarowe CK, i sygnały na wyjściach Q przerzutników mają wartość 0.

To umożliwia zapobieganie wyborowi innych sygnałów zegarowych i w ten sposób jest zapamiętywany wybrany sygnał zegarowy CK₃. Jeżeli na wyjściu Q przerzutnika 88 występuje

184 338 wartość i, sygnał zegarowy CK3 jest zwalniany przez element logiczny 96 i jest doprowadzany do jednego z czterech wejść elementu logicznego i00. Na drugich wejściach elementu logicznego i00 występuje wartość i ze względu na wartość 0 na wyjściach Q przerzutników 84, 86 i 90, a zatem element logiczny i00 powoduje dostarczanie sygnału zegarowego CK3, który jest omawiany poniżej jako sygnał CLS odpowiadający sygnałowi zegarowemu wybranemu przez opisany powyżej układ.

Jeżeli sygnał SIG, jest synchronizowany przez sygnał C4M, możliwe jest zapobieganie równoczesnemu występowaniu zboczy sygnałów SIG, i CLS.

Figura 8a pokazuje przykład wykonania, w którym funkcje identyfikacji czół okresowego sygnału SIGjs i wybierania pierwszego czoła sygnału zegarowego CK,, które występuje natychmiast po wystąpieniu czoła okresowego sygnału SIG_IS, może być także realizowane jak następuje: wspólny sygnał SIGjs jest przesyłany do jednego z wejść każdego z czterech elementów logicznych 1101,103,105,107 i każdy z sygnałów zegarowych CKJ jest doprowadzany do wejścia poszczególnego układu monostabilnego 106,108,109,111, którego wyjście jest dołączone do innego spośród wejść czterech elementów logicznych 1 101,103,105, i07. Sygnały z wyjść czterech elementów logicznych I są przesyłane do wejść zegarowych CK poszczególnych spośród czterech przerzutników pamięciowych 84, 86, 88 i 90.

Figura 8b pokazuje przykład wykonania urządzenia z fig. 6, w którym został pominięty stopień przerzutników 84-90 typu D, a pokazano tylko te elementy, które są różne od elementów z fig. 6.

Wspólny sygnał SIGjs lub SIG^, dochodzący z wyjścia Q przerzutnika 70, jest przesyłany do wejść D przerzutników 300, 302, 304 i 306 typu D oraz do wejścia zegarowego CK innego przerzutnika 308 typu D, którego wyjście Q jest dołączone do wejść C tych przerzutników 300-306.

Przerzutnik 310 typu D odbiera sygnał ERSS na wejściu zegarowym, na jego wejściu D jest stale wartość 1, a sygnał z wyjścia Q jest przesyłany do jednego z dwóch wejść każdego z czterech elementów logicznych I 312, 314,316, 318, natomiast inne wejście każdego z tych elementów odbiera jeden z sygnałów zegarowych CK,, CK2, CK3, CK4.

Gdy sygnał ERSS zmienia się na wartość 1, sygnał na wyjściu Q przerzutnika 310 zmienia się na wartość 1, skutkiem czego zwalnia sygnały zegarowe CK,. Pół okresu sygnału C4M później, czoło sygnału SIGjs dochodzi do wejść D przerzutników 300-306 i w tym samym czasie pobudza wejścia C przerzutników 300-306 przez przerzutnik 308.

Pierwsze czoło sygnału zegarowego CK_S, na przykład sygnału zegarowego CK3, które następuje natychmiast po czole sygnału SIGls, pobudza przerzutnik 304 typu D, którego sygnał na wyjściu Q zmienia się na wartość i. Jeżeli każdy z sygnałów na wyjściach Q przerzutnika 300-306 typu D jest przesyłany do wejścia poszczególnego elementu logicznego NlE-1320,322, 324,326 i jeżeli inne wejście każdego elementu logicznego odbiera różny sygnał zegarowy CK,, gdzie i = i do 4, sygnał na wyjściu Q przerzutnika 304 zmienia się wartość 1 i zwalnia sygnał zegarowy CK3 z elementu logicznego 324, który to sygnał jest dostarczany do jednego z czterech wejść elementu logicznego NIE-1328. Pozostałe trzy wejścia elementu logicznego NIE-1328 są dołączone do wyjść elementów logicznych NIE-I 320, 322 i 326 tak, że sygnał zegarowy CK3, zwalniany przez element logiczny NIE-1324, jest wprowadzany na wyjście elementu logicznego NIE-I 328 . Wyjścia Q przerzutników 300-306 są dołączone do poszczególnych czterech wejść elementu logicznego NIE-I 330, którego sygnał wyjściowy jest przesyłany do inwertera logicznego 322 dołączonego do wejścia S nastawienia przerzutnika 334 typu RS.

Sygnał z wyjścia Q przerzutnika 334 jest doprowadzany do wejścia U przerzutnika 310 i wejście C przerzutnika 334 odbiera sygnał ponownie inicjujący RG, który jest wytwarzany co każde dwa pomiary po przesłaniu pod prąd i z prądem.

Jeżeli sygnał na wyjściu Q przerzutnika 304 zmienia się na wartość 1, sygnał na wyj ściu Q zmienia się na wartość 0, sygnał na wyjściu elementu logicznego 330 zmienia się na wartość 1 i na wejściu S przerzutnika 334 występuje wówczas sygnał o wartości 0, skutkiem czego sygnał

184 338 na wyjściu Q przerzutnika 334 zmienia się na wartość 1 i sygnał na wyjściu Q zmienia się na wartość 0.

W wyniku tego sygnał na wejściu C przerzutnika 310 zmienia się na wartość 0 i sygnał na wyjściu Q zmienia się na wartość 0, skutkiem czego blokuje elementy logiczne 312-318. Przerzutnik RS 334 blokuje wówczas wybór sygnału zegarowego i sygnał zegarowy CK3, CLS, wybrany przez przerzutnik 304, jest pamiętany w przerzutniku 304. Umożliwia to zmniejszenie poboru mocy przez urządzenie, ponieważ sygnały zegarowe CK, nie sąprzesyłane bezpośrednio do wejść zegarowych CK przerzutników 300-306.

Figury 9 i 10 wraz z następującym opisem wyjaśniają wytwarzanie sygnału SIG^₁ - CLS, oznaczonego jako sygnał IEX,, który jest wytwarzany na podstawie całkowitej liczby m kolejnych okresów sygnału SIG_V Sygnał IEX, jest w postaci m prostokątnych impulsów, których szerokość odpowiada czasowi, jaki upłynął pomiędzy chwilą, w której występuje charakterystyczna część okresu sygnału SIG,, na przykład jego czoło, i chwilą, w której występuje pierwsza zmiana wartości następnego sygnału CLS, na przykład czoło sygnału z fig. 10.

Liczba m jest na przykład równa 16 dla zmniejszenia szumu towarzyszącego pomiarom i dla realizacji funkcji uśredniania. Gdy sygnał na wyjściu Q przerzutnika 60 z fig. 6 zmienia się na wartość 1, sygnał ERES włącza przerzutnik 110 typu D z fig. 9 dla wytworzenia wybranego sygnału zegarowego CLS na wej ściu zegarowym CK przerzutnika 110. Na wej ście C przerzutnika 110 jest doprowadzany sygnał przestawienia K, który jest wytwarzany na początku każdego pomiaru.

Przy czole sygnału CLS z fig. 10, sygnał na wyj ściu Q przerzutnika 110 zmienia się na wartość 1, skutkiem czego na wyj ściu Q przerzutnika występuj e sygnał o wartości 0, a więcjest zwalniane blokowanie wejścia przestawienia 16-bitowego licznika 112, na przykład typu HC4040, który rozpoczyna zliczanie 16 impulsów. Sygnał na wyjściu Q5 licznika 112 zmienia się na wartość 1 na początku szesnastego impulsu i odwrotność tego sygnału jest przesyłana na wejście C przerzutnika 114 typu D.

Wyjście Q przerzutnika 110 jest dołączone do wejścia zegarowego CK przerzutnika 114, na którego wejściu D jest stale sygnał o wartości 1, a sygnał na wyjściu Q przerzutnika 110 zmienia się na wartość 1 i na wyjściu Q przerzutnika 114 występuje sygnał o wartości 0.

Sygnał z wyjścia Q przerzutnika 114 jest przesyłany do wejścia elementu logicznego NIE-I 116, na którego innym wejściu jest stale sygnał o wartości 1 i którego wyjście jest dołączone do wejścia D przerzutnika 118 typu D.

Jeżeli sygnał na wyjściu Q przerzutnika 114 zmienia się na wartość 0, sygnał na wyjściu D przerzutnika 118 zmienia się na wartość 1, jak to pokazano na fig. 10. Pierwsze czoło sygnału SIG1, które dochodzi do wejścia zegarowego CK przerzutnika 118 po zmianie wartości sygnału na wej ściu D na wartość 1 powoduj e, że sygnał na wyj ściu Q przerzutnika zmienia się na wartość 1, jak na fig. 10.

Wyjście Q przerzutnika 118 jest dołączone po pierwsze do wejścia D przerzutnika 120 i po drugie do wej ścia C tego przerzutnika i do j ednego z wej ść elementu logicznego NIE-I122, którego wyjście jest dołączone do wejścia zegarowego CK licznika 112. Wyjście Q przerzutnika 120 jest dołączone do wejścia C przerzutnika 118. Gdy na wyjściu Q przerzutnika 118 występuje sygnał o wartości 0, element logiczny NIE-I 122 odbiera sygnał o wartości 0 na jednym z wejść, a na wyjściu tego elementu logicznego występuje wówczas sygnał o wartości 1. Gdy sygnał na wyjściu Q przerzutnika 118 zmienia się na wartość 1, sygnał na wyjściu elementu logicznego NIE-I 122 zmienia się na wartość 0, a uzyskane zbocze tylne przełącza zliczanie pierwszego impulsu przez licznik 112. Równocześnie sygnał na wyjściu tj przerzutnika 118, który miał wartość 1, zmienia się na wartość 0 i wówczas sygnał na - wyjściu elementu logicznego 124 zmienia się na wartość 1.

Gdy czoło wybranego sygnału zegarowego CLS dochodzi do wejścia zegarowego CK przerzutnika 120 na fig. 10, sygnał na wyjściu (J tego przerzutnika zmienia się na wartość 0, skutkiem czego sygnał na wyjściu Q przerzutnika 118 zmienia się na wartość 0. W wyniku tego

184 338 sygnał dochodzący z wyjścia (Q przerzutnika 118 zmienia wartość na 1i jest wytwarzany pierwszy impuls sygnału IEX, z fig. 10.

W analogiczny sposób jest wówczas wytwarzanych szesnaście kolejnych impulsów. Szesnaste wystąpienie kolejnego czoła sygnału SIG1 powoduje tak samo, że sygnał na wyjściu elementu logicznego 122 zmienia się na wartość 0, skutkiem czego pobudza zliczanie ostatniego impulsu przez licznik 112.

Sygnał wyjściowy z wyjścia Q przerzutnika 118 zmienia się również na wartość 0. Szesnaste zbocze tylne, występujące na wejściu zegarowym licznika 112 powoduje, że sygnał na wyjściu Q5 licznika zmienia się na wartość 1 i wówczas odwrócony sygnał na wyjściu zmienia się na wartość 0, skutkiem czego blokuje element logiczny NIE-I 122.

W wyniku tego sygnał na wyj ściu elementu logicznego 122 zmienia się z powrotem na wartość 1 z fig. 10, skutkiem czego wstrzymuje zliczanie. Sygnał na wejściu C przerzutnika 114 zmienia się na wartość 0, skutkiem czego wymusza, że sygnał na wyjściu Q przerzutnika 114 zmienia się na wartość 1 i wówczas sygnał na wejściu D przerzutnika 118 zmienia się na wartość 0, skutkiem czego blokuje ten przerzutnik.

Gdy następne czoło wybranego sygnału zegarowego CLS występuje na wejściu zegarowym CK przerzutnika 120, sygnał na wyjściu Q zmienia się na wartość 0, co powoduje wymuszenie zmiany sygnału na wyjściu Q przerzutnika 118 na wartość 1 i wytwarzanie szesnastego impulsu sygnału IEXt z fig. 10.

Następny etap polega na określeniu czasu t_t, który odpowiada dla tych szesnastu impulsów sumie czasów, które upłynęły, w każdym okresie sygnału SIG1, pomiędzy chwilą, w której występuje czoło sygnału i chwilą, w której natychmiast potem występuje pierwsze czoło nadchodzącego sygnału CLS. Ten etap polega na określeniu sumy szerokości szesnastu wytworzonych impulsów z fig. 11, z których zostały pokazane tylko trzy impulsy.

Figura 12b jest uproszczonym schematem ekspandera czasu użytecznego ze względu na małe szerokości impulsów sygnału IEX„ gdyż niemożliwe jest określenie takich szerokości przez znane środki, takie jak na przykład elementy zliczające impulsy, które wymagałyby zastosowania zegara i licznika o bardzo dużej częstotliwości. Szerokość każdego z impulsów sygnału IEX,, otrzymanego przez cztery sygnały zegarowe, reprezentuje na przykład czas jednostkowy w zakresie od 130 ns do 375 ns.

Na fig. 12b sygnał IEX_b reprezentowany przez napięcie V_e, które przyjmuje wartości logiczne 0 i 1, jest przesyłany do generatora prądowego G_b dostarczającego prąd I_P Generator prądowy G, jest dołączony przez jedną z końcówek do punktu A, do którego jest dołączony kondensator C, na przykład mający pojemność 22 nF, poprzez jedną z okładzin, a napięcie U_cna końcówkach kondensatora C jest dostarczane do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego AO stosowanego jako komparator.

Wejście nieodwracające komparatora AO odbiera napięcie odniesienia V_R, na przykład +1,5 V. Komparator jest zasilany napięciem V_dd, na przykład 3,3 V. Wyjście komparatora AO jest dołączone do przełączającego inwertera logicznego IL, którego sygnał wyjściowy jest przesyłany do drugiego generatora prądowego G2, dostarczającego prąd I₂. Drugi generator prądowy G₂jest zasilany napięciem V_dd i jest dołączony jedną z końcówek do punktu A.

Gdy napięcie Ve jest równe 0, jak na fig. 12a, prąd I, jest równy zeru, napięcie Uc na końcówkach kondensatora pozostaje większe niż napięcie odniesienia Vr na wyjściu VAO komparatora występuje zero, na wyjściu inwertera IL wartość 1 i prąd I₂ jest równy zero. Natomiast, gdy napięcie Ve jest równe wartości 1,jak na fig. 12a, prąd I, jest równy na przykład 3 mA i kondensator C rozładowuje się do pewnej wartości Uc mniejszej niż napięcie Vr, przy której wartość napięcia Ve staje się ponownie równa zeru.

Napięcie wyjściowe VOA zmienia się następnie na wartość maksymalną, na przykład równą2/8 V, i napięcie na wyjściu inwertera IL zmienia się na wartość 0, skutkiem czego umożliwia się stopniowe rozładowanie kondensatora prądem I₂, którego wartość jest w przybliżeniu równa 3 μ A, do wartości większej niż napięcie Vr, następnie wartość napięcia VAO

184 338 maleje do zera, jak na fig. 12a, napięcie na wyjściu inwertera IL zmienia się na wartość 1 i prąd I2 staje się ponownie równy zeru.

Zakładając, że Ijt_e = I2T = CU_c = constant, można obliczyć współczynnik który jest równy na przykład 1000, gdzie Ij = 3 mA i I2 = 3 μΑ. Zatem T_s/t_e = 1000. Wobec tego dla każdej szerokości lub czasu trwania t_e impulsu, otrzymywany jest rozszerzony czas T_s, na wyjściu komparatora, który to czas jest określany tak, żeby obliczyć z niego szerokość t_e= T_s/1000.

Figura 13 pokazuje układ, w którym czas Ts jest określany na przykład przez rezystancję rezystora RIO. Układ z fig. 13 jest przykładem układu spełniającego funkcję wyżej opisanego ekspandera czasu.

Układ zawiera rezystor R7, przez który przechodzi sygnał IEX, z fig. 9 i 10, doprowadzany do punktu B, do którego są także dołączone dioda Dl połączona szeregowo z rezystorem R8 i baza tranzystora npn 130. Emiter tranzystora npn jest dołączony do masy przez rezystor R9, podczas gdy kolektor jest dołączony do punktu C.

Wartość 1 sygnału IEXj określa w sieci R7, Dl, R8 potencjał B, do którego jest dołączona baza tranzystora 130. Prąd jest określany przez wyrażenie i = (V_B - V b..) /R9, gdzie oznacza napięcie baza-emiter tranzystora 130, to jest około 0,65 V.

Kondensator C3 jest dołączony przez jedną z okładzin do punktu C i do odwracającego wejścia komparatoral 32 zasilanego przez napięcie Vdd, przy czym odwracające wejście komparatorajest dołączone do napięcia odniesienia V_R. Sygnał, wyjściowy jest przesyłany do pomiarowego regulatora czasowego, związanego z mikroprocesorem nie pokazanym na figurach, a także do rezystora RIO. Rezystor R10 jest dołączony do punktu D, do którego jest dołączoną dioda D2 połączona szeregowo z rezystorem R11 i baza tranzystora 136. Emiter tranzystora pnp 136 jest dołączony do rezystora R12, podczas gdy kolektorjest dołączony do punktu C. Układ jest zasilany napięciem Vdd.

Układ działa w sposób opisany powyżej w odniesieniu do fig. 12a i 12b. Generatory prądowe G,i G2, pokazane na fig. 12b, są zastąpione tranzystorami 130 i 136, podczas gdy dioda i rezystor połączone szeregowo są dodane w połączeniu z każdym z tranzystorów tak, żeby kompensować zmiany temperatury złącz emiter-baza tranzystorów.

Po rozszerzeniu czasu, odpowiadającego sumie szerokości szesnastu impulsów sygnału IEX_b otrzymywany jest czas tt charakterystyczny dla rozchodzenia się sygnału ultradźwiękowego przesyłanego przez przetwornik T1 w kierunku przetwornika T2 umieszczonego zgodnie z prądem na fig. 1.

W czasie około 40 ms po rozpoczęciu przesyłania sygnału z przetwornika T,, sygnał przesyłania R jest wytwarzany tak, żeby ponownie pobudzać układy logiczne do wytwarzania sygnałów IEX. Przetwornik T2 przesyła sygnał ultradźwiękowy w kierunku przetwornika T, sterowanego przez sygnał pobudzający SE2 o częstotliwości 1 MHz i wytwarzany przez układ sekwencyjny adresujący 24. Układ przełączający, sterowany przez mikroprocesor, jest przełączany tak, że przełącznik 44 jest otwarty i przełącznik 46 jest zamknięty.

Przetwornik T, odbiera sygnał ultradźwiękowy, który był przesyłany z prądem i pod prąd w czasie około 90 ms po chwili, w której rozpoczęło się przesyłanie i sygnał jest dopasowywany przez inwerter 48 dla otrzymania sygnału SIG2, który ma przebieg pokazany na fig. 5a.

Układ opisany w odniesieniu do fig. 6 pozostaje pobudzony w stanie, w którym był, gdy został wybrany sygnał zegarowy CLS, a układ dostarcza wówczas sygnał CLS. Sygnał SIG2 jest synchronizowany przez sygnał C4M tak, żeby wytwarzać sygnał SIG2.

Sygnał SIG2 jest przesyłany do wejścia zegarowego przerzutnika 118 z fig. 9, podczas gdy wybrany sygnał zegarowy CLS jest przesyłany do wejść zegarowych CK przerzutników 110 i 120. Część sygnału SIG2 jest wybrana przez sygnał ERES, który włącza wejście D przerzutnika 110. Układ pokazany na fig. 9 działa w sposób analogiczny do opisanego w odniesieniu do wytwarzania sygnału IEX, i sygnał IEX2 jest wytwarzany w ten sposób.

Figura 14 pokazuje sygnały IEX1 i IEX2, które nie są równoczesne w czasie. Sygnał IEX2 jest następnie przetwarzany przez układ rozszerzenia pokazany na fig. 13 w sposób identyczny do opisanego powyżej. Czas t2 charakterystyczny dla rozchodzenia się sygnału ultradźwięko184 338 wego przesyłanego przez przetwornik T2 w kierunku przetwornika t, jest określany, jak to opisano powyżej w odniesieniu do czasu tj. Różnica pomiędzy czasami t2 -1) jest obliczana przez mikroprocesor, a prędkość Q przepływu płynu, która jest proporcjonalna do tej różnicy, jest obliczana z następującego wyrażenia: Q=K(t₂-T)/C, gdzie Kjest współczynnikiem, który uwzględnia geometrię miernika, a C jest współczynnikiem korekcji związanym z prędkością rozchodzenia się dźwięku w wodzie.

Prędkość Q przepływujest także wyrażana w postaci Q = 2LS(t2 -tj (ti+t₂)² przy geometrii z fig. 1, gdzie L i S sądługościąrury i przekrojem poprzecznym rury. Przy L = 10 cm, S = 1 cm²i ti +12 - 160 fis, Q = 1406 litrów na godzinę.

Korzystnie sygnał CLS jest chwilowym odniesieniem czasu, który jest stosowany jako odniesienie pośrednie do określania czasów t, i t2. To odniesienie jest następnie usuwane, gdy jest określana różnica t, -1₂ dająca wymaganą podstawę pomiaru.

Przy częstotliwości przesyłania 1 MHz czas rozchodzenia się sygnału ultradźwiękowego jest w przybliżeniu w zakresie od 70 ms do 80 ms, a obrót fazy przesyłanego sygnału zmienia się w zakresie od 140 Π do 160 Π.

Jeżeli na przykład czas rozchodzenia się od przesyłania pod prąd do zgodnego z prądem jest równy 70 ps, co odpowiada obrotowi zazy sygnału ol40 Π, wówczas czas rozchzdzenia się od przesyłania z prądem do pod prąd jest równy 70 ps + 500 ns, a obrót fazy jest równy 140 π + π dla maksymalnej prędkości przepływu wody. Dla pomiaru wody domowej maksymalna prędkość przepływujest na przykład równa 2 metry sześcienne na godzinę w rurze 12 o średnicy równej l0 mm. W tym przypadku różnica pomiędzy rozszerzonymi czasami t2-t, jest równa 500 ns, co odpowiada przesunięciu fazy Π.

Cztery sygnały zegarowe CKjs akie jak opisane powyżej, ρy’staaczajądo ołkir^t^iśle^nia różnicy pomiędzy czasami t₂ -t, równej 500 ns przy minimalnym poborze energii. Gdy różnica fazy jest większa niż Π, zasadnicze jest zwiększenie liczby sygnałów zegarowych. Jest możliwe zwiększenie liczby sygnałów zegarowych CKj tak, żeby zwiększyć zakres dynamiczny pomiaru prędkości przepływu, lecz pobór mocy byłby większy.

Przez modyfikację częstotliwości przesyłania sygnałów ultradźwiękowych jest możliwe albo zwiększenie dokładności pomiaru, a więc zmniejszenie zakresu dynamicznego miernika, przy zwiększonej częstotliwości, albo zwiększenie zakresu dynamicznego miernika, lecz przy zmniejszonej dokładności pomiaru i zmniejszonej częstotliwości.

Figura 15 pokazuje drugi przykład wykonania urządzenia pomiarowego, które zawiera elementy 200 do wytwarzania ośmiu sygnałów zegarowych CKj, gdzie i = 1 do 4. Te elementy obejmują generator kwarcowy 202 o częstotliwości 8 MHz, który dostarcza sygnał zegarowy doprowadzany do wejścia zegarowego CK przerzu^ików 204, 206, 208, 210 typu D tworzących dzielnik.

Figura 16 pokazuje przebiegi wytwarzanych sygnałów zegarowych CK,. Wyjście Q przerzutnik 210 jest dołączone do wejścia D przerzut^k 204 i wyjścia Q przerzutników 204, 206 i 208 są dołączone do wejść D poszczególnych przerzu^ików 205,208 i 210. Zakładając, że sygnał zegarowy CK4 ma wartość 0, gdy dochodzi czoło sygnału zegarowego 8 MHz, wówczas sygnał zegarowy CK,, dostarczany przez wyjście Q przerzutnika 204, zmienia się na wartość 1 i wej ście D przerzutnik 206 zmienia się także na wartość 1. Sygnał zegarowy CK₅, dostarczany przez wyjście Q przerzutnika 204, zmienia się zatem na wartość 0.

Przy następnym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CK₂dostarczany przez wyjście Q przerzutnika 206, zmienia się na wartość i. Sygnał zegarowy CK₆, dostarczany przez wyjście Q przerzut^k 206, zmienia się na wartość 0. Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK3, dostarczany przez wyjście <3’pizerzutmka 208, zmienia się na wartość 1, podczas gdy sygnał zegarowy CK₇, dostarczany przez wyjścia Q orzdrsutπikc, zmienia się na wartość 0.

Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK4, dostarczany przez wyjście Q przerzutnik 210 zmienia się na wartość 1, skutkiem

184 338 czego powoduje, że sygnał zegarowy CK₈, dostarczany przez wyjście Q przerzutnika, zmienia się na wartość 0, a więc sygnał na wejściu D przerzutnika 204 także zmienia się na wartość 0.

Przy następnym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CKj zmienia się na wartość 0, podczas gdy sygnał zegarowy CK^ zmienia się na wartość 1, a więc na wej ściu D przerzutnika 206 również występuj e sygnał o wartości 0. Gdy dochodzi następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CK2, dostarczany przez wyjście Q przerzutnika 206, zmienia się na wartość 0, a sygnał zegarowy CK₆ zmienia się wówczas na wartość 1. Gdy pojawia się inne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CK3, dostarczany przez przerzutnik 208, zmienia się na wartość 0, a sygnał zegarowy CK7 zmienia się wówczas na wartość 1.

Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK4 zmienia się na wartość 0 i sygnał zegarowy CK₈ zmienia się na wartość 1, skutkiem czego wymusza, że na wejściu D przerzutnika 204 występuje sygnał o wartości 1. Przy innym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CK, zmienia się na wartość 1, a sygnał zegarowy CK₅ zmienia się wówczas na wartość 0. Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK2 zmienia się na wartość 1, a więc powoduje, że sygnał zegarowy CK^ zmienia się na wartość 0.

Następne czoło sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz powoduje, że sygnał zegarowy CK3, zmienia się na wartość 1 i sygnał zegarowy CK7 zmienia się na wartość 0.

Przy następnym czole sygnału zegarowego o częstotliwości 8 MHz, sygnał zegarowy CK4 zmienia się wartość 1, a sygnał zegarowy CK₈ zmienia się na wartość 0, skutkiem czego na wejściu D przerzutnika 204 występuje sygnał o wartości 0.

Wytwarzanych jest więc osiem sygnałów zegarowych CK_V CK2, CK3, CK4, CK₅, CK_Ć, CK7 i CK8. Te sygnały majątaką samą częstotliwość, jak sygnały SE, i SE/ do pobudzania przetworników, maj ące częstotliwość 1 MHz i wytwarzane na przykład na podstawie sygnału zegarowego CK_r Sygnały mają fazę przesuniętą wzajemnie o Π/4 i są w stałym związku fazowym z sygnałami pobudzającymi przetworników. Poza tym te sygnały mająprzejścia pomiędzy wartością logiczną 0 i wartością logiczną 1.

Jak pokazano na fig. 3, sygnał synchronizacji ERS jest wytwarzany przez dekoder 28 układu sekwencyjnego adresującego 26, a jego przebieg jest pokazany na fig. 5 i 5a. Wartość logiczna tego sygnału wynosi 0 i po upływie czasu równego 95 ms zmienia się na wartość do 1, gdy odbierany sygnał jest usytuowany w środkowej części, która jest mniej zakłócona niż początek lub koniec odbieranego sygnału. Ten sygnał zmienia początek etapu, w którym jest wybierany sygnał zegarowy CK_r

Nafig. 15 sygnał synchronizacji ERS jest przesyłany do wejścia D przerzutnika typu D 212, który jest zdolny do wytwarzania na wyjściu Q sygnału ERSS odpowiadającego sygnałowi synchronizacji ERS synchronizowanemu przez sygnał zegarowy CK,, który jest przesyłany do wejścia zegarowego CK przerzutnika 212. Sygnał zegarowy CK został wybrany dowolnie.

Sygnał ERE jest wytwarzany przez dekoder 28 układu sekwencyjnego adresującego 26 z fig. 3, ajego przebieg jest pokazany na fig. 5b. Wartość logiczna tego sygnałujest 0, a w czasie 2 ms po zmianie wartości sygnału synchronizacji ERS do wartości 1 ,jego wartość staje się równa wartości 1. Ten sygnał zmienia początek etapu pomiarowego.

Na fig. 15 sygnał ERE jest przesyłany do wejścia D przerzutnika 214 typu D, do którego wejścia zerowania C jest doprowadzany do sygnał R, który ponownie pobudza go na początku pomiaru. Wyjście Q przerzutnika 60 jest dołączone do jednego z wejść elementu logicznego NIE-LUB 216, a drugie wejście odbiera sygnał ERSS. Wyjście elementu logicznego NIE-1216 jest dołączone do inwertera 218, którego wyjście jest dołączone do jednego z wejść elementu logicznego NIE-LUB 220, a drugie wejście odbiera sygnał zegarowy o częstotliwości 8 MHz.

Sygnał C8M o częstotliwości 8 MHz jest dostarczany na wyjściu elementu logicznego NIE-LUb 220. Sygnał C8M jest ponownie wprowadzany na wejście zegarowe CK przerzutnika 214. Sygnał C8M jest przełączany przez sygnał ERSS zmieniający się na zero i jest blokowany, gdy pojawia się sygnał ERE synchronizowany przez sygnał C8M.

184 338

Wyjście Q przerzutnika 214 dostarcza sygnał ERES, który odpowiada sygnałowi ERE synchronizowanemu przez sygnał C8M. Ten sygnał służy do włączania układu pomiarowego. Synchronizowany sygnał ERSS jest przesyłany do wejścia C przerzutnika typu D 222. Sygnał SIG, mianowicie sygnał SIG1 lub sygnał SIG2, jest przesyłany do wejścia zegarowego CK tego przerzutnika, na którego wejściu D występuje sygnał o wartości 1. Wyjście Q przerzutnika 222 jest dołączone do wejścia D przerzutnika 224 typu D.

Sygnał C8M jest przesyłany do wejścia zegarowego CK przerzutnika 224 i wejście Cjest dołączone do sygnału KG, którego celem jest pobudzanie przerzutnika na początku pełnego cyklu pomiarowego. Gdy sygnał ERSS na wyjściu Q przerzutnika 212 zmienia się na wartość 1, pierwsze czoło dopasowanego sygnału SIG1 lub SIG2 powoduje, że sygnał na wyjściu Q przerzutnika 222 zmienia się na wartość 1, skutkiem czego umożliwia zmianę wartości sygnału na wyjściu Q przerzutnika 224 na wartość 1 przy pierwszym czole sygnału C8M. Uzyskany sygnał SIG_1S odpowiada sygnałowi SIG1 synchronizowanemu przez sygnał C8M.

Sygnał ERSS jest również przesyłany do wejścia D przerzutnika typu D 225. Wejście C przerzutnika 225 odbiera sygnał RG. Wspólny sygnał SIG,s jest również przesyłany do jednego z wejść elementu logicznego NIE-1226, którego wyjście jest dołączone do inwertera 227, który przesyła odwrócony sygnał do wejść D ośmiu przerzutników 228,230,232,234,236,238,240, 242 typu D.

Wejście Ckażdego przerzutnikajest dołączone do wyjścia Q przerzutnika 225. Gdy sygnał ERSS ma wartość 1, pierwsze czoło sygnału SIGls przełącza przerzutnik 225 i powoduje, że na wyjściu Q występuje sygnał o wartości 1.

Pierwsze czoło SIG,s, które występuje po zmianie sygnału ERSS na wartość 1, zwalnia wejścia C ośmiu przerzutników 228-242.

Osiem innych przerzutników 244, 246, 248, 250, 252, 254, 256, 258 typu D odbiera sygnały z poszczególnych wyjść Q przerzutników 228-242 na wejściach zegarowych CK. Na wejściach D przerzutników 244-258 wy stępują stale sygnały o wartości 1, a ich wejścia C są dołączone do wspólnego sygnału inicjalizacji KG.

Wyjścia Q przerzutników 244-258 są dołączone do ośmiu elementów logicznych NIE-I 260,262,264,266,268,270,272 i 274, a inne wejścia tych elementów logicznych odbierająposzczególne z sygnałów zegarowych CKq do CK₈. Wyjścia elementów logicznych 260-274 są dołączone do poszczególnych z ośmiu wejść elementu logicznego NIE-I 276.

Wyjścia Q przerzutników 244-258 są dołączone do poszczególnych z czterech wejść elementu logicznego NIE-I 278, którego sygnał na wyjściu jest odwracany przez inwerter logiczny 280, a następnie ponownie doprowadzany do drugiego wej ścia elementu logicznego 226.

Ilekroć czoło sygnału SIG^jest identyfikowane przez osiem przerzutników 228 do 242, są one pobudzane i odbierają poszczególne sygnały zegarowe CKq do CK₈ na wejściach zegarowych CK. Wspólny sygnał RG ma wartość 1 przy inicjalizacji na początku pomiaru, a przerzutniki 244 do 258 są wprowadzane w stan aktywny i są czułe na sygnały na wyjściach Q przerzutników 228 do 242.

Pierwsza zmiana na lub czoło pierwszego sygnału zegarowego, które dochodzi natychmiast po wystąpieniu czoła sygnału SIG^ przełącza wyjście Q przerzutnika odbierającego badany sygnał zegarowy. Dla przykładu, jeżeli sygnał zegarowy CK5 jest wybranym sygnałem zegarowym, ponieważ jest najbliższy w czasie względem sygnału SlG^, ten sygnał wybrany przez przerzutnik 236 powoduje, że sygnał na wyjściu Q przerzutnika zmienia się na wartość 1, skutkiem czego powoduje także, że sygnał na wyjściu Q przerzutnika 252 zmienia się na wartość 1. Na wyjściach Q innych przerzutników 228 do 234 i 238 do 242 występuje zawsze sygnał o wartości 0.

Na wyjściu przerzutnika 252 występuje następnie wartość 0, co powoduje, że sygnał na wyjściu elementu logicznego 278 zmienia się na wartość 1. Odwrócony sygnał dochodzący na drugie wejście elementu logicznego 226 ma następnie wartość 0, która blokuje ten element i powoduje, że wspólny sygnał, dostarczany na wyjściu przez ten element i łączący wzajemnie wejścia D przerzutników 228 do 242, zmienia się na wartość 0. W ten sposób przerzutniki 228 do 242 stająsię nieczułe na sygnały zegarowe CK, i na wyjściach Q przerzutników pozostaje sygnał

184 338 o wartości 0. To umożliwia zapobieganie wybieraniu innych sygnałów zegarowych i w ten sposób jest zapamiętywany wybrany sygnał zegarowy CK₅.

Jeżeli na wyjściu Q przerzutnika 252 występuje sygnał o wartości 1, sygnał zegarowy CK₅jest wytwarzany przez element logiczny 268 i jest dostarczany do jednego z czterech wejść elementu logicznego 276. Inne sygnały na wejściach elementu logicznego 276 mają wartość 1, ze względu stan 0 wyjść Q przerzutników 244 do 250 i 254 do 258, a zatem element logiczny 276 dostarcza sygnał zegarowy CK₅, omawiany poniżej jako sygnał CLS odpowiadający sygnałowi zegarowemu wybranemu przez opisany powyżej układ.

Jeżeli sygnał SIG1 jest synchronizowany przez sygnał C8M, jest możliwe zapobieganie równoczesnemu wystąpieniu zboczy sygnałów SIG1 i CLS.

Wszystko opisane powyżej w odniesieniu do fig. 9 do 14 znajduje zastosowanie do opisanego powyżej drugiego przykładu wykonania. Przykładowo, gdy są stosowane cztery sygnały zegarowe CK, o częstotliwości 4 MHz i gdy sygnał SGjjest synchronizowany przez sygnał C4M za pomocą przerzutnika 70, to sygnały zegarowe CK,, CK₃, C4M, SIG,, sIG,s i IEX, mająna przykład przebiegi pokazane na fig. 17.

Gdy jest pożądane mierzenie szerokości impulsu wytwarzanego pomiędzy czołem sygnału SIG, i pierwszym czołem sygnału zegarowego CKj, który występuje natychmiast potem, to jest sygnału zegarowego CK₃ w wybranym przykładzie, widać, że szerokość impulsu przesyłanego z prądem może być podzielona na dwie części: przypadkową część pierwszą o czasie trwania τ, zależnym od sygnału SIG, synchronizowanego przez sygnał C4M, przy czym czas trwania τ j,jest w zakresie od 0 ns do 250 ns, zależnie od względnego położenia dwóch sygnałów SIG1 i C4M, i stałą część drugą τ₂, odpowiadającą połowie okresu sygnału C4M, to jest 125 ns. Czas trwania impulsu jest największy 375 ns.

Gdy jest pożądane mierzenie szerokości impulsu wytwarzanego pomiędzy czołem sygnału SIG2 i pierwszym czołem wybranego sygnału zegarowego CK₃ przesyłanego, pod prąd, szerokość impulsu jest maksymalnie równa 1 ps - ε, to jest około 970 ns, gdzie 1 ms reprezentuje okres sygnału o częstotliwości 1 MHz i ε jest współczynnikiem bezpieczeństwa, który zapewnia, że przerzutniki 118 i 120 z fig. 9 pracująprawidłowo. W wyniku tego, przez uwzględnienie różnicy pomiędzy szerokościami dwóch poprzednich impulsów, otrzymywanejest maksymalnie 595 ns.

Przy zastosowaniu ośmiu sygnałów zegarowych CK, o częstotliwości 8 MHz, szerokość impulsu otrzymywanego dla przesyłania pod prąd jest nadal sumą dwóch czasów trwania τ, i -C2, lecz τ jest wówczas w zakresie od 0 ns do 125 ns w związku z synchronizacją przez sygnał C8M, a τ2 jest równe 62,5 ns odpowiadające połowie okresu sygnału C8M, skutkiem czego jest ustalane maksimum dla szerokości impulsu przy 187,5 ns.

Szerokość impulsu otrzymywanego dla sygnału przesyłanego zgodnie z prądem pozostaje bez zmian 970 ns, a maksymalną różnica pomiędzy dwoma czasami trwania jest wówczas 782,5 ns. To odpowiada zwiększeniu zakresu dynamicznego urządzenia pomiarowego o 1,3 =782,5/595.

Jeżeli zakres prędkości przepływu objętych przez urządzenie pomiarowe z czterema sygnałami zegarowymi rozciąga się na przykład od 0 1/godz. do 1500 1/godz., wówczas urządzenie pomiarowe z ośmioma sygnałami zegarowymi umożliwia objęcie zakresu rozciągającego się do 1950 1/godz.

W celu zwiększenia zakresu dynamicznego urządzenia pomiarowego wykorzystującego co najmniej cztery sygnały zegarowe, jest możliwe zastąpienie opóźnienia logicznego, odpowiadającego czasowi t2 przez znacznie krótsze opóźnienie, które jest nadal zgodne z techniką zastosowanego układu logicznego. Dla przykładu, ten czas może być otrzymany za pomocą układu kaskadowego inwerterów lub za pomocą układu RC z dołączonym układem przełączającym. Według wynalazku średnia pięciu cykli, gdy jeden cykl odpowiada przesyłaniu pod prąd i przesyłaniu zgodnie z prądem, wystarczą do otrzymania rozdzielczości 50 ps.

184 338

8MHz __

CKi Q(204) —. CK₂ Q(206) -+ CK₃ Q(208) — CK 4 Q(210) — CK 5 Q(204) _ CK s Q(206) __1 CK₇ Q(208) —} CK a 5(210) ’

FIG.1 6

CK₃

CKi

FIG.17

Tl T₂

184 338

FIG. 15

184 338

FIG.14

184 338

IECLTLy ^G] (1ΕΧ2) —

Ydd

AO ///.

777.

FlG.12b

777.

FIG.13

184 338

0(118) CLS SIG1 -ί

0(118) CK(112) 0(118) ERES -¹

0(1,0) Reset(112)Qj(112) 3(114) 1ΕΧ1 -~4 • I ri_ri

SIG1·

CLSΙΕΧ1FIG.1 O

FIG.11

184 338

FIG.9

184 338

332

334SIGS CKj f=t>

312³

CK₂ =D 3lP

CK 3 =P

316 ^J =D318^J

ERSS

D Q^J

CK Η310

C Έ

300^

D Q CK

C T

302^

304

D Q — CK CG ΈΞ

3G63.

D Q — CK

CG ΐ

B G CK CG ΈΣΞ

D Q CK

T'rg .5

C3

330

FIG.8b

308184 338

FlG.8c

111

FlG.8o

184 338

4MHz

CK,

CK₃

Γ π

D(56)

CK₂CK 4

D(54) r

FIG.7

184 338

(SIG2)

184 338

FIG.1

CK1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ultradźwiękowego pomiaru prędkości przepływu płynu, w którym mierzy się różnicę czasów przejścia fali ultradźwiękowej między przetwornikami nadawczo-odbiorczymi rozmieszczonymi wzdłuż kanału, przez który przepływa płyn, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu oraz w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu, a prędkość przepływu wyznacza się na podstawie zależności Dopplera, znamienny tym, że doprowadza się na pierwsze wejścia przerzutników n sygnałów zegarowych CK„ gdzie i = 1 do n i n > 4, które to sygnały zmieniają stan z wartości logicznej 0 na 1, mają fazę przesuniętą wzajemnie o 2II/n, są w stałym związku z sygnałem pobudzającym i mają taką samą częstotliwość, jak sygnał pobudzający, następnie określa się za pomocątych przerzutników charakterystyczną część okresu pierwszego sygnału SIGj występującego na drugich wejściach tych przerzutników i odbieranego wj ednym kierunku rozchodzenia się, określa się za pomocątych przerzutników pierwszą zmianę stanu sygnału zegarowego, która następuje natychmiast po wystąpieniu tej charakterystycznej części okresu, zapamiętuje się przez inne przerzutniki sygnał zegarowy CLS, określa się czas t₁odpowiadający sumie całkowitej liczby m kolejnych okresów czasu, który upływa pomiędzy chwilą w której występuje charakterystyczna część każdego z m okresów sygnału SIG, i chwilą, w której występuje pierwsza zmiana stanu następnego sygnału CLS, określa się za pomocąprzerzutników tę samą część charakterystyczną w m kolejnych okresach drugiego sygnału SlG₂ odbieranego w przeciwnym kierunku rozchodzenia się, określa się za pomocą przerzutników czas t₂ odpowiadający sumie czasów, które upłynęły pomiędzy chwilą, w której występuje charakterystyczna część każdego a m okresów sygnału SIG2 i chwilą, w której występuje pierwsza zmiana stanu następnego sygnału CLS, określa się różnice czasów t2 -1, i określa się na podstawie tego prędkość Q przepływu płynu, która jest proporcjonalna do różnicy czasów t2- t_P
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się m = 1.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się m Φ1 i okres, w którym określa się charakterystyczną część okresu i który odpowiada pierwszemu z m kolejnych okresów pierwszego odbieranego sygnału SIGj.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się m = 1i okres, w którym określa się charakterystyczną część okresu i który poprzedza m kolejnych okresów pierwszego odbieranego sygnału SIGj.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że doprowadza się odbierane sygnały SIGj i SIG2 do postaci impulsów prostokątnych.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że określa się charakterystyczne części okresów odbieranych sygnałów, odpowiadające czołu każdego impulsu.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że określa się charakterystyczne części odbieranych sygnałów, odpowiadające tylnemu zboczu każdego impulsu.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się sygnały zegarowe CK, w postaci impulsów prostokątnych.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się pierwszą zmianę stanu sygnału zegarowego CLS określającą jego czoło.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się pierwszązmianę stanu sygnału zegarowego CLS określającą jego tylne zbocze.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pobiera się poszczególne różnice SIG! - CLS i STG2- CLS pomiędzy sygnałami i na podstawie tego otrzymuje się sygnały IEX_t i ΙΕΧ2, a następnie określa się poszczególne czasy t_t i t2.

184 338
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się sygnały ΙΕΧ,ΐ IEX₂w postaci impulsów prostokątnych i rozszerza się łączny czas trwania wszystkich impulsów dla określenia poszczególnych czasów t₁ i t₂.
13. Sposób według zastrz. 1 albo 8, znamienny tym, że stosuje się sygnał zegarowy CKj w fazie z sygnałem pobudzającym dla przetworników.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że stosuje się cztery sygnały zegarowe CKj, gdzie i = 1 do 4.
15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że stosuje się osiem sygnałów zegarowych CK1, gdzie i = 1 do 8.
16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdemu odbieranemu sygnałowi przyporządkowuje się sygnał SIG_s, który ma fazę przesuniętąwzględem sygnałów zegarowych CK,.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że stosuje się sygnał SIG_s o fazie przesuniętej o Π/η względem sygnałów zegarowych CK_r
18. Urządzenie do ultradźwiękowego pomiaru prędkości przepływu płynu, zawierające układy elektroniczne do pomiaru czasów przejścia fali ultradźwiękowej między przetwornikami nadawczo-odbiorczymi i wyznaczania ich różnicy oraz układ mikroprocesorowy do obliczania prędkości przepływu płynu na podstawie różnicy czasów przejścia fali ultradźwiękowej w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu oraz w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu płynu, znamienne tym, że zawiera układ do wytwarzania sygnałów zegarowych (CKj), dołączony do układu do odbioru sygnału synchronizacji (ERS) na wejściu (D) przerzutnika (58) typu D, dołączonego do przerzutnika (68) typu D, na którego wejściu zegarowym (CK) występuje sygnał (SIG1) lub (SIG2) i który jest dołączony do układu do identyfikacji sygnału (SIG,) i do wybierania sygnału zegarowego (CKj), zawierającego przerzutniki (76, 78, 80, 82) dołączone do przerzutników (84,86, 88,90) do pamiętania sygnału zegarowego (CLS), dołączonych do elementów logicznych NIE-I (92.94,96,98), których wyjścia są dołączone do czterech wejść elementu logicznego NIE-I (100), a wyjścia przerzutników (84,86,88,90) są dołączone do elementu logicznego NIE-I (102), którego wyjście jest dołączone do inwertera logicznego (104) dołączonego do pierwszego wejścia elementu logicznego (74), którego drugie wejście jest dołączone do przerzutnika (68) typu D poprzez przerzutnik (70) typu D.
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że układ (50) do wytwarzania sygnałów zegarowych (CK,) jest dołączony do elementu logicznego NIE-LUB (66), dołączonego poprzez inwerter (64) i element logiczny NIE-LUB (62) do przerzutnika (60) typu D, na którego wejściu (D) występuje sygnał (ERE) synchronizowany przez sygnał (C4M) na wyjściu elementu logicznego NIE-LUB (66).
20. Urządzenie według zastrz. 18 albo 19, znamienne tym, że układ (50) do wytwarzania sygnałów zegarowych (CKj) zawiera generator kwarcowy (52), do którego są dołączone przerzutniki (54,56) typu D, tworzące dzielnik do dostarczania sygnałów (CKj) o fazie przesuniętej wzajemnie o 2Π/η.
21. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że wejście D każdego z przerzutników (76,78,80,82), jest dołączone do wspólnego odbieranego sygnału (SIG1) lub (SIG2), a wejście zegarowe (CK) każdego z przerzutników odbiera sygnał zegarowy (CKj) różny dla różnych przerzutników.
22. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że układ do wybierania sygnału zegarowego (CKj) zawiera elementy logiczne (101, 103, 105, 107), których pierwsze wejścia są dołączone do wspólnego odbieranego sygnału (SIGj) lub (SIG 2), a drugie wejścia są dołączone do układów monostabilnych (106,108,109,111), z których każdy ma na wejściu różny sygnał zegarowy (CKj).
23. Urządzenie do ultradźwiękowego pomiaru prędkości przepływu płynu, zawierające układy elektroniczne do pomiaru czasów przejścia fali ultradźwiękowej między przetwornikami nadawczo-odbiorczymi i wyznaczania ich różnicy oraz układ mikroprocesorowy do obliczania prędkości przepływu płynu na podstawie różnicy czasów przejścia fali ultradźwiękowej w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu oraz w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu

184 338 płynu, znamienne tym, że zawiera układ do wytwarzania n sygnałów zegarowych (CKj), dołączony do układu do odbioru sygnału synchronizacji (ERS) na wejściu (D) przerzutnika (212) typu D, dołączonego do przerzutnika (222) typu D, na którego wejściu zegarowym (CK) występuje sygnał (SIG1) lub (SIG2) i który jest dołączony do układu do identyfikacji sygnału (SIGJ i do wybierania sygnału zegarowego (CKj), zawierającego przerzutniki (228 - 242) dołączone do przerzutników (244 - 258) do pamiętania sygnału zegarowego (CLS), dołączonych do elementów logicznych NIE-I (260 - 274), których wyjścia są dołączone do wejść elementu logicznego NIE-I (276), a wyjścia przerzutników (244 - 258) sądołączone do elementu logicznego NIE-I (278), którego wyjście jest dołączone do inwertera logicznego (280) dołączonego do pierwszego wejścia elementu logicznego (226), którego drugie wejście jest dołączone do przerzutnika (222) typu D poprzez przerzutnik (224) typu D.
24. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że układ do wytwarzania sygnałów zegarowych (CKj) jest dołączony do elementu logicznego NIE-LUB (220), dołączonego poprzez inwerter (218) i element logiczny NIE-LUB (216) do przerzutnika (214) typu D, na którego wejściu (D) występuje sygnał (ERE) synchronizowany przez sygnał (C8M) na wyjściu elementu logicznego NiE-LUB (22θ).
25. Urządzenie według zastrz. 23 albo 24, znamienne tym, że układ do wytwarzania sygnałów zegarowych (CKj) zawiera generator kwarcowy (202), do którego są dołączone przerzutniki (204,206,208,210) typu D, tworzące dzielnik do dostarczania sygnałów (CKj) o fazie przesuniętej wzajemnie o 2Π/η.
26. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że wejście D każdego z przerzutników (228 - 242) jest dołączone do wspólnego odbieranego sygnału (SIG^ lub (SIGJ, a wejście zegarowe (CK) każdego z przerzutników odbiera sygnał zegarowy (CKj) różny dla różnych przerzutników.
27. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że układ do wybierania sygnału zegarowego (CKj) zawiera n elementów logicznych (101,103,105,107), których pierwsze wejścia są dołączone do wspólnego odbieranego sygnału (SIG,) lub (SIGJ, a drugie wejścia sądołączone do układów monostabilnych (106,108,109,111), z których każdy ma na wejściu różny sygnał zegarowy (CKj).