RU2006002C1

RU2006002C1 - Tester of pulse-frequency flowmeters

Info

Publication number: RU2006002C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Кузнецов
Original assignee: Самарское специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика"
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: tester of pulse-frequency flowmeters has flow rate pickup, electronic measurement unit and device for simulation of flow-rate with electric signal. EFFECT: enhanced reliability of testing. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к средствам поверки ультразвуковых расходомеров и может быть использовано для поверки или градуировки частотно-импульсных расходомеров. The invention relates to verification tools for ultrasonic flow meters and can be used to verify or calibrate pulse-frequency flow meters.

Известно устройство для поверки ультразвуковых расходомеров, содержащее блок имитации расхода, выполненный с возможностью подключения между электроакустическим преобразователем сигнала и электронно-измерительным блоком расходомера (Патент США N 4729247, кл. G 01 F 25/10, 1988). По технической сути и достигаемому положительному эффекту это решение близко к предлагаемому и принято за прототип. Прототип обладает недостатками:
- не используется электроакустический канал преобразования расхода для поверки полного комплекта расходомера (датчика и измерительного блока);
- нет возможности применить для настройки частотно-импульсных расходомеров из-за различного принципа формирования сигнала.A device for calibrating ultrasonic flow meters is known, comprising a flow simulating unit configured to be connected between an electro-acoustic signal transducer and an electronic measuring unit of a flow meter (US Patent No. 4,729,247, class G 01 F 25/10, 1988). In technical essence and the achieved positive effect, this solution is close to the proposed one and is taken as a prototype. The prototype has disadvantages:
- the electro-acoustic flow conversion channel is not used to verify the complete set of the flow meter (sensor and measuring unit);
- there is no way to apply to adjust the frequency-pulse flow meters due to the different principle of signal formation.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения и функциональных возможностей. The aim of the invention is to expand the scope and functionality.

Поставленная цель достигается тем, что блок имитации расхода выполнен в виде параллельно включенных переключателя и линии задержки, при этом управляющий вход переключателя соединен с электронно-измерительным блоком. В предлагаемом устройстве используется рабочий комплект расходомера, работающего по акустическому каналу преобразователя расхода. Причем схема модификации сигнала пропускает сигналы как от своего входа к выходу, так и наоборот. При этом приемный сигнал задерживается по времени на величину адекватную величине задержки сигнала в акустическом канале преобразователя расхода, вызванной движением потока среды. This goal is achieved in that the flow simulation unit is made in the form of a parallel-connected switch and a delay line, while the control input of the switch is connected to an electronic measuring unit. The proposed device uses a working set of a flow meter that works on the acoustic channel of the flow transducer. Moreover, the signal modification circuit transmits signals both from its input to the output, and vice versa. In this case, the receiving signal is delayed in time by an amount adequate to the signal delay in the acoustic channel of the flow transducer caused by the movement of the medium flow.

На фиг. 1 представлена блочная принципиальная схема устройства. In FIG. 1 is a block diagram of a device.

Устройство состоит из датчика расхода 1, электронно-измерительного блока 2, соединенных между собой линиями связи и устройства имитации расхода электрическим сигналом 3. The device consists of a flow sensor 1, an electronic measuring unit 2, interconnected by communication lines and a device simulating the flow of an electric signal 3.

На фиг. 2,3,4,5 представлены варианты выполнения устройства имитации расхода электрическим сигналом, которое состоит из переключателя 4, линии задержки 5 и схемы управления 6, которая входит в вариант, показанный на фиг. 4. In FIG. 2,3,4,5 show embodiments of an electric signal flow simulating device, which consists of a switch 4, a delay line 5 and a control circuit 6, which is included in the embodiment shown in FIG. 4.

В схеме устройства имитации на фиг. 3 в качестве переключающего элемента используется полупроводниковый переключающий диод. Другой вариант его изображен на рис. 4, где используется набор линий задержек, переключаемых переключателем П-1, для получения нескольких значений задержки сигнала. При этом переключающий элемент дополнен схемой управления 6. In the circuit of the simulation device of FIG. 3, a semiconductor switching diode is used as a switching element. Another variant of it is shown in Fig. 4, where a set of delay lines is used, switched by the P-1 switch, to obtain several signal delay values. Moreover, the switching element is supplemented by a control circuit 6.

На фиг. 5 показана практическая конструкция устройства имитации легко сопрягаемая с коаксиальной линией связи электронно-измерительного блока 1 (вторичного прибора) с датчиком 2, так как в ней в качестве линии задержки используется шлейф из того же, что и линия связи, коаксиального кабеля. In FIG. Figure 5 shows the practical design of the simulation device that is easily interfaced with the coaxial line of communication of the electronic measuring unit 1 (secondary device) with the sensor 2, since it uses a loop from the same as the communication line of the coaxial cable as a delay line.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В частотно-импульсных ультразвуковых расходомерах ультразвуковые импульсы распространяются в потоке измеряемой среды в противоположных направлениях, образуя одновременно работающие синхрокольца по потоку, измеряемой среды и против него. При отсутствии движения измеряемой среды частоты синхроколец определяются скоростью ультразвука в среде и являются адекватными между собой. При движении среды в плоскости установки электроакустических преобразователей частота синхрокольца, работающего по потоку увеличивается, а против потока уменьшается, так как скорость среды складывается с противоположными знаками со скоростью ультразвука в ней. Таким образом, разность частот синхроколец является функцией от скорости потока измеряемой среды, что при неизменном сечении потока есть функция от расхода. In pulse-frequency ultrasonic flow meters, ultrasonic pulses propagate in the flow of the measured medium in opposite directions, forming simultaneously working synchro rings along the flow, the measured medium and against it. In the absence of movement of the measured medium, the frequencies of the synchro rings are determined by the speed of ultrasound in the medium and are adequate to each other. When the medium moves in the plane of installation of electro-acoustic transducers, the frequency of the synchro-ring operating in the flow increases, and against the flow decreases, since the speed of the medium develops with opposite signs with the speed of ultrasound in it. Thus, the frequency difference of the synchro-rings is a function of the flow rate of the medium being measured, which, with the flow cross section unchanged, is a function of flow rate.

Если при неподвижной измеряемой среде в цепи сигнала, распространяющегося в направлении предполагаемого потока, уменьшить время прохождения сигнала, а в противоположном направлении увеличить, то это вызовет появление разности частот синхроколец, которая адекватна разности частот вызванной наличием движущего потока. На этом принципе и основана работа предлагаемого устройства для поверки частотно-импульсных расходомеров. Электрический импульс, возбуждающий приемо-излучающий преобразователь кольца по потоку, распространяясь от входа вторичного прибора 2, проходит через устройство имитации 3, где через замкнутый переключатель 4 поступает на приемо-излучающий преобразователь датчика расхода 1 и далее через акустический канал - к другому приемо-излучающему преобразователю и через линию связи к входу 1 вторичного прибора 2. Электрический же импульс возбуждающий приемо-излучающий преобразователь против потока проходит от входа 1 вторичного прибора 2 на приемо-излучающий преобразователь датчика расхода 1, возбуждает акустический импульс, распространяющийся против потока к другому приемо-излучающему преобразователю, где преобразуется в электрический импульс и поступает на устройство имитации 3, в котором проходит линию задержки 5, так как переключатель 4 замыкается только на время прохождения импульса возбуждения. If, with the medium being measured, the signal propagating in the direction of the intended flow is reduced, and the signal propagation time is reduced and increased in the opposite direction, this will cause the appearance of a frequency difference of the synchro rings, which is adequate to the frequency difference caused by the presence of a moving stream. The operation of the proposed device for checking pulse-frequency flow meters is based on this principle. An electric pulse exciting the receiving-emitting transducer of the ring downstream, propagating from the input of the secondary device 2, passes through the simulation device 3, where through a closed switch 4 it enters the receiving-radiating transducer of the flow sensor 1 and then through the acoustic channel to another receiving-radiating the transducer and through the communication line to the input 1 of the secondary device 2. The electrical pulse exciting the receiving-emitting converter against the flow passes from the input 1 of the secondary device 2 to the receiving- the emitting transducer of the flow sensor 1, excites an acoustic pulse propagating upstream to another receiving-emitting transducer, where it is converted into an electric pulse and fed to the simulation device 3, in which the delay line 5 passes, since the switch 4 is closed only for the duration of the excitation pulse .

Таким образом в цепи распространения сигнала в направлении против потока проявляется задержка сигнала, имитирующая задержку от движения измеряемой среды. Величина задержки регулируется изменением параметров линии задержки. Thus, in the propagation chain of the signal in the opposite direction to the flow, a delay of the signal appears, simulating the delay from the movement of the measured medium. The amount of delay is controlled by changing the parameters of the delay line.

Так как возбуждающий и принимаемый сигналы имеют различные характеристики, возможно управление переключателем от возбуждающего сигнала, поступающего на него. В простейшем случае в качестве переключателя используется полупроводниковый диод, полярность включения которого соответствует полярности возбуждающего импульса, т. е. возбуждающий импульс, имеющий амплитуду единиц вольт, проходит через диод 4, а принимаемый сигнал, амплитуда которого не превышает сотен милливольт (т. е. порога отпирания диода), проходит через линию задержки 5. Может быть включено несколько диодов последовательно для получения нужных характеристик переключателя 4. В этом варианте используются переключающие свойства диода и разность амплитуд возбуждающего и принимаемого сигналов. Since the exciting and received signals have different characteristics, it is possible to control the switch from the exciting signal supplied to it. In the simplest case, a semiconductor diode is used as a switch, the polarity of the inclusion of which corresponds to the polarity of the exciting pulse, i.e., the exciting pulse having an amplitude of units of volts passes through diode 4, and the received signal, the amplitude of which does not exceed hundreds of millivolts (i.e. the diode enable threshold), passes through the delay line 5. Several diodes can be switched in series to obtain the desired characteristics of switch 4. In this embodiment, the switching properties of the diode are used and the difference of the amplitudes of the exciting and receiving signals.

Переключатель может быть выполнен и по любой другой общеизвестной схеме, например, на униполярных транзисторах и дополнен схемой управления 6, назначение которой - выработка воздействия на переключающий элемент в зависимости от тех или иных характеристик сигнала возбуждения. The switch can be made according to any other well-known scheme, for example, on unipolar transistors and supplemented by a control circuit 6, the purpose of which is to generate an effect on the switching element depending on various characteristics of the excitation signal.

Линия задержки может иметь одно или несколько значений задержки сигнала. Может использоваться несколько линий задержек с соответствующими переключателями или построение их по принципу магазина задержек. (56) Патент США N 4729247, кл. G 01 F 25/00, 1988. The delay line may have one or more signal delay values. Several delay lines can be used with the appropriate switches or build them according to the principle of a delay store. (56) U.S. Patent No. 4,729,247, cl. G 01 F 25/00, 1988.

Claims

A device for checking frequency-pulse meters, comprising a flow simulation unit configured to be connected between an electro-acoustic signal transducer and an electronic measuring flowmeter unit, characterized in that the flow simulation unit is made in the form of a switch and a delay line connected in parallel, the switch control input being connected with electronic measuring unit.