RU2018089C1 - Multichannel ultrasonic flowmeter - Google Patents
Multichannel ultrasonic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018089C1 RU2018089C1 SU5006745A RU2018089C1 RU 2018089 C1 RU2018089 C1 RU 2018089C1 SU 5006745 A SU5006745 A SU 5006745A RU 2018089 C1 RU2018089 C1 RU 2018089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- counter
- register
- divider
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. The invention relates to ultrasonic measuring equipment and can be used to measure the flow of liquids in the petrochemical, oil refining and other industries.
Известен одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий акустический канал, коммутатор и усилитель-формирователь, образующие схему синхроколец при излучении ультразвуковых импульсов по и против потока контролируемой жидкости, последовательно соединенные умножитель частоты, реверсивный счетчик, регистр, делитель с переменным коэффициентом деления и счетчик количества жидкости, причем вход умножителя подключен к выходу усилителя-формирователя. Отдельный выход умножителя соединен с входом триггера, выход которого соединен с управляющими входами регистра, делителя и генератора измерительных стробов. Выходы генератора стробов соединены с управляющими входами коммутатора и реверсивного счетчика, входом считывания-записи регистра и входом двоичного счетчика, выходы которого соединены с установочными входами делителя [1]. Known single-channel ultrasonic flow meter containing an acoustic channel, a switch and an amplifier-driver, forming a sync ring when emitting ultrasonic pulses on and against the flow of a controlled fluid, a frequency multiplier, a reversible counter, a register, a divider with a variable division factor and a liquid quantity counter, connected in series the input of the multiplier is connected to the output of the amplifier-former. A separate output of the multiplier is connected to the input of the trigger, the output of which is connected to the control inputs of the register, divider and generator of the measuring gates. The outputs of the strobe generator are connected to the control inputs of the switch and the reverse counter, the input of the read-write register and the input of the binary counter, the outputs of which are connected to the installation inputs of the divider [1].
Известное устройство, обеспечивая повышение точности измерения за счет определения величины уменьшения длительности прерванного цикла измерения относительно заданной длительности цикла измерения вследствие срыва автоциркуляции и уменьшения пропорционально этой величине значения расхода в предыдущем цикле измерения, все же имеет погрешность измерения за счет увеличения периода следования импульсов автоциркуляции на величину времени задержки импульсов в электрических цепях синхроколец. The known device, providing improved measurement accuracy by determining the amount of decrease in the duration of the interrupted measurement cycle relative to a given measurement cycle duration due to autocirculation failure and decrease in proportion to the value of the flow value in the previous measurement cycle, still has a measurement error due to the increase in the repetition period of the autocirculation pulses by time delay pulses in the electrical circuits of the synchro-rings.
Наиболее близким к предлагаемому является одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий ультразвуковой преобразователь с двумя пьезоэлементами, соединенными через переключатель направления излучения с генератором импульсов и усилителем, делитель частоты, подключенный к переключателю направления излучения, кварцевый генератор, вычитающее и выходное устройства, линию задержки, кодирующее устройство и сравнивающее устройство, причем линия задержки включена между выходом усилителя и входом генератора импульсов, второй выход которого подключен к входу делителя частоты, входы кодирующего устройства подключены к выходам кварцевого генератора и делителя частоты соответственно, а его выход через вычитающее и сравнивающее устройства подключен к выходному устройству [2]. Closest to the proposed one is a single-channel ultrasonic flow meter containing an ultrasonic transducer with two piezoelectric elements connected via a radiation direction switch with a pulse generator and an amplifier, a frequency divider connected to a radiation direction switch, a crystal oscillator, a subtractor and an output device, a delay line, an encoder and a comparative device, the delay line being connected between the output of the amplifier and the input of the pulse generator, the second output to torogo connected to the input of the frequency divider, the encoder inputs connected to the outputs of the quartz oscillator and frequency divider, respectively, and its output through a subtracter and a comparator device connected to the output device [2].
Известное устройство, обеспечивая повышение точности измерения за счет формирования чисел, отображающих суммарные периоды пачек импульсов автоциркуляции по и против потока, и вычитания из них постоянного числа, отображающего время задержки импульсов автоциркуляции в электрических цепях, имеет погрешность измерения интегрального расхода при срыве автоциркуляции. The known device, providing improved measurement accuracy due to the formation of numbers that display the total periods of packs of autocirculation pulses along and against the flow, and subtracting from them a constant number that displays the delay time of autocirculation pulses in electrical circuits, has an error in measuring the integral flow rate when autocirculation is interrupted.
Цель изобретения - повышение точности измерения. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ультразвуковой преобразователь с двумя пьезоэлементами, соединенными через переключатель направления излучения с генератором импульсов и усилителем, делитель частоты автоциркуляции, подключенный к управляющему входу переключателя направления излучения, кварцевый генератор, вычитающее устройство, линию задержки, соединенную с усилителем, кодирующее устройство, входы которого подключены к выходам кварцевого генератора и делителя частоты автоциркуляции, а его выход соединен с входом вычитающего устройства, введены последовательно соединенные формирователь импульсов сброса-пуска, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления и формирователь импульсов блокировки, выход которого подключен к управляющему входу вычитающего устройства, последовательно соединенные первый регистр числа, первый делитель с переменным коэффициентом деления, реверсивный счетчик, регистр текущего расхода и счетчик интегрального расхода, последовательно соединенные второй регистр числа и второй делитель с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а также формирователь стробов, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, причем формирователь импульсов сброса-пуска включен между выходом линии задержки и входом генератора импульсов, выход кварцевого генератора дополнительно подключен к входам делителя частоты с постоянным коэффициентом деления и первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, входы первого и второго регистров чисел подключены к выходам вычитающего устройства, а вход формирователя импульсов блокировки соединен с входом генератора импульсов. This goal is achieved by the fact that in a device containing an ultrasonic transducer with two piezoelectric elements connected via a radiation direction switch with a pulse generator and an amplifier, an autocirculation frequency divider connected to the control input of the radiation direction switch, a crystal oscillator, a subtractor, a delay line connected to amplifier, an encoding device, the inputs of which are connected to the outputs of a crystal oscillator and an autocirculation frequency divider, and its output is connected inen with the input of the subtracting device, a shaper of reset-start pulses, a frequency divider with a constant division ratio and a shaper of blocking pulses, the output of which is connected to the control input of the subtracting device, the first number register, the first divider with a variable division coefficient, and a reversible counter are introduced in series , the register of the current flow rate and the counter of the integral flow rate, connected in series to the second register of the number and the second divider with variable k a division factor, the output of which is connected to the second input of the reverse counter, as well as a strobe generator, the output of which is connected to the control input of the reverse counter, and the reset-start pulse shaper is connected between the output of the delay line and the input of the pulse generator, the output of the crystal oscillator is additionally connected to the inputs of the divider frequencies with a constant division factor and the first and second frequency dividers with a variable division coefficient, the inputs of the first and second number registers are connected to the outputs of the subtractor, and the input of the blocking pulse generator is connected to the input of the pulse generator.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого расходомера. The drawing shows a block diagram of the proposed flow meter.
Расходомер содержит преобразователь 1 с двумя пьезоэлементами 2 и 3, генератор 4 импульсов, усилитель 5, переключатель 6 направления излучения, линию 7, делитель 8 частоты автоциркуляции, кодирующее устройство 9, кварцевый генератор 10, вычитающее устройство 11, делитель 12 частоты кварцевого генератора с постоянным коэффициентом деления, формирователь 13 импульсов сброса-пуска, формирователь 14 импульсов блокировки, регистр 15 числа "по потоку", регистр 16 числа "против потока", два делителя 17 и 18 частоты кварцевого генератора с переменными коэффициентами деления, реверсивный счетчик 19, формирователь 20 стробов, регистр 21 текущего расхода, счетчик 22 интегрального расхода. The flowmeter contains a converter 1 with two
В электрической цепи, состоящей из преобразователя 1 с пьезоэлементами 2 и 3, генератора 4, усилителя 5, переключателя, линии 7, формирователя 13, возникает последовательность импульсов, которая при излучении по потоку жидкости определяется периодом
T+v= + t3 (1)
и при излучении против потока
T-v= + t3 (2) где v - средняя скорость потока среды;
С - скорость звука в неподвижной среде;
L - расстояние между пьезоэлементами;
α - угол между направлением ультразвукового луча и осью трубопровода;
tз - время задержки сигналов в линии задержки.In an electrical circuit consisting of a transducer 1 with
T + v = + t 3 (1)
and when radiation against the stream
T -v = + t 3 (2) where v is the average flow rate of the medium;
C is the speed of sound in a stationary medium;
L is the distance between the piezoelectric elements;
α is the angle between the direction of the ultrasound beam and the axis of the pipeline;
t s - the delay time of the signals in the delay line.
Направление излучения изменяется с периодичностью, которая задается генератором 4 через делитель 8 с коэффициентом деления N. The direction of radiation changes with a frequency that is set by the
Импульсы с генератора 10 подают на кодирующее устройство 9, в котором с помощью этих импульсов преобразуют длительности тактов переключения в числа, равные NfT+v при излучении по потоку и NfT-v при излучении против потока.The pulses from the
Частоту f кварцевого генератора выбирают в зависимости от требований разрешающей способности расходомера. The frequency f of the crystal oscillator is selected depending on the resolution requirements of the flowmeter.
В момент срабатывания переключателя 6 число с выхода кодирующего устройства 9 подают на вычитающее устройство, где из него вычитают постоянное число, равное Nftз.At the moment of operation of the
Таким образом, за два такта работы переключателя 6 в вычитающем устройстве 11 формируют два числа. Thus, in two clock cycles of the
W = Nf(T+v - tз) (3) и
Z = Nf(T-v - tз) (4)
Числа W/R и Z/R, где R - постоянное число, которое в несколько раз больше числа N, записывают в регистрах 15 и 16 соответственно, которые поступают на установочные входы делителей 17 и 18 соответственно. На выходах делителей 17 и 18 возникают последовательности импульсов с периодами
= (T+v-t3) (5)
и
=
соответственно, которые поступают на два входа реверсивного счетчика 19 соответственно. Реверсивный счетчик 19 по сигналу длительностью Тстр формирователя 20 стробов производит сначала суммирование импульсов с периодом (T+v-t3) , а затем вычитание импульсов с периодом
(T-v-t3) . Пропорциональное расходу разностное число импульсов.W = Nf (T + v - t s ) (3) and
Z = Nf (T -v - t s ) (4)
The numbers W / R and Z / R, where R is a constant number that is several times greater than the number N, are recorded in
= (T + v -t 3 ) (5)
and
=
respectively, which are fed to two inputs of the
(T -v -t 3 ). The differential number of pulses proportional to the flow rate.
- = · V
(7) записывается в регистр 21. Информацию об интегральном расходе накапливают в счетчике 22 путем передачи на его вход пачки импульсов с регистра 21 в конце каждого цикла работы реверсивного счетчика 19. - = V
(7) is recorded in
Коэффициент деления М делителя 12 выбирают таким, что M > T-vмах.The division coefficient M of the
При устойчивости автоциркуляции импульсы сброса-пуска формирователя 13 поступают на управляющий вход делителя 12, вследствие чего на выходе делителя 12 отсутствуют импульсы с частотой f/M. При срыве автоциркуляции из-за газового пузырька или помехи на выходе делителя 12 возникает импульс, который поступает на вход генератора 4 и автоциркуляция восстанавливается. При этом на управляющий вход вычитающего устройства 11 поступает импульс блокировки формирователя 14, который блокирует поступление в него числа с кодирующего устройства 9, а в регистрах 15 и 16 сохраняются числа, записанные до срыва автоциркуляции. With the stability of autocirculation, the reset-start pulses of the
Таким образом, кратковременный срыв автоциркуляции не приводит к потере информации о расходе. Thus, a short breakdown of autocirculation does not lead to loss of flow information.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5006745 RU2018089C1 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Multichannel ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5006745 RU2018089C1 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Multichannel ultrasonic flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018089C1 true RU2018089C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21587550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5006745 RU2018089C1 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Multichannel ultrasonic flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018089C1 (en) |
-
1991
- 1991-10-25 RU SU5006745 patent/RU2018089C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1589063, кл. G 01F 1/66, 1988. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 901828, кл. G 01F 1/66, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4308754A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
US3894431A (en) | Apparatus for indicating fluid flow velocity | |
US5035147A (en) | Method and system for digital measurement of acoustic burst travel time in a fluid medium | |
US10564016B2 (en) | Ultrasonic transducers using adaptive multi-frequency hopping and coding | |
US3727454A (en) | Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids | |
US4391150A (en) | Electro-acoustic flowmeter | |
RU2018089C1 (en) | Multichannel ultrasonic flowmeter | |
US4203322A (en) | Apparatus for the ultrasonic measurement of the flow velocity of fluent media | |
US3882722A (en) | Multiple time difference ultrasonic flowmeters | |
EP0020537B1 (en) | A device for measuring the flow velocity of fluids | |
SU932240A1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
Brown | Dual path ultrasonic measurement of fluid flow | |
RU2085858C1 (en) | Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method | |
RU2284015C2 (en) | Method and device for measuring flux discharge | |
RU2165085C2 (en) | Gear measuring flow velocity of substance | |
EP1798529A1 (en) | Ultrasonic gas flow meter | |
JP4485641B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
RU2101681C1 (en) | Acoustic flow meter | |
GB2099146A (en) | A phase difference flowmeter | |
SU954873A1 (en) | Meter of ultrasound speed in liquid | |
RU2160887C1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
SU1000763A1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
SU572648A2 (en) | Ultrasonic single-channel flowmeter | |
SU901828A1 (en) | Single-channel ultrasonic flowmeter | |
RU2079815C1 (en) | Method of measurement of flow rate of fluid media |