RU2018089C1 - Multichannel ultrasonic flowmeter - Google Patents

Multichannel ultrasonic flowmeter Download PDF

Info

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
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Геворгян
Н.Н. Курчик
Ю.П. Лоскутов
В.Г. Молозинов
Ю.В. Пантелеев
В.В. Соколов
Original Assignee
Научно-производственное объединение "МАГ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение "МАГ" filed Critical Научно-производственное объединение "МАГ"
Priority to SU5006745 priority Critical patent/RU2018089C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018089C1 publication Critical patent/RU2018089C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring 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

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: flowmeter has two reversible piezoelectric transducers, measurement direction switch, frequency divider, pulse generator, amplifier 5, delay line, pulse shaper, quarts generator, coder, subtractor, constant-ratio frequency divider, locking pulse shaper, strobe pulse pulse shaper, two number registers, two variable-ratio dividers, reversible counter, current flowrate register and integral flowrate counter. EFFECT: enhanced accuracy. 1 dwg

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 piezoelectric elements 2 and 3, a pulse generator 4, an amplifier 5, a radiation direction switch 6, a line 7, an autocirculation frequency divider 8, an encoding device 9, a crystal oscillator 10, a subtractor 11, a crystal oscillator frequency divider 12 with a constant dividing coefficient, shaper 13 pulses of reset-start, shaper 14 pulses of blocking, register 15 of the number "upstream", register 16 of the number "upstream", two frequency dividers 17 and 18 of the crystal oscillator with variable coefficients ntami dividing down counter 19, generator 20 strobes, the register 21 of the current flow, integrated flow meter 22.

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=

Figure 00000001
+ t3 (1)
и при излучении против потока
T-v=
Figure 00000002
+ 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 piezoelectric elements 2 and 3, a generator 4, an amplifier 5, a switch, a line 7, a former 13, a pulse sequence arises which, when emitted by the fluid flow, is determined by the period
T + v =
Figure 00000001
+ t 3 (1)
and when radiation against the stream
T -v =
Figure 00000002
+ 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 generator 4 through a divider 8 with a division ratio N.

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 generator 10 are fed to an encoding device 9, in which, using these pulses, the switching cycle durations are converted into numbers equal to NfT + v for radiation downstream and NfT -v for radiation upstream.

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 switch 6, the number from the output of the encoder 9 is fed to a subtractor, where a constant number equal to Nft s is subtracted from it.

Таким образом, за два такта работы переключателя 6 в вычитающем устройстве 11 формируют два числа. Thus, in two clock cycles of the switch 6, two numbers are formed in the subtractor 11.

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

Figure 00000003
=
Figure 00000004
(T+v-t3) (5)
и
Figure 00000005
= N R _(T-v-t3) (6)
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
Figure 00000006
(T+v-t3) , а затем вычитание импульсов с периодом
Figure 00000007
(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 registers 15 and 16, respectively, which are received at the installation inputs of the dividers 17 and 18, respectively. At the outputs of the dividers 17 and 18 there are sequences of pulses with periods
Figure 00000003
=
Figure 00000004
(T + v -t 3 ) (5)
and
Figure 00000005
= N R _ (T -v -t 3 ) (6)
respectively, which are fed to two inputs of the reverse counter 19, respectively. The reversible counter 19, according to a signal of duration T page of the gate generator 20, first performs the summation of pulses with a period
Figure 00000006
(T + v -t 3 ) and then subtracting pulses with a period
Figure 00000007
(T -v -t 3 ). The differential number of pulses proportional to the flow rate.

Figure 00000008
-
Figure 00000009
=
Figure 00000010
· 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.
Figure 00000008
-
Figure 00000009
=
Figure 00000010
V
(7) is recorded in register 21. Information about the integral flow rate is accumulated in the counter 22 by transmitting to its input a packet of pulses from the register 21 at the end of each operation cycle of the reverse counter 19.

Коэффициент деления М делителя 12 выбирают таким, что M > T-vмах.The division coefficient M of the divider 12 is chosen such that M> T -v max.

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 shaper 13 are fed to the control input of the divider 12, as a result of which there are no pulses with a frequency f / M at the output of the divider 12. When the autocirculation is disrupted due to a gas bubble or interference at the output of the divider 12, a pulse arises which is fed to the input of the generator 4 and the autocirculation is restored. In this case, the control input of the subtracting device 11 receives a blocking pulse of the shaper 14, which blocks the arrival of a number from the encoder 9, and the numbers recorded before the autocirculation breakdown are stored in the registers 15 and 16.

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)

ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий ультразвуковой преобразователь с двумя пьезоэлементами, соединенными через переключатель направления излучения с генератором импульсов и усилителем, выходом соединенным с линией задержки, и делитель частоты автоциркуляции, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход к управляющему входу переключателя направления излучения и первому входу кодирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а выход - с входом вычитающего устройства, отличающийся тем, что в него 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 значения расхода и счетчик интегрального значения 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. A SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOW METER containing an ultrasonic transducer with two piezoelectric elements connected via a radiation direction switch to a pulse generator and an amplifier, an output connected to a delay line, and an autocirculation frequency divider whose input is connected to the output of the pulse generator and the output to the control input of the radiation direction switch and the first input of the encoder, the second input of which is connected to the output of the crystal oscillator, and the output to the input of the subtractor TWA, characterized in that it is connected in series with a shaper of pulses of reset-start, a frequency divider with a constant division coefficient and a shaper of blocking pulses, the output of which is connected to the control input of the subtractor, the first register of the number is connected in series, the first divider with a variable division coefficient, a reversible counter, a register of the current value of the flow rate and a counter of the integral value of the flow, connected in series to the second register of the number and the second divider variable dividing coefficient, 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 frequency divider with a constant division coefficient and the first and second frequency dividers with a variable division coefficient, the inputs of the first and second registers L connected to the outputs of the subtractor and the input of the locking pulse coupled to the input of the pulse generator.
SU5006745 1991-10-25 1991-10-25 Multichannel ultrasonic flowmeter RU2018089C1 (en)

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)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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