RU2073830C1 - Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media - Google Patents
Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073830C1 RU2073830C1 RU93029275A RU93029275A RU2073830C1 RU 2073830 C1 RU2073830 C1 RU 2073830C1 RU 93029275 A RU93029275 A RU 93029275A RU 93029275 A RU93029275 A RU 93029275A RU 2073830 C1 RU2073830 C1 RU 2073830C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow rate
- flow
- waves
- cylindrical
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области расходометрии и позволяет повысить точность измерения расхода жидких и газообразных сред с помощью зондирования акустическими волнами. The invention relates to the field of flow measurement and can improve the accuracy of measuring the flow rate of liquid and gaseous media by sounding with acoustic waves.
Известны способы определения скорости течения по допплеровскому смещению в частотах зондирующего излучения в акустике и оптике [1] Основными недостатками допплеровских методов являются: необходимость наличия рассеивающих зондирующее излучение частиц; существенная погрешность измерения скорости вследствие рассеивания излучения во все стороны (отсутствие узкой диаграммы направленности рассеянного излучения); нестабильность показаний, в силу влияния температурных, флуктуационных и других факторов. Known methods for determining the flow velocity by the Doppler shift in the frequencies of the probe radiation in acoustics and optics [1] The main disadvantages of the Doppler methods are: the need for the presence of particles scattering the probe radiation; significant error in the measurement of speed due to radiation scattering in all directions (lack of a narrow radiation pattern of the scattered radiation); instability of indications, due to the influence of temperature, fluctuation and other factors.
Ближайшим аналогом изобретения является способ измерения расхода жидких сред, включающий зондирование поперечного сечения потока акустическими цилиндрическими волнами с помощью кольцевого преобразователя в радиальном направлении к оси трубопровода, работающего попеременно в режимах излучения и приема, измерения их частот и определение величины расхода [2]
Недостатком известного способа является невозможность достижения высокой точности измерения.The closest analogue of the invention is a method of measuring the flow rate of liquid media, including sensing the cross section of the flow by acoustic cylindrical waves using a ring transducer in the radial direction to the axis of the pipeline, which alternates in the modes of radiation and reception, measuring their frequencies and determining the flow rate [2]
The disadvantage of this method is the inability to achieve high accuracy of measurement.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения. The technical result from the use of the invention is to improve the accuracy of measurement.
Это достигается тем, что в способе измерения расхода, включающем зондирование поперечного сечения потока акустическими цилиндрическими волнами, которые возбуждают цилиндрическим преобразователем в направлении оси трубопровода, прием многократно отраженных реверберационных цилиндрических волн и измерение их частоты, измерение частоты производят при отсутствии и наличии потока, а величину расхода определяют по разности измеренных частот. This is achieved by the fact that in the method of measuring the flow rate, including sounding the cross section of the flow with acoustic cylindrical waves, which excite the cylindrical transducer in the direction of the axis of the pipeline, receiving repeatedly reflected reverberating cylindrical waves and measuring their frequency, measuring the frequency in the absence and presence of flow, and the value flow rate is determined by the difference of the measured frequencies.
Сущность способа заключается в следующем. В исследуемую среду, контактным или бесконтактным способом (в последнем случае акустические преобразователи излучатель приемник акустических сигналов лишь "прикладываются" к внешней поверхности трубопровода) вводятся сигналы цилиндрических волн, распространяющихся от внутренней поверхности цилиндрического излучателя в поток среды к его оси, а затем после обращения фронта в обратном направлении, от оси к его внутренней поверхности, возникает последовательность затухающих реверберационных волн. Число таких волн может быть более 20 и зависит от амплитуды внешнего сигнала, его длительности, формы, свойств среды, режима течения и т.д. При движении среды по трубопроводу со скоростью V, скорость распространения звука изменяется в зависимости от величины V при постоянном значении плотности и температуры. В силу этого и частота реверберационных волн также изменяется. Мерой расхода будет являться величина, пропорциональная изменению частоты реверберационных волн, относительно частоты в неподвижной среде. The essence of the method is as follows. Signals of cylindrical waves propagating from the inner surface of the cylindrical emitter into the medium flow to its axis, and then after the front in the opposite direction, from the axis to its inner surface, a sequence of decaying reverberation waves occurs. The number of such waves can be more than 20 and depends on the amplitude of the external signal, its duration, shape, medium properties, flow regime, etc. When the medium moves through the pipeline with a speed of V, the speed of sound propagation changes depending on the value of V at a constant value of density and temperature. Due to this, the frequency of reverberation waves also changes. A measure of flow will be a value proportional to the change in the frequency of the reverberation waves, relative to the frequency in a stationary medium.
Один из вариантов функциональной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, показан на фиг. 1. One of the variants of the functional diagram of a device that implements the proposed method is shown in FIG. one.
Устройство содержит резервуар 1, заполненный измеряемой средой, кран 2, установленный на трубопроводе 3, акустические цилиндрические преобразователи 4, 4', генераторы электрических сигналов 5 и 5', коммутаторы 6 и 6', усилители 7 и 7', частотомеры 8 и 8' и устройство вычисления расхода 9. The device comprises a tank 1 filled with a measured medium, a valve 2 mounted on the pipeline 3, acoustic cylindrical transducers 4, 4 ', electric signal generators 5 and 5', switches 6 and 6 ', amplifiers 7 and 7', frequency meters 8 and 8 ' and a flow calculating device 9.
Способ измерения расхода жидких и газообразных сред осуществляется следующим образом. Вытекающую из резервуара 1 (см. фиг. 1) при открытом кране 2 по участку цилиндрического трубопровода 3 среду зондируют с помощью преобразователя 4 акустическими сигналами в виде импульсов цилиндрических волн с используемой для увеличения чувствительности частотной модуляцией. Преобразователь 4 выполняет попеременно функции излучателя и приемника акустических сигналов и может быть "накладным" состоящим из двух, накладываемых на внешнюю поверхность трубопровода, половин цилиндрического преобразователя 4 или вставляться внутрь трубы таким образом, чтобы его внутренняя поверхность и внутренняя поверхность трубы составляли единую цилиндрическую поверхность. Подаваемое с генератора электрических сигналов 5 на преобразователь 4 напряжение в виде коротких импульсов с высокочастотным заполнением преобразуется в 4 акустические сигналы той же частоты, с той же высокочастотной модуляцией, после чего выход преобразователя 4, работающего уже в режиме приема акустических сигналов с помощью коммутатора 6, соединяется со входом усилителя 7. После усиления сигналов в 7, они поступают на частотомер 8, где осуществляется измерение частот реверберационных волн при V≠0 частота при V 0 измеряется до открывания крана. При этом предполагается, что температура среды во время измерения расхода не изменяется и известна. В случае, если температура среды не может поддерживаться строго постоянной и следовательно на результаты измерений накладываются погрешности, обусловленные нестабильностью температуры, схема измерения усложняется. В этом случае, для измерения расхода используется второй такой же, что и 1, преобразователь 4', помещаемый в резервуар 1. В этом случае внешние сигналы с генераторов 5 и 5' подаются одновременно на преобразователи 4 и 4', а принимаемые ими же сигналы реверберационных волн частот ω и ωo через коммутаторы 6 и 6' поступают, после усиления в 7 и 7' на частотомеры 8 и 8' и далее в устройство 9, где происходит вычисление значений расхода до приводимой далее формуле (1).The method of measuring the flow rate of liquid and gaseous media is as follows. The medium flowing out of the tank 1 (see Fig. 1) with the tap 2 open over a portion of the cylindrical pipeline 3 is probed using a transducer 4 with acoustic signals in the form of cylindrical wave pulses with frequency modulation used to increase sensitivity. The transducer 4 performs alternately the functions of the emitter and receiver of acoustic signals and can be “laid on” consisting of two halves of the cylindrical transducer 4 superimposed on the external surface of the pipeline or inserted inside the pipe so that its inner surface and the inner surface of the pipe form a single cylindrical surface. The voltage supplied from the generator of electrical signals 5 to the converter 4 in the form of short pulses with high-frequency filling is converted into 4 acoustic signals of the same frequency, with the same high-frequency modulation, after which the output of the converter 4, which is already operating in the mode of receiving acoustic signals using the switch 6, connected to the input of amplifier 7. After amplification of the signals at 7, they arrive at the frequency meter 8, where the frequencies of the reverberation waves are measured at V ≠ 0, the frequency at V 0 is measured before opening to wound. It is assumed that the temperature of the medium during flow measurement does not change and is known. If the temperature of the medium cannot be kept strictly constant and, therefore, errors caused by the instability of the temperature are superimposed on the measurement results, the measurement scheme is complicated. In this case, to measure the flow rate, the second one, same as 1, is used, the converter 4 ', placed in the tank 1. In this case, external signals from the generators 5 and 5' are fed simultaneously to the converters 4 and 4 ', and the signals received by them the reverberation waves of frequencies ω and ω o through the switches 6 and 6 'are received, after amplification in 7 and 7' to the frequency meters 8 and 8 'and then to the device 9, where the flow values are calculated to the formula (1) given below.
Статическая характеристика устройства имеет вид:
где Q расход,
d диаметр трубопровода,
отношение удельных теплоемкостей,
ωo,ω частоты реверберационных колебаний при V 0 и V≠ 0, соответственно.The static characteristic of the device is:
where Q is the flow rate
d pipe diameter
specific heat ratio,
ω o , ω are the reverberation frequencies at V 0 and V ≠ 0, respectively.
При использовании частотной модуляции, вместо частот ωo,ω, в (1) подставляются ω
Применение предлагаемого способа определения расхода среды позволит повысить точность измерения расхода за счет следующих факторов: охвата зондирующим излучением всех точек среды на площади радиального сечения трубопровода и тем самым осуществления автоматического суммирования значений скорости в каждой точке сечения, исключения влияния изменений скорости звука за счет температурных и иных влияний, увеличения чувствительности за счет частотной модуляции зондирующих поток сигналов. The application of the proposed method for determining the flow rate of the medium will improve the accuracy of measuring the flow rate due to the following factors: coverage of all medium points on the radial cross-sectional area of the pipeline with probing radiation and thereby automatically adding the velocity values to each cross-section point, eliminating the influence of sound velocity changes due to temperature and other influences, increased sensitivity due to frequency modulation of sounding signals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029275A RU2073830C1 (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029275A RU2073830C1 (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93029275A RU93029275A (en) | 1995-10-27 |
RU2073830C1 true RU2073830C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=20142635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93029275A RU2073830C1 (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2073830C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106885844A (en) * | 2017-03-31 | 2017-06-23 | 皖西学院 | The measuring instrument and its measuring method of a kind of air specific heat ratio |
-
1993
- 1993-06-08 RU RU93029275A patent/RU2073830C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Частотно-временные ультразвуковые расходомеры./ Под ред. Киясбейли А.Ш. - М.: Машиностроение, 1984. 2. Авторское свидетельство СССР N 165971, кл. G 01F 1/66, 1991. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106885844A (en) * | 2017-03-31 | 2017-06-23 | 皖西学院 | The measuring instrument and its measuring method of a kind of air specific heat ratio |
CN106885844B (en) * | 2017-03-31 | 2023-09-05 | 皖西学院 | Measuring instrument and measuring method for specific heat ratio of air |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101810724B1 (en) | Multiphase fluid characterization system | |
US2746291A (en) | Fluid velocity measuring system | |
JPH0758210B2 (en) | Method and apparatus for measuring fluid flow using a surface generated volumetric search signal | |
WO1990005283A1 (en) | Method and apparatus for measuring mass flow | |
CN103154721A (en) | Apparatus and method for noninvasive particle detection using Doppler spectroscopy | |
SK95995A3 (en) | Flow indicator | |
EP0212899A2 (en) | Ultrasonic testing of materials | |
US4391150A (en) | Electro-acoustic flowmeter | |
Williamson et al. | Coherent Detection Technique for Variable‐Path‐Length Measurements of Ultrasonic Pulses | |
RU2073830C1 (en) | Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media | |
EP0759540A2 (en) | Fluid flow meter | |
US3204455A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
RU2068543C1 (en) | Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media | |
McCarty et al. | Frequency modulated ultrasonic Doppler flowmeter | |
RU2190191C1 (en) | Ultrasonic pulse flowmeter | |
RU2020477C1 (en) | Method of measurement of acoustic signal reflection factor | |
SU787899A1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
RU2195635C1 (en) | Method of measurement of level of liquid and loose media | |
RU2106602C1 (en) | Ultrasound flowmeter | |
RU2313068C2 (en) | Mode of measuring gas consumption in main pipelines and an arrangement for its execution | |
Jackson et al. | A three-path ultrasonic flowmeter for small-diameter pipelines | |
JP3023199B2 (en) | Acoustic pipe length measuring instrument | |
SU1659717A1 (en) | Method of measuring flow rate of liquid media | |
RU2123668C1 (en) | Method of measuring of liquid and gaseous media flow rate | |
RU2047098C1 (en) | Method of measuring flow rate of liquid and gaseous media |