RU2097706C1 - Vortex flowmeter - Google Patents

Vortex flowmeter Download PDF

Info

Publication number
RU2097706C1
RU2097706C1 RU95104208/28A RU95104208A RU2097706C1 RU 2097706 C1 RU2097706 C1 RU 2097706C1 RU 95104208/28 A RU95104208/28 A RU 95104208/28A RU 95104208 A RU95104208 A RU 95104208A RU 2097706 C1 RU2097706 C1 RU 2097706C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piezoceramic
prism
signal
rectangular prism
outputs
Prior art date
Application number
RU95104208/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95104208A (en
Inventor
Е.В. Мартынов
Ю.Н. Краснов
А.В. Колчин
В.П. Алексеев
И.Н. Репин
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева
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 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева
Priority to RU95104208/28A priority Critical patent/RU2097706C1/en
Publication of RU95104208A publication Critical patent/RU95104208A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2097706C1 publication Critical patent/RU2097706C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)

Abstract

FIELD: conversion of flow of gas and liquid in large-diameter pipes to electric signal. SUBSTANCE: bluff body 12 of flowmeter is composed of trapezoidal 4 and rectangular 5 prisms interconnected by minor base of trapezoidal prism 4 and side of rectangular prism 5 and is confined in guide 3 mounted on support 2. It is oriented with major base of trapezoidal prism in opposition to flow. Support 2 has laminar profile in cross-section and is anchored with the aid of base I on wall of pipe-line. Rectangular prism 5 is manufactured in the form of laminate structure composed of alternating restoring 13, 15, 17, 19, 21 and piezoceramic 14, 16, 18, 20 plates rigidly interjoined. Outputs of piezoceramic plates 22, 23, 24, 25 are connected to input of electron processor 9 making calculation operations in agreement with expressions:
Figure 00000004
, where U is primary signal in input circuits of electron processor; U is reference signal; UO-;
Figure 00000005
;
Figure 00000006
, where
Figure 00000007
...U1.1...U1.n are voltages from outputs of piezoceramic plates located on one side of neutral surface of rectangular prism for bending deformations; U2.1...U2.n are voltages from outputs of piezoceramic plates located on opposite side of neutral surface of rectangular prism for bending deformation; K1.1...K1.n; K2.1...K2.n are proportionality factors. Output signal of flowmeter is determined by expression N = n•F, where n″ is proportionality factor, F is frequency of switching over of signal U. EFFECT: enhanced reliability and accuracy of vortex flowmeter. 5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для преобразования в электрический сигнал расхода газа и жидкости в трубах большого диаметра. The invention relates to measuring equipment and can be used, for example, to convert into an electric signal the flow rate of gas and liquid in pipes of large diameter.

Известны вихревые расходомеры, использующие в качестве генератора вихрей вихреобразующие турбинки, а также плохообтекаемые тела [1] Датчики, как правило, имеют нелинейную характеристику и ограниченный диапазон измерения, а также имеют значительный коэффициент торможения вследствие диаметрального закрепления плохообтекаемого тела в трубе, что ограничивает их применение в трубах большого диаметра. Known vortex flowmeters using vortex-forming turbines as a generator of vortices, as well as poorly streamlined bodies [1] Sensors, as a rule, have a non-linear characteristic and a limited measurement range, and also have a significant braking coefficient due to the diametrical fixing of a poor-streamlined body in the pipe, which limits their use in pipes of large diameter.

Прототипом изобретения является вставной расходомер Vortex Bar фирмы Nice Instrumetation для замера расхода в трубах большого диаметра [2] Расходомер состоит из цилиндрического стержня, вводимого через отверстие в трубопровод. Вихреобразующий модуль изготовлен в виде выфрезованного в стержне участка прямоугольного сечения, выше и ниже которого имеются сквозные отверстия. Жидкость обтекает этот модуль и вытекает через отверстия, возбуждая переменные вихревые колебания в вихреобразующем элементе. Сигналы снимаются заделанными в вихревом модуле, пьезоэлектрическим чувствительным элементом. A prototype of the invention is a Vortex Bar plug-in flow meter from Nice Instrumetation for measuring flow in large-diameter pipes [2] The flowmeter consists of a cylindrical rod inserted through an opening into the pipeline. The vortex-forming module is made in the form of a rectangular section cut in the rod, above and below which there are through holes. Liquid flows around this module and flows through the holes, exciting alternating vortex oscillations in the vortex-forming element. The signals are recorded embedded in the vortex module, a piezoelectric sensitive element.

Недостаток устройства-прототипа заключается в том, что поскольку датчик работает, как правило, в турбулентном потоке, то на периодические колебания давления, образуемые в вихревом следе за вихреобразующим участком, будут накладываться пульсации давления, обусловленные турбулентностью. Эти пульсации давления будут восприниматься чувствительным элементом как полезный сигнал, что приведет к появлению дополнительной погрешности измерения расхода. При неточной установке датчика и поперечных пульсациях скорости в потоке он будет натекать под некоторым углом к плоскости симметрии стержня. Это приведет к появлению дополнительной погрешности, обусловленной тем, что характерный размер стержня по направлению потока будет варьироваться и, следовательно, будет меняться частота вихреобразования, которая обратно пропорциональна характерному размеру. Поскольку чувствительные элементы не защищены от вибрационных перегрузок, то появится дополнительная погрешность от внешних вибраций. The disadvantage of the prototype device is that since the sensor operates, as a rule, in a turbulent flow, pressure pulsations caused by turbulence will be superimposed on the periodic pressure fluctuations generated in the vortex wake behind the vortex-forming section. These pressure pulsations will be perceived by the sensitive element as a useful signal, which will lead to the appearance of an additional error in the flow measurement. With an inaccurate installation of the sensor and transverse pulsations of the velocity in the stream, it will leak at an angle to the plane of symmetry of the rod. This will lead to the appearance of an additional error due to the fact that the characteristic size of the rod in the direction of flow will vary and, consequently, the vortex frequency will change, which is inversely proportional to the characteristic size. Since sensitive elements are not protected from vibration overloads, an additional error from external vibrations will appear.

Предложенное изобретение решает задачу повышения точности измерения. The proposed invention solves the problem of improving the accuracy of measurement.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в вихревом расходомере, содержащем плохообтекаемое тело, установленное на стойке для закрепления его в трубе, и пьезокерамический чувствительный элемент, преобразующий колебания в вихревом следе за плохообтекаемым телом в электрический сигнал, плохообтекаемое тело состоит из трапецеидальной и прямоугольной призм, соединенных между собой меньшим основанием трапецеидальной призмы и боковой гранью прямоугольной призмы, заключено в направляющую и ориентировано большим основанием трапецеидальной призмы навстречу потоку, при этом стойка имеет ламинарный профиль в поперечном сечении, а пьезокерамический чувствительный элемент выполнен в виде образующей прямоугольную призму слоистой структуры, состоящей из чередующихся упругих и пъезокерамических пластин, жестко связанных между собой, выходы пьезокерамических пластин подключены к входу электронного процессора, выполняющего вычислительные операции в соответствии с выражениями:

Figure 00000008

где U первичный сигнал в цепях электронного процессора;
Uo опорный сигнал;
Figure 00000009

UE1 K1.1U1.1+.+K1.n.U1.n.
UE2 K2.1U2.1+.+K2.n.U2.n.
U1.1.U1.n. сигналы с выхода пьезокерамических пластин, расположенных по одну сторону от нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
U2.1..U2.n. сигналы с выхода пьезокерамических пластин, расположенных с противоположной стороны нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
K1.1..K1.n., K2.1..K2.n. коэффициенты пропорциональности.The solution to this problem is achieved by the fact that in a vortex flowmeter containing a poorly flowed body mounted on a rack for fixing it in a pipe, and a piezoceramic sensing element that converts oscillations in the vortex wake of a poorly flowed body into an electrical signal, the poorly flowed body consists of a trapezoidal and rectangular prism, interconnected by a smaller base of a trapezoidal prism and a side face of a rectangular prism, enclosed in a guide and oriented by a large base of the trapezoid the ideal prism towards the flow, while the stand has a laminar profile in cross section, and the piezoceramic sensitive element is made in the form of a rectangular prism of a layered structure consisting of alternating elastic and piezoceramic plates rigidly interconnected, the outputs of the piezoceramic plates are connected to the input of the electronic processor, performing computational operations in accordance with the expressions:
Figure 00000008

where U is the primary signal in the circuits of the electronic processor;
U o reference signal;
Figure 00000009

U E1 K 1.1 U 1.1 +. + K 1.n. U 1.n.
U E2 K 2.1 U 2.1 +. + K 2.n. U 2.n.
U 1.1 .U 1.n. signals from the output of piezoceramic plates located on one side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
U 2.1. .U 2.n. signals from the output of piezoceramic plates located on the opposite side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
K 1.1. .K 1.n. , K 2.1. .K 2.n. proportionality factors.

Выходной сигнал вихревого расходомера определяется выражением:
N ИF
где И коэффициент пропорциональности;
F частота переключения сигналов.
The output signal of the vortex flowmeter is determined by the expression:
N IF
where And the coefficient of proportionality;
F signal switching frequency.

На фиг. 1 представлен один из вариантов конструктивной реализации вихревого расходомера; на фиг.2 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 проточная часть расходомера; на фиг.5 поперечное сечение одного из вариантов технической реализации прямоугольной призмы плохообтекаемого тела. In FIG. 1 presents one of the options for constructive implementation of the vortex flowmeter; figure 2 view along arrow B in figure 1; figure 3 section aa in figure 2; figure 4 flow of the flow meter; figure 5 is a cross section of one embodiment of a technical implementation of a rectangular prism of a poorly streamlined body.

На чертеже: 1 основание, 2 стойка, 3 цилиндрическая направляющая, 4 трапецеидальная призма, 5 прямоугольная призма, 6 трубопровод, 7 и 8 - проточные каналы, 9 электронный процессор, 10 область средней скорости потока, 11 профиль скорости потока в трубе, 12 плохообтекаемое тело, 13, 15, 17, 19 и 21 упругие пластины, 14, 16, 18 и 20 пьезокерамические пластины, 22 25 электрические выходы пьезокерамических пластин, 26 -форма прогиба прямоугольной призмы. In the drawing: 1 base, 2 uprights, 3 cylindrical guides, 4 trapezoidal prisms, 5 rectangular prisms, 6 pipelines, 7 and 8 - flow channels, 9 electronic processor, 10 average flow rate range, 11 flow velocity profile in the pipe, 12 poorly streamlined body, 13, 15, 17, 19 and 21 elastic plates, 14, 16, 18 and 20 piezoceramic plates, 22 25 electrical outlets of piezoceramic plates, 26 - deflection shape of a rectangular prism.

Вихревой расходомер (фиг.1) содержит плохообтекаемое тело 12, состоящее из трапецеидальной 4 и прямоугольной 5 призм. Прямоугольная призма 5 выполнена в виде слоистой структуры и состоит из жестко соединенных между собой упругих пластин и пьезокерамических пластин. Выходы пьезокерамических пластин подключены к входу электронного процессора 9. The vortex flowmeter (figure 1) contains a poorly streamlined body 12, consisting of a trapezoidal 4 and rectangular 5 prisms. Rectangular prism 5 is made in the form of a layered structure and consists of elastic plates rigidly interconnected and piezoceramic plates. The outputs of the piezoceramic plates are connected to the input of the electronic processor 9.

Плохообтекаемое тело (фиг.1) заключено в цилиндрическую направляющую 3 и установлено на стойке 2, консольно закрепленной с помощью основания 1 на стенке трубопровода 6. Стойка 2 имеет в поперечном сечении ламинарный профиль, например, профиль Жуковского (разрез А-А на фиг.1). The poorly streamlined body (Fig. 1) is enclosed in a cylindrical guide 3 and mounted on a stand 2, cantileverly fixed with a base 1 on the wall of the pipe 6. Stand 2 has a laminar profile in cross section, for example, a Zhukovsky profile (section AA in FIG. 1).

Трапецеидальная 4 и прямоугольная 5 призмы установлены поперек направляющей 3 (фиг.2) и разделяют направляющую 3 на два канала 7 и 8. Ось симметрии цилиндрической направляющей 3 расположена на расстоянии r от стенки трубопровода и совпадает с диаметром 11 средней скорости течения по сечению трубопровода (профиль скорости 11). The trapezoidal 4 and rectangular 5 prisms are mounted across the guide 3 (Fig. 2) and divide the guide 3 into two channels 7 and 8. The axis of symmetry of the cylindrical guide 3 is located at a distance r from the pipeline wall and coincides with a diameter of 11 of the average flow velocity over the pipeline section ( speed profile 11).

Прямоугольная призма (фиг.4) включает упругие 13, 15, 17, 19 и 21 и пьезокерамические 14, 16, 18 и 20 пластины, жестко соединенные между собой, электроды пьезокерамических пластин имеют электрические выходы 22 25. Стрелкой 26 показана форма возможного прогиба при изгибной деформации. Ось OX совпадает с плоскостью нейтральной поверхности призмы при изгибных деформациях. Rectangular prism (figure 4) includes elastic 13, 15, 17, 19 and 21 and piezoceramic plates 14, 16, 18 and 20, rigidly interconnected, the electrodes of piezoceramic plates have electrical outputs 22 25. Arrow 26 shows the shape of a possible deflection when bending strain. The axis OX coincides with the plane of the neutral surface of the prism under bending deformations.

Вихревой расходомер работает следующим образом. Vortex flowmeter operates as follows.

При обтекании плохообтекаемого тела (фиг.1) набегающим потоком на гранях трапецеидальной призмы 4 плохообтекаемого тела периодически изменяется знак профиля скорости и происходит отрыв потока от граней трапецеидальной призмы 4 плохообтекаемого тела и образуется вихревое течение. При этом в каналах 7 и 8, образованных между направляющей и плохообтекаемым телом, образуются две области вихреобразования, ограниченные боковыми стенками плохообтекаемого тела и внутренней поверхностью направляющей 3. В начальный момент вследствие неполной симметрии каналов 7 и 8 вихрь на одной из граней призмы 4 зарождается раньше, чем на другой. Образовавшийся вихрь сносится в канал, например, 7, при этом задерживается срыв вихря в другой канал 8 до момента выхода вихря из канала 7. За счет направляющей 3 между каналами 7 и 8 в проточной части датчика образуется пневматическая положительная обратная связь и процесс вихреобразования принимает устойчивый периодический характер. При этом на боковых поверхностях плохообтекаемого тела возникает перепад давлений, пульсирующий с частотой, пропорциональной местной скорости потока в области направляющей плохообтекаемого тела. Под действием пульсирующего перепада давлений призма 4 совершает изгибные колебания. When flowing around a poorly streamlined body (Fig. 1) by an incident flow on the faces of a trapezoidal prism 4 of a poorly streamlined body, the sign of the velocity profile periodically changes and the flow detaches from the faces of the trapezoidal prism 4 of a poorly streamlined body and a vortex flow forms. Moreover, in the channels 7 and 8 formed between the guide and the poorly streamlined body, two regions of vortex formation are formed, limited by the side walls of the poorly streamlined body and the inner surface of the guide 3. At the initial moment, due to the incomplete symmetry of the channels 7 and 8, the vortex on one of the faces of prism 4 is generated earlier than on the other. The resulting vortex is carried into the channel, for example, 7, and the stall of the vortex into another channel 8 is delayed until the vortex leaves the channel 7. Due to the guide 3 between the channels 7 and 8, pneumatic positive feedback is formed in the flow part of the sensor and the vortex formation process is stable periodic in nature. At the same time, a pressure differential arises on the lateral surfaces of the poorly streamlined body, pulsating with a frequency proportional to the local flow velocity in the region of the guide of the low-flow body. Under the action of a pulsating pressure drop, prism 4 performs bending vibrations.

При изгибе призмы 4 (фиг.4), например, по направлению стрелки 14 пьезокерамические пластины 2 и 4, расположенные выше нейтральной поверхности (ось OX), растягиваются, а пластины 6 и 8, расположенные ниже нейтральной поверхности, сжимаются, при этом под действием деформаций на электродах пьезокерамических пластин, расположенных выше оси OX, создается электрическое напряжение одного знака, а на электродах пьезокерамических пластин, расположенных ниже оси OX, противоположного знака. When bending prism 4 (figure 4), for example, in the direction of arrow 14, the piezoceramic plates 2 and 4 located above the neutral surface (axis OX) are stretched, and the plates 6 and 8 located below the neutral surface are compressed, while under the action of deformations at the electrodes of the piezoceramic plates located above the OX axis, an electric voltage of the same sign is created, and at the electrodes of the piezoceramic plates located below the OX axis, the opposite sign.

Напряжения подаются на вход электронного процессора 9, где производится их вычитание в соответствии с зависимостью вида:

Figure 00000010

где UE1 K1.1U1.1+.+K1.n. U1.n.;
UE2 K2.1U2.1+.+K2.n.U2.n.;
U1.1.U1.n. напряжения с выходов пьезокерамических пластин, расположенных по одну сторону от нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
U2.1.. U2.n. напряжение с выходов пьезокерамических пластин, расположенных с противоположной стороны нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
K1.1..K1.n., K2.1..K2.n. коэффициенты пропорциональности.The voltages are fed to the input of the electronic processor 9, where they are subtracted in accordance with the dependence of the form:
Figure 00000010

where U E1 K 1.1 U 1.1 +. + K 1.n. U 1.n. ;
U E2 K 2.1 U 2.1 +. + K 2.n. U 2.n. ;
U 1.1 .U 1.n. stresses from the outputs of piezoceramic plates located on one side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
U 2.1. . U 2.n. voltage from the outputs of piezoelectric ceramic plates located on the opposite side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
K 1.1. .K 1.n. , K 2.1. .K 2.n. proportionality factors.

Поскольку знаки электрических напряжений с выходов пьезокерамических пластин различны, то после выполнения операций в соответствии с выражением (2), будет сформирован импульс напряжения UE, амплитуда и форма которого пропорциональна амплитуде и форме пульсации перепада давлений на прямоугольной призме. При появлении на призме пульсации перепада давлений противоположного знака в соответствии с выражением (2), будет сформирован следующий импульс напряжения UE.Since the signs of the electrical voltages from the outputs of the piezoceramic plates are different, after performing the operations in accordance with expression (2), a voltage pulse U E will be generated, the amplitude and shape of which is proportional to the amplitude and shape of the pressure drop pulsation on a rectangular prism. When the pressure drop of the opposite sign appears on the prism, in accordance with expression (2), the next voltage pulse U E will be generated.

После сравнения сигнала, пропорционального UE с заданным уровнем Uo в соответствии с зависимостью вида:

Figure 00000011

где U первичный сигнал в цепях электронного процессора 9;
Uo опорный сигнал.After comparing the signal proportional to U E with a given level of U o in accordance with the dependence of the form:
Figure 00000011

where U is the primary signal in the circuits of the electronic processor 9;
U o reference signal.

При этом частота переключений сигнала U будет пропорциональна частоте пульсирующего перепада давлений на прямоугольной призме 5 и, следовательно, местной скорости потока в области направляющей 3 плохообтекаемого тела 12. In this case, the switching frequency of the signal U will be proportional to the frequency of the pulsating differential pressure on the rectangular prism 5 and, therefore, the local flow velocity in the region of the guide 3 of the streamlined body 12.

Плохообтекаемое тело может быть расположено в точке 10 профиля 11 скорости потока в трубе, где местная скорость потока равна средней скорости течения по сечению трубопровода 6. Поскольку расход газа, протекающего по трубопроводу 6, равен произведению средней скорости по сечению трубы 6 на площадь сечения, то выходной сигнал расходомера будет пропорционален расходу газа в трубопроводе 6 и определяется выражением:
N ИF
где И коэффициент пропорциональности;
F частота переключений сигнала.
A poorly streamlined body can be located at point 10 of the profile 11 of the flow rate in the pipe, where the local flow rate is equal to the average flow velocity over the cross section of the pipeline 6. Since the flow rate of gas flowing through the pipeline 6 is equal to the product of the average velocity over the cross section of the pipe 6 by the cross-sectional area, then the output signal of the flow meter will be proportional to the gas flow in the pipeline 6 and is determined by the expression:
N IF
where And the coefficient of proportionality;
F signal switching frequency.

Коэффициент пропорциональности И определяется конструктивными параметрами трубопровода 6 и физическими свойствами рабочей среды в трубопроводе 6. The proportionality coefficient And is determined by the design parameters of the pipeline 6 and the physical properties of the working medium in the pipeline 6.

Турбулентность потока не оказывает влияния на точность датчика, поскольку вихревые пространственные пульсации скорости не взаимодействуют непосредственно с плохообтекаемым телом, которое защищено цилиндрической направляющей. The turbulence of the flow does not affect the accuracy of the sensor, since the vortex spatial velocity pulsations do not interact directly with the poorly streamlined body, which is protected by a cylindrical guide.

Поперечная составляющая скорости турбулентного потока, являющаяся источником погрешности, создает пульсацию давления на входе и выходе цилиндрической направляющей одновременно. Можно считать, (учитывая малые размеры датчика и значение скорости звука), что пульсация давления, обусловленная поперечной составляющей скорости потока, одновременно воздействует на прямоугольную призму 5 (фиг.1) со всех сторон. При этом пьезокерамические пластины, расположенные и выше, и ниже нейтральной поверхности OX (фиг.5), испытывают в зависимости от знака внешнего давления или всестороннее сжатие, или всесторонее растяжение. При этом электрическое напряжение с выхода пьезокерамических пластин и выше, и ниже нейтральной поверхности будет иметь один и тот же знак и при выполнении математических операций электронным процессором в соответствии с выражением (2) результирующий сигнал будет равен нулю. The transverse component of the velocity of the turbulent flow, which is the source of the error, creates a pressure pulsation at the inlet and outlet of the cylindrical guide at the same time. We can assume (given the small size of the sensor and the value of the speed of sound) that the pressure pulsation due to the transverse component of the flow velocity simultaneously affects the rectangular prism 5 (Fig. 1) from all sides. In this case, the piezoceramic plates located both above and below the neutral surface OX (Fig. 5) are tested, depending on the sign of the external pressure, either comprehensive compression or all-round tension. In this case, the electric voltage from the output of the piezoceramic plates above and below the neutral surface will have the same sign and when performing mathematical operations by the electronic processor in accordance with expression (2), the resulting signal will be zero.

Пульсации давления, которые могли бы возникнуть за стойкой в непосредственной близости от плохообтекаемого тела, также не влияют на точность измерения, поскольку, во-первых, плохообтекаемое тело защищено цилиндрической направляющей, а, во-вторых, стойка в поперечном сечении имеет ламинарный профиль, а ее геометрия подобрана таким образом, что в диапазоне чисел Re, при которых работает расходомер, имеет место ламинарное обтекание стойки.Pressure pulsations that could occur behind the column in the immediate vicinity of the poorly streamlined body also do not affect the measurement accuracy, since, firstly, the poorly streamlined body is protected by a cylindrical guide, and secondly, the column has a laminar profile in cross section, and its geometry is selected in such a way that in the range of numbers R e at which the flowmeter works, there is a laminar flow around the rack.

Внешние механические вибрации не ухудшают точность измерений, так как они распространяются через элементы конструкции датчика и воспринимаются пьезокерамическими пластинами прямоугольной призмы за счет продольных и поперечных деформаций прямоугольной призмы, при этом электрическое напряжение на выходе пьезокерамических пластин имеет один и тот же знак. После обработки сигналов с выхода пьезокерамических пластин в соответствии с выражением (2), результирующий сигнал будет равен нулю. External mechanical vibrations do not impair the accuracy of measurements, since they propagate through the sensor structural elements and are perceived by piezoceramic plates of a rectangular prism due to longitudinal and transverse deformations of a rectangular prism, while the voltage at the output of the piezoceramic plates has the same sign. After processing the signals from the output of the piezoceramic plates in accordance with expression (2), the resulting signal will be zero.

Электронный блок реализован с использованием современной элементной базы серий: 140, 564, 1113 и 1718, а чувствительный элемент выполнен с использованием пьезокерамики типа ЦТС-19. The electronic unit is implemented using a modern elemental base of the series: 140, 564, 1113 and 1718, and the sensitive element is made using piezoelectric ceramics of the TsTS-19 type.

Таким образом, данное техническое решение позволяет с высокой точностью измерять скорость газового потока независимо от внешних возмущений, обусловленных турбулентностью потока и механическими вибрациями. Thus, this technical solution makes it possible to measure the gas flow velocity with high accuracy, regardless of external disturbances caused by turbulence of the flow and mechanical vibrations.

Claims (1)

Вихревой расходомер, содержащий плохо обтекаемое тело, установленное на стойке для закрепления его в трубе, с пьезокерамическим чувствительным элементом, преобразующим колебания в вихревом следе за плохо обтекаемым телом в электрический сигнал, отличающийся тем, что плохо обтекаемое тело выполнено из трапецеидальной и прямоугольной призм, соединенных между собой меньшим основанием трапецеидальной призмы и боковой гранью прямоугольной призмы, размещено в направляющей и ориентировано большим основанием трапецеидальной призмы навстречу потоку, при этом стойка в поперечном сечении имеет ламинарный профиль, пьезокерамический чувствительный элемент выполнен в виде образующей прямоугольную призму слоистой структуры, состоящей из чередующихся упругих и пьезокерамических пластин, жестко связанных между собой, а выходы пьезокерамических пластин подключены к входу введенного в расходомер электронного процессора, выполняющего вычислительные операции в соответствии с выражениями
Figure 00000012

где U первичный сигнал в цепях электронного процессора;
Uо опорный сигнал;
Figure 00000013

UE1 K1.1. U1.1. + + K1.n U1.n.;
UE2 K2.1.; U2.1. + + K2nU2n.,
U1.1. U1.n. - напряжения с выходов пьезокерамических пластин, расположенных по одну сторону от нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
U2.1. U2.n. - напряжения с выходов пьезокерамических пластин, расположенных с противоположной стороны нейтральной поверхности прямоугольной призмы для изгибных деформаций;
K1.1. K1.n, k2.1. K2.n. - коэффициенты пропорциональности, и
N ИF,
где И коэффициент пропорциональности;
F частота переключений сигнала;
N сигнал на выходе вихревого расходомера.
A vortex flowmeter containing a poorly streamlined body mounted on a stand for fixing it in a pipe, with a piezoceramic sensing element that converts the oscillations in the vortex wake of a poorly streamlined body into an electrical signal, characterized in that the poorly streamlined body is made of trapezoidal and rectangular prisms connected between each other with the smaller base of the trapezoidal prism and the side face of the rectangular prism, placed in the guide and oriented by the large base of the trapezoidal prism flow, while the stand in the cross section has a laminar profile, the piezoceramic sensitive element is made in the form of a layered rectangular prism consisting of alternating elastic and piezoceramic plates rigidly interconnected, and the outputs of the piezoceramic plates are connected to the input of the electronic processor introduced into the flowmeter performing computational operations in accordance with the expressions
Figure 00000012

where U is the primary signal in the circuits of the electronic processor;
U o reference signal;
Figure 00000013

U E 1 K 1 . 1 . U 1 . 1 . + + K 1 . n U 1 . n. ;
U E 2 K 2 . 1 . ; U 2 . 1 . + + K 2 n U 2 n . ,
U 1 . 1 . U 1 . n. - stresses from the outputs of piezoceramic plates located on one side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
U 2 . 1 . U 2 . n. - stresses from the outputs of piezoceramic plates located on the opposite side of the neutral surface of a rectangular prism for bending deformations;
K 1 . 1 . K 1 . n , k 2 . 1 . K 2 . n. are the proportionality coefficients, and
N IF,
where And the coefficient of proportionality;
F signal switching frequency;
N signal at the output of the vortex flowmeter.
RU95104208/28A 1995-03-27 1995-03-27 Vortex flowmeter RU2097706C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104208/28A RU2097706C1 (en) 1995-03-27 1995-03-27 Vortex flowmeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104208/28A RU2097706C1 (en) 1995-03-27 1995-03-27 Vortex flowmeter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95104208A RU95104208A (en) 1996-11-27
RU2097706C1 true RU2097706C1 (en) 1997-11-27

Family

ID=20165931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95104208/28A RU2097706C1 (en) 1995-03-27 1995-03-27 Vortex flowmeter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2097706C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. - Л.: Машиностроение, 1989, с. 363 - 369. Vontex meter: high - accuracy flow measurement. "Mech.End." 1991, 113, N 10, c. 46 - 49. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU95104208A (en) 1996-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9366556B2 (en) Method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting
US3370463A (en) Mass flow meter
US20060278015A1 (en) Device for determination and/or monitoring of the volumetric and/or mass flow of a medium
RU2097706C1 (en) Vortex flowmeter
US3314289A (en) Swirl flow meter transducer system
RU2351900C2 (en) Rate-of-flow indicator of liquid mediums in pipelines
EP0087206A1 (en) Mass flow meter
WO2022070239A1 (en) Flow rate measurement device
RU2084900C1 (en) Whirl speed detector
KR100732116B1 (en) Vortex flowmeter
RU2801437C1 (en) Bending torque sensor with built-in temperature sensor
Wenzhao et al. A liquid DP flow sensor on straight pipe
RU18852U1 (en) FLOW SENSOR
JP2022109347A (en) Ultrasonic flowmeter
RU2337323C1 (en) Gas meter
JP3209246B2 (en) Vortex flow meter
RU2175436C2 (en) Jet-type automatically generating flowmeter-counter
RU136155U1 (en) VORTEX FLOW METER CONVERTER
KR101475820B1 (en) Vortex flowmeter
CN112326994A (en) Flow velocity detection device based on cantilever beam
JPS6033372Y2 (en) mass flow meter
JP3114411B2 (en) Vortex flow meter
JPH0198926A (en) Mass flowmeter
CN112556763A (en) Vortex street flowmeter and flow measuring method thereof
RU53437U1 (en) SMALL BODY FLOW METER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050328