RU2112928C1 - Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости - Google Patents

Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости Download PDF

Info

Publication number
RU2112928C1
RU2112928C1 RU95111536A RU95111536A RU2112928C1 RU 2112928 C1 RU2112928 C1 RU 2112928C1 RU 95111536 A RU95111536 A RU 95111536A RU 95111536 A RU95111536 A RU 95111536A RU 2112928 C1 RU2112928 C1 RU 2112928C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
flow
flow rate
ultrasonic pulses
liquid level
Prior art date
Application number
RU95111536A
Other languages
English (en)
Other versions
RU95111536A (ru
Inventor
А.Н. Поварницын
А.А. Луконин
В.А. Усольцев
В.Д. Соколов
Original Assignee
Поварницын Александр Николаевич
Усольцев Владимир Андрианович
Соколов Виктор Дмитриевич
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 Поварницын Александр Николаевич, Усольцев Владимир Андрианович, Соколов Виктор Дмитриевич filed Critical Поварницын Александр Николаевич
Priority to RU95111536A priority Critical patent/RU2112928C1/ru
Priority to DE1996127199 priority patent/DE19627199A1/de
Publication of RU95111536A publication Critical patent/RU95111536A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2112928C1 publication Critical patent/RU2112928C1/ru

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
    • G01F1/002—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel
    • 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
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Использование: измерение расхода жидкостей в открытых и закрытых потоках с переменным уровнем. Сущность изобретений: определяют время распространения ультразвуковых импульсов под углом к направлению потока по и против течения, по которому вычисляют среднюю скорость потока. Высоту уровня жидкости определяют путем пропускания ультразвуковых импульсов через твердую среду, находящуюся в потоке, в направлении поверхности жидкости. Расходомер, реализующий способ, содержит ультразвуковой измерительный модуль в виде лотка 1, на боковых сторонах которого закреплены приемопередающие датчики устройства измерения скорости потока. В основании лотка закреплено устройство измерения высоты уровня жидкости, выполненное в виде бруска из твердого материала, в котором установлен приемопередающий датчик 6. Конец бруска выполнен в виде отражателя ультразвуковых импульсов. Для крепления внутри трубопровода расходомер снабжен крепежным приспособлением 10. Вычисление расхода осуществляется прибором управления формированием ультразвуковых импульсов, вычисления и отображения информации о расходе. 2 c. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения расхода жидкостей как в открытых, так и в закрытых потоках.
Известен способ измерения расхода жидкости в потоках с переменным уровнем, по которому измерение расхода производят с учетом как скорости, так и высоты уровня жидкости (SU, авт. св. N 723374, кл. G 01 F 1/66, 1980).
Недостатком указанного способа является низкая точность измерения высоты уровня переменного потока жидкости, обусловленная тем, что измерение высоты уровня жидкости производят не непосредственно, а определяют косвенным образом из решения двух уравнений, описывающих распространение ультразвуковых импульсов по потоку и против него.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ определения расхода жидкости в открытых потоках с переменным уровнем (DE, заявка N 3223393, кл. G 01 F 1/66, 1983 [1]). В указанном изобретении определение расхода жидкости осуществляется с помощью устройства, устанавливаемого над поверхностью жидкости. Для определения средней скорости потока излучают ультразвуковые импульсы под углом к направлению потока, по и против потока, а для определения уровня жидкости изучают ультразвуковые импульсы в направлении поверхности жидкости, принимают отраженные импульсы и измеряют время прохождения этого пути.
Недостатком известного способа является то, что он не может быть применен для измерения потоков, уровень которых превышает уровень расположения прибора, поскольку измерение производится по лучам, распространяемым вниз из зоны, расположенной выше уровня жидкости, и отражаемым от ее поверхности.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства является расходомер жидкости, включающий измерительный модуль, устройство измерения скорости потока жидкости, содержащее пару приемопередающих датчиков, и устройство измерения высоты уровня жидкости, содержащее один приемо-передающий датчик, связанные с прибором для управления формированием ультразвуковых импульсов, вычисления и отображения информации о расходе жидкости [1].
Известное устройство также не обеспечивает достаточной надежности измерения.
Техническим результатом от использования изобретений является повышение надежности измерения.
Это достигается тем, что по способу измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем при измерении уровня жидкости ультразвуковые импульсы излучают в горизонтальной плоскости в проницаемой для ультразвука твердой среде, расположенной в потоке жидкости, на отражатель и далее вверх к поверхности жидкости, а при определении средней скорости измеряют время прохождения ультразвуковыми импульсами, излучаемыми в потоке жидкости, равного расстояния по потоку и против потока.
Технический результат, создаваемый заявленным устройством, достигается тем, что в расходомере измерительный модуль выполнен в виде лотка, на разных боковых сторонах которого закреплены приемопередающие датчики, устройства измерения скорости потока, а устройство измерения высоты уровня жидкости выполнено в виде функционального узла, закрепленного на основании лотка и представляющего собой брусок из твердого, проницаемого для ультразвука материала, в котором герметично вмонтирован приемопередающий датчик и выполнена отражающая ультразвук поверхность. Для измерения расхода жидкости в трубопроводах лоток имеет в сечении форму части окружности и оснащен средствами крепления в трубе.
Кроме того, отражающая ультразвук поверхность функционального узла расположена с противоположной от датчика стороны под углом 45o к направлению распространения ультразвука.
На фиг. 1 показан установленный в трубопроводе ультразвуковой преобразующий модуль, вид сверху; на фиг. 2 - тот же модуль, вид сбоку в разрезе по осевой линии; на фиг. 3 - тот же модуль, вид спереди; на фиг. 4 - модуль в аксонометрии.
Расходомер жидкости (фиг. 1 и 2) содержит ультразвуковой преобразующий модуль, выполненный в виде изготовленного из нержавеющего материала лотка 1, на противоположных боковых сторонах которого закреплены два приемопередающих датчика 2 и 3, служащие для определения скорости жидкости по потоку и против потока путем приема и передачи ультразвуковых импульсов. Направление потока показано стрелкой А.
Для измерения высоты уровня жидкости служит вмонтированный в дно лотка 1 функциональный узел 4, представляющий собой брусок 5 из твердого проницаемого для ультразвука материала, внутрь которого запрессован приемопередающий датчик 6. Противоположный от датчика конец бруска выполнен в виде расположенного под углом 45o отражателя 7 ультразвуковых импульсов.
Датчики, служащие для измерения скорости потока 2, 3 и высоты уровня жидкости 6, соединены проводами 8 (фиг. 3) с прибором для управления формированием ультразвуковых импульсов, вычисления и отображения информации о расходе.
Для крепления внутри трубопровода 9 расходомер оснащен крепежным приспособлением 10 (фиг. 3 и 4).
Расходомер работает следующим образом.
При измерении расхода жидкости лоток 1 с датчиками 2, 3 и функциональным узлом 4 с помощью крепежного приспособления 10 крепят внутри трубопровода 9.
Для определения скорости потока жидкости от датчика 2 к датчику 3 посылают ультразвуковой импульс по пути 11 (фиг. 1) и с помощью прибора управления формированием ультразвуковых импульсов, вычисления и отображения информации о расходе жидкости определяют время распространения импульса между датчиками по потоку.
Затем от датчика 3 к датчику 2 посылают ультразвуковой импульс по тому же пути 11 и аналогично определяют время распространения импульса между датчиками против потока. С помощью того же прибора вычисляют среднюю скорость движения жидкости в трубе.
Для определения высоты уровня жидкости от приемопередающего датчика 6 посылают ультразвуковой импульс по горизонтальному пути 12 (фиг. 2) внутри твердого бруска 5 к отражателю 7 и далее по вертикальному пути 13 в среде жидкости к ее поверхности 14. Отраженный от поверхности жидкости ультразвуковой импульс возвращается обратно через отражатель 7 к датчику 6. Используя полученные данные, вычисляют высоту уровня жидкости аналогично вычислению скорости.
С помощью того же прибора определяют расход жидкости и отображают полученные результаты.
Изобретения позволяют измерить расход потока в широком диапазоне измерения уровня жидкости.
За счет уменьшения площади контакта функциональных элементов с жидкостью повышается надежность измерений.

Claims (4)

1. Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем, включающий определение средней скорости и высоты уровня жидкости, вычисление величины расхода, при этом для определения средней скорости излучают ультразвуковые импульсы под углом к направлению потока жидкости по и против потока, а для определения уровня жидкости излучают ультразвуковые импульсы в направлении поверхности жидкости, принимают отраженные импульсы и измеряют время прохождения импульсами этого пути, отличающийся тем, что ультразвуковые импульсы излучают в потоке жидкости, при определении средней скорости измеряют время прохождения импульсами равного расстояния по потоку и против потока жидкости, а при измерении уровня жидкости ультразвуковые импульсы излучают в горизонтальной плоскости в проницаемой для ультразвука твердой среде на отражатель и далее вверх к поверхности жидкости.
2. Расходомер жидкости, включающий измерительный модуль, устройство измерения скорости потока жидкости, содержащее по меньшей мере одну пару приемопередающих датчиков, и устройство измерения высоты уровня жидкости, содержащее по меньшей мере один приемопередающий датчик, связанные с прибором для управления формированием ультразвуковых импульсов, вычисления и отображения информации о расходе, отличающийся тем, что измерительный модуль выполнен в виде лотка, на разных боковых сторонах которого закреплены приемопередающие датчики устройства измерения скорости потока, а устройство измерения высоты уровня жидкости выполнено в виде функционального узла, закрепленного на основании лотка и представляющего собой брусок из твердого проницаемого для ультразвука материала, в котором герметично вмонтирован приемопередающий датчик и выполнена отражающая ультразвук поверхность.
3. Расходомер жидкости по п.2, отличающийся тем, что лоток имеет в сечении форму части окружности и оснащен крепежным приспособлением.
4. Расходомер жидкости по п.2, отличающийся тем, что отражающая ультразвук поверхность функционального узла расположена с противоположной от датчика стороны под углом 45o к направлению распространения ультразвука.
RU95111536A 1995-07-05 1995-07-05 Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости RU2112928C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95111536A RU2112928C1 (ru) 1995-07-05 1995-07-05 Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости
DE1996127199 DE19627199A1 (de) 1995-07-05 1996-07-05 Verfahren zur Durchflußmessung von Flüssigkeiten und Durchflußmesser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95111536A RU2112928C1 (ru) 1995-07-05 1995-07-05 Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95111536A RU95111536A (ru) 1997-09-10
RU2112928C1 true RU2112928C1 (ru) 1998-06-10

Family

ID=20169753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95111536A RU2112928C1 (ru) 1995-07-05 1995-07-05 Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19627199A1 (ru)
RU (1) RU2112928C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637381C2 (ru) * 2012-11-05 2017-12-04 Дженерал Электрик Компани Ультразвуковой волновод

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042792B3 (de) * 2005-09-08 2007-05-31 Rohde & Schwarz Ftk Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Strömungsgeschwindigkeit und/oder Temperatur eines Fluides
US8037752B2 (en) * 2006-04-12 2011-10-18 Robert Seuffer Gmbh & Co. Kg Apparatus for measuring the filling level of a liquid in a container

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637381C2 (ru) * 2012-11-05 2017-12-04 Дженерал Электрик Компани Ультразвуковой волновод

Also Published As

Publication number Publication date
DE19627199A1 (de) 1997-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5315880A (en) Method for measuring fluid velocity by measuring the Doppler frequency shift or microwave signals
US9031797B2 (en) Multiphase flow measurement
WO2004063675A3 (en) Apparatus and method using an array of ultrasonic sensors for determining the velocity of a fluid within a pipe
JPH07218307A (ja) 超音波流量測定方法と装置
EP1439376A1 (en) Doppler ultrasonic flowmeter
CN102288235B (zh) 一种双道混合型超声波流量计及测量方法
ES2080154T3 (es) Instalacion de medicion y procedimiento para la determinacion del nivel de llenado en recipientes de liquido, preferentemente para instalaciones de tanques, y utilizacion de un guia de ondas acusticas.
JP2010515054A5 (ru)
JP5960721B2 (ja) パイプライン内の流体または流体成分の流速を測定するための装置および方法
WO1988008516A1 (en) Ultrasonic fluid flowmeter
CA2557099A1 (en) Doppler type ultrasonic flow meter
RU2330247C2 (ru) Способ калибрования ультразвукового расходомера и настроечный датчик (варианты)
JP2006078362A (ja) 同一軸型ドップラー超音波流速計
RU2112928C1 (ru) Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости
US10962393B2 (en) Multiphase flow rate measurement with elliptical ultrasonic transceiver array
JPH06507982A (ja) 流体振動子を備えた流量計
CA2271030A1 (en) Signal processing and field proving methods and circuits for a coriolis mass flow meter
RU2396518C2 (ru) Способ и устройство акустического измерения расхода газа
RU2485449C1 (ru) Устройство для измерения расхода жидкости в открытых каналах
RU2069314C1 (ru) Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости
JPH0537220Y2 (ru)
JPS6246812B2 (ru)
RU95111536A (ru) Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и расходомер жидкости
JP2003215112A (ja) 超音波密度計
RU93025610A (ru) Способ измерения расхода текущих жидкостей с переменным уровнем и устройство для его осуществления