RU2273089C2 - Генератор импульсов - Google Patents
Генератор импульсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273089C2 RU2273089C2 RU2004122389/28A RU2004122389A RU2273089C2 RU 2273089 C2 RU2273089 C2 RU 2273089C2 RU 2004122389/28 A RU2004122389/28 A RU 2004122389/28A RU 2004122389 A RU2004122389 A RU 2004122389A RU 2273089 C2 RU2273089 C2 RU 2273089C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switch
- pulses
- pulse
- generator according
- ultrasonic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Использование: для генерации импульсов. Сущность: заключается в том, что генератор импульсов состоит из управляющей логики SL, которая посредством управляющих импульсов управляет выключателем SR, соединенным со стороны входа с блоком S питания и вырабатывающим со стороны выхода импульсное напряжение, при этом между управляющей логикой SL и выключателем SR расположен конденсатор С01, выполненный с возможностью уменьшать импульсное напряжение при слишком низких частотах управляющих импульсов, при этом между блоком S питания и выключателем SR расположено RC-звено, которое уменьшает импульсное напряжение при слишком высоких частотах повторения управляющих импульсов. Технический результат: использование генератора импульсов во взрывозащищенной системе. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к генератору импульсов согласно ограничительной части п.1 формулы.
Подобные генераторы импульсов широко используются в технике автоматизации процессов и в ультразвуковых или радиолокационных системах.
Ультразвуковые расходомеры позволяют простым образом бесконтактно определить объемный расход в трубопроводе.
Известные ультразвуковые расходомеры работают либо по доплеровскому принципу, либо по принципу разности времени пробега.
При работе по принципу разности времени пробега оценивают разное время пробега ультразвуковых импульсов относительно направления течения жидкости.
Для этого ультразвуковые импульсы посылают как по течению, так и против него. По разности времени пробега можно определить скорость течения и, тем самым, при известном диаметре отрезка трубопровода - объемный расход.
При работе по доплеровскому принципу в жидкость вводят ультразвуковые волны с определенной частотой и оценивают отраженные жидкостью ультразвуковые волны. По частотному сдвигу между введенными и отраженными волнами также можно определить скорость течения жидкости.
Отражения в жидкости возникают, однако, только тогда, когда в ней имеются воздушные пузырьки или загрязнения, так что этот принцип находит применение главным образом в загрязненных жидкостях.
Ультразвуковые волны создают и принимают с помощью так называемых ультразвуковых преобразователей. Для этого ультразвуковые преобразователи прочно устанавливают на стенке данного отрезка трубопровода. С недавних пор имеются также зажимные ультразвуковые измерительные системы. У этих систем ультразвуковые преобразователи прижимают к стенке трубы только с помощью стяжного замка. Подобные системы известны, например, из ЕР-В-686255, US-A 4484478 или US-A 4598593.
Другой ультразвуковой расходомер, работающий по принципу разности времени пробега, известен из US-A 5052230. Время пробега определяют здесь посредством так называемых пачек, т.е. коротких ультразвуковых импульсов.
Ультразвуковые преобразователи состоят обычно из пьезоэлемента и клина связи. В пьезоэлементе создают ультразвуковые волны, направляют через клин связи к стенке трубы и вводят оттуда в жидкость. Поскольку скорости звука в жидкостях и пластиках разные, ультразвуковые волны преломляются при переходе от одной среды к другой. Угол преломления зависит, таким образом, от соотношения скоростей распространения в обеих средах.
Ультразвуковые расходомеры широко используются во взрывозащищенных системах. В этих системах имеются воспламеняющиеся газы, воспламенения которых следует избегать. Для взрывозащищенных систем существуют соответствующие правила безопасности, с тем чтобы исключить опасность для оборудования и людей. Воспламенение газов может произойти тогда, когда превышены определенные, действующие наружу значения напряжения, тока, индуктивности или емкости, и, тем самым, в газе вырабатывается достаточно энергии, чтобы вызвать процесс воспламенения. Высокие импульсные напряжения необходимы для обеспечения достаточной точности измерений. При слишком низких импульсных напряжениях обработка сигнала крайне сложна. Взрывозащищенные системы в соответствии с известным стандартом безопасности разделяют на различные зоны, имеющие разные критерии безопасности. При неправильном функционировании управляющей логики, с которой вырабатывают импульсы напряжения, нельзя исключать того, что слишком большим станет число периодов повторения импульсов на пачку, слишком высокой станет частота импульсов или частота повторения пачек. Во всех случаях может произойти воспламенение газов. Также следует предотвратить случай, когда на выходе постоянно имеется напряжение блока питания.
Задачей настоящего изобретения является поэтому создание генератора импульсов, в частности для ультразвуковых расходомеров, который позволил бы надежно использовать его также во взрывозащищенной системе.
Эта задача решается посредством признаков, приведенных в п.1 формулы.
Предпочтительные усовершенствования изобретения приведены в зависимых пунктах.
Основная идея изобретения состоит в том, что между блоком питания и выключателем расположено RC-звено, которое уменьшает импульсное напряжение, когда управление выключателем происходит со слишком высокой частотой, и что между управляющей логикой и выключателем расположен конденсатор, который уменьшает импульсное напряжение при слишком низких частотах управляющих импульсов.
Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью примера выполнения, изображенного на чертеже, на котором представляют:
- фиг.1 схематично ультразвуковой расходомер;
- фиг.2 блок-схему генератора импульсов согласно изобретению для ультразвуковых расходомеров;
- фиг.3 диаграмму импульсное напряжение-время для нескольких установок управляющей логики.
На фиг.1 в сильно упрощенном виде изображен ультразвуковой расходомер с двумя ультразвуковыми преобразователями 2, 3, расположенными на внешней стенке трубопровода 1 с осепараллельным смещением. Жидкость F в трубопроводе 1 течет в направлении стрелки.
Эта пара преобразователей может работать в двух разных режимах: либо ультразвуковой преобразователь 2 действует в качестве передающего преобразователя, а ультразвуковой преобразователь 3 в качестве приемного преобразователя, либо ультразвуковой преобразователь 2 в качестве приемного преобразователя, а ультразвуковой преобразователь 3 в качестве передающего преобразователя, благодаря чему измерение осуществляют в направлении течения и навстречу ему.
Каждый из ультразвуковых преобразователей 2, 3 состоит из пьезоэлемента Р2, Р3 и элемента 21, 31 связи, который вводит ультразвуковые сигналы под отличным от 90° углом α либо в стенку трубопровода, либо выводит из нее. Угол α выбирают так, чтобы в среде образовался как можно более плоский угол и чтобы в то же время был возможен ввод ультразвука в как можно большее число материалов труб без полного отражения.
Пьезоэлементы Р2, Р3 преобразуют либо ультразвуковые импульсы в механические колебания, собственно ультразвуковые сигналы, либо наоборот механические колебания в электрические.
Оба ультразвуковых преобразователя 2, 3 соединены соответственно присоединительными проводами 23, 33 с измерительной схемой 100, включающей в себя генератор импульсов. По присоединительным проводам 23, 33 направляют электрические импульсы.
Импульсы напряжения, на которых работают пьезоэлементы, вырабатывают с помощью генератора Р импульсов, который состоит, в основном, из управляющей логики SL, выключателя SR и блока S питания (фиг.2). Управляющая логика SL вырабатывает управляющие сигналы, которые управляют выключателем SR. За счет замыкания и размыкания выключателя SR вырабатываются управляющие импульсы. Амплитуда импульсного напряжения определяется в нормальном эксплуатационном состоянии выходным напряжением блока S питания.
Посредством управляющей логики SL можно установить число периодов на пачку импульсов, частоту импульсов и частоту повторения пачек импульсов. Эти установки являются переменными и хранятся в блоке данных в управляющей логике SL. Установки могут быть изменены с помощью микропроцессора μС.
Блок S питания соединен через RC-звено RC, состоящее из резистора R1 и конденсатора С1, с одним входом Е1 полевого транзистора (FET), служащего выключателем SR. Далее управляющая логика SL через два конденсатора С01, С02 соединена со вторым входом Е2 полевого транзистора (FET). Ультразвуковой преобразователь 2 состоит в основном из пьезоэлемента, оснащенного дополнительными пассивными или активными элементами (резисторами, индуктивностями, диодами). Управляющей логикой SL управляет микропроцессор μС.
Поскольку генератор Р импульсов вырабатывает биполярные импульсы напряжения, верхняя часть схемы зеркально-симметрична.
Ниже более подробно поясняется функционирование изобретения. Управляющая логика SL вырабатывает управляющие импульсы, которые управляют выключателем SR. Управляющая логика SL настроена в нормальном случае так, что импульсы напряжения вырабатываются в виде пачек импульсов с частотой повторения от 1 до 10 миллисекунд и частотой несколько сот килогерц. На фиг.3а изображена соответствующая диаграмма импульсное напряжение-время. Частота импульсов составляет здесь 500 кГц. Пачка импульсов состоит из 5 импульсов, а частота повторения пачек импульсов составляет 5 миллисекунд. Амплитуда импульсного напряжения составляет 30 В, что соответствует выходному напряжению блока S питания.
Возможное неправильное функционирование управляющей логики SL может привести к тому, что частота импульсов станет слишком малой. Подобный случай показан на фиг.3b. Здесь частота импульсов составляет всего 50 кГц. Хорошо видно, что амплитуда импульсного напряжения сильно уменьшается с каждым отдельным импульсом. Уже через 5 импульсов импульсное напряжение падает более чем наполовину первоначального исходного значения.
Другое неправильное функционирование управляющей логики SL может привести к тому, что частота повторения станет слишком высокой. Такой случай показан на фиг.3с. Здесь частота повторения составляет 100 микросекунд. Амплитуда импульсного напряжения составляет всего около 5 В.
С помощью генератора Р импульсов согласно изобретению даже при неправильном функционировании управляющей логики SL возможна надежная работа даже во взрывозащищенных системах.
Генератор Р импульсов согласно изобретению может использоваться не только в ультразвуковых, но и в радиолокационных системах и т.п.
Claims (7)
1. Генератор Р импульсов, состоящий из управляющей логики SL, которая посредством управляющих импульсов управляет выключателем SR, соединенным со стороны входа с блоком S питания и вырабатывающим со стороны выхода импульсное напряжение, отличающийся тем, что между управляющей логикой SL и выключателем SR расположен конденсатор С01, выполненный с возможностью уменьшать импульсное напряжение при слишком низких частотах управляющих импульсов, при этом между блоком S питания и выключателем SR расположено RC-звено, которое уменьшает импульсное напряжение при слишком высоких частотах повторения управляющих импульсов.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что выключатель SR представляет собой полевой транзистор (FET).
3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что RC-звено имеет временную постоянную, делающую воспламенение невозможным.
4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что предусмотрены два последовательно включенных конденсатора С01 и С02.
5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что для ограничения тока после выключателя SR включен выходной резистор A3.
6. Генератор по п.1, отличающийся тем, что вырабатываются биполярные импульсы напряжения.
7. Генератор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью использоваться для ультразвуковых расходомеров.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10163566.4 | 2001-12-21 | ||
DE10163566A DE10163566A1 (de) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Pulsgenerator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004122389A RU2004122389A (ru) | 2005-05-27 |
RU2273089C2 true RU2273089C2 (ru) | 2006-03-27 |
Family
ID=7710580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004122389/28A RU2273089C2 (ru) | 2001-12-21 | 2002-12-18 | Генератор импульсов |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7148588B2 (ru) |
EP (1) | EP1456608B1 (ru) |
CN (1) | CN1329713C (ru) |
AU (1) | AU2002358744A1 (ru) |
CA (1) | CA2470842C (ru) |
DE (1) | DE10163566A1 (ru) |
RU (1) | RU2273089C2 (ru) |
WO (1) | WO2003054490A2 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102944275B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-01-07 | 龙芯中科技术有限公司 | 超声波仪表及其检测方法和装置 |
JP6031169B1 (ja) * | 2015-09-16 | 2016-11-24 | 株式会社オーバル | パルス出力機能を有する計装機器 |
US11761803B2 (en) * | 2021-04-20 | 2023-09-19 | Schneider Electric Systems Usa, Inc. | Sensor diagnostics |
CN114190982A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-18 | 江苏大学 | 一种用于心血管中流量检测的超声波流量装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2636737C2 (de) * | 1976-08-14 | 1978-06-22 | Danfoss A/S, Nordborg (Daenemark) | Gerät zur Ultraschallmessung physikalischer Größen strömender Medien |
US4164865A (en) * | 1977-02-22 | 1979-08-21 | The Perkin-Elmer Corporation | Acoustical wave flowmeter |
NL7810630A (nl) * | 1978-10-25 | 1980-04-29 | Rheometron Ag | Inrichting voor het meten van de snelheid van fluidumstromingen. |
DE3016968C2 (de) * | 1980-05-02 | 1982-11-04 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Meßanordnung für die Geschwindigkeit von strömungsfähigen Medien mittels Laufzeitbestimmung von Schallwellen |
FI67627C (fi) * | 1981-10-19 | 1985-04-10 | Eino Haerkoenen | Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud |
CH670506A5 (ru) * | 1986-06-17 | 1989-06-15 | Landis & Gyr Gmbh | |
GB2237639B (en) * | 1989-10-31 | 1994-07-06 | British Gas Plc | Measurement system |
FR2748816B1 (fr) * | 1996-05-17 | 1998-07-31 | Schlumberger Ind Sa | Dispositif ultrasonore de mesure de la vitesse d'ecoulement d'un fluide |
US6112601A (en) * | 1996-07-01 | 2000-09-05 | Schlumberger Industries, S.A. | Method and apparatus for measuring the flow rate of a flowing fluid |
US6044714A (en) * | 1997-10-22 | 2000-04-04 | Accusonic Technologies Inc. | Flowmeter for explosion-hazard environments |
-
2001
- 2001-12-21 DE DE10163566A patent/DE10163566A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-12-18 AU AU2002358744A patent/AU2002358744A1/en not_active Abandoned
- 2002-12-18 CN CNB028257251A patent/CN1329713C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-18 RU RU2004122389/28A patent/RU2273089C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-12-18 EP EP02793055.1A patent/EP1456608B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-18 US US10/498,511 patent/US7148588B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-18 WO PCT/EP2002/014442 patent/WO2003054490A2/de active Application Filing
- 2002-12-18 CA CA2470842A patent/CA2470842C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2470842C (en) | 2010-07-27 |
CA2470842A1 (en) | 2003-07-03 |
EP1456608A2 (de) | 2004-09-15 |
WO2003054490A3 (de) | 2004-02-19 |
US7148588B2 (en) | 2006-12-12 |
CN1606685A (zh) | 2005-04-13 |
EP1456608B1 (de) | 2015-09-09 |
AU2002358744A1 (en) | 2003-07-09 |
DE10163566A1 (de) | 2003-07-10 |
WO2003054490A2 (de) | 2003-07-03 |
RU2004122389A (ru) | 2005-05-27 |
CN1329713C (zh) | 2007-08-01 |
US20050128668A1 (en) | 2005-06-16 |
AU2002358744A8 (en) | 2003-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0625694B1 (en) | Ultrasonic fluid flowmeter | |
KR920010025B1 (ko) | 유속측정방법 및 그 장치 | |
US4914959A (en) | Ultrasonic flow meter using obliquely directed transducers | |
EP1679495B1 (en) | Fluid level detector | |
SE445261B (sv) | Ultrasonisk flodesmetare och sett att meta hastigheten av en fluid som strommar inuti en ledning | |
US10627273B2 (en) | Ultrasonic flow rate metering | |
JPH04230882A (ja) | 信号の伝播時間測定のための電気的測定装置 | |
RU2273089C2 (ru) | Генератор импульсов | |
US4708022A (en) | Fluid flow monitoring | |
JP2010501874A (ja) | 測定区間の端部に配置されている音波変換器を双方向で作動するための回路装置 | |
JP2003014515A (ja) | 超音波流量計 | |
JP3999203B2 (ja) | パルス発生器 | |
EP3449221B1 (en) | Flow meter | |
RU2006002C1 (ru) | Устройство для поверки частотно-импульсных расходомеров | |
JPH1019619A (ja) | 超音波流速測定方法 | |
JP2007064792A (ja) | 超音波式流れ計測装置 | |
US4312239A (en) | Method and apparatus for ultrasonic measurement of the rate of flow | |
US6044714A (en) | Flowmeter for explosion-hazard environments | |
JP3958124B2 (ja) | 超音波受信器および超音波流量計 | |
SU1726997A1 (ru) | Измеритель скорости распространени ультразвуковых колебаний в среде | |
KR20100007215A (ko) | 초음파 유량계의 초음파 트랜스듀서 제어방법과, 이러한방법이 적용된 초음파 유량계 | |
SU864109A1 (ru) | Ультразвуковой плотномер | |
JP2003050145A (ja) | 超音波流速測定方法および装置 | |
JPH1038650A (ja) | 超音波流速測定方法 | |
JPH0566142A (ja) | 相関流量計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151219 |