RU2585308C2 - Способ прохождения сигналов через контролируемую среду - Google Patents

Способ прохождения сигналов через контролируемую среду Download PDF

Info

Publication number
RU2585308C2
RU2585308C2 RU2014132194/28A RU2014132194A RU2585308C2 RU 2585308 C2 RU2585308 C2 RU 2585308C2 RU 2014132194/28 A RU2014132194/28 A RU 2014132194/28A RU 2014132194 A RU2014132194 A RU 2014132194A RU 2585308 C2 RU2585308 C2 RU 2585308C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
signal
controlled medium
signals
controlled
Prior art date
Application number
RU2014132194/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014132194A (ru
Inventor
Юрий Игоревич Романов
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Когерент"
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 Закрытое Акционерное Общество "Когерент" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Когерент"
Publication of RU2014132194A publication Critical patent/RU2014132194A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2585308C2 publication Critical patent/RU2585308C2/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
    • G01F1/66—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
    • 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
    • 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
    • G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе. Способ прохождения сигналов через контролируемую среду заключается в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают его передачу в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной передающей электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной приемной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной приемной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной передающей электрической цепи и обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов через контролируемую среду. Технический результат заключается в возможности получения сигналов, прошедших через контролируемую среду, с высокой степенью идентичности. 3 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе с более высокой степенью идентичности, что позволит увеличить точность измерения параметров контролируемой среды в трубопроводе.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1026015, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- формируют исходный сигнал ультразвуковой частоты;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;
- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;
- обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного являются:
- формируют исходный сигнал;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;
- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;
- обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду.
Известно также аналогичное техническое решение, см., например, представленную информацию авторов Деревенчук В.П., Савин Е.Г. и др. о многофазном расходомере для нефтедобычи (Материалы конференции. Современные технологии гидродинамических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений. Томск, 13-15 мая 2008), в котором реализован, например, способ прохождения радиочастотных сигналов через контролируемую среду, техническая сущность которого заключается в следующем:
- формируют исходный радиочастотный сигнал;
- обеспечивают передачу сформированного исходного радиочастотного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по другой электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по другой электрической цепи;
- обеспечивают прохождение сформированного радиочастотного исходного сигнала через контролируемую среду.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеприведенного аналогичного технического решения являются:
- формируют исходный сигнал;
- обеспечивают передачу исходного сформированного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу исходного сформированного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;
- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;
- обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду.
Известно также аналогичное техническое решение (см., представленную информацию на сайте http://www.ktkprom.ru систему «FLOWSIC-100»), которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа, в котором охарактеризован способ прохождения сигналов через контролируемую среду, техническая сущность которого заключается в следующем:
- формируют исходный сигнал ультразвуковой частоты;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала ультразвуковой частоты в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум по другой электрической цепи;
- принимают сигнал ультразвуковой частоты, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду в трубопроводе, как минимум, по другой электрической цепи;
- обеспечивают, таким образом, прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются следующие признаки:
- формируют исходный сигнал;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду;
- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду;
- обеспечивают прохождения сигналов через контролируемую среду.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из известных аналогичных технических решений, заключается в исключении влияния разброса параметров электронных компонентов на процесс прохождения сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих подобных сигналов по электрическим цепям и получение, вследствие этого, сигналов, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе, с высокой степенью идентичности.
Причиной невозможности получения вышеуказанного технического результата является то, что в известных аналогичных технических решениях используются различные цепи, состоящие из различных электронных компонентов, для прохождения сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих сигналов, разброс параметров которых оказывает существенное влияние на прохождение сигналов ультразвуковой частоты, радиочастотных и прочих сигналов по электрическим цепям и на их значения и параметры, так как даже двух электронных компонентов одного наименования, имеющих одинаковые параметры, практически не существует.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по исключению влияния разброса параметров электронных компонентов на процесс прохождения различных сигналов по электронным цепям и, как следствие этого, получение сигналов, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе, с высокой степенью идентичности является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в способе прохождения сигналов через контролируемую среду, заключающемся в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, и обеспечивают, таким образом, прохождение сигналов через контролируемую среду, при этом передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям, что и при передаче и приеме сигналов, прошедших через контролируемую среду в прямом направлении.
Передача сформированного исходного сигнала (радиочастотного, ультразвукового и т.п.) в прямом и в обратном направлениях и прием сигналов, прошедших в прямом и в обратном направлениях через контролируемую среду по одним и тем же электрическим цепям, как указано выше, позволяет сформировать исходный сигнал (радиочастотный, ультразвуковой и т.п.), передать его в прямом направлении через контролируемую среду и принять его после прохождения через контролируемую среду, а также передать сформированный исходный сигнал (радиочастотный, ультразвуковой и т.п.) в обратном направлении через контролируемую среду и принять его после прохождения через контролируемую среду по тем же самым электрическим цепям, обеспечивая, таким образом, прохождение исходного сигнала через контролируемую среду, не подверженного влиянию разброса параметров электронных компонентов, так как сформированные сигналы, в любом случае, проходят по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе по одним и тем же электрическим цепям, обеспечивая тем самым высокую степень идентичности, позволяющей достичь высокую точность измерения объема контролируемой среды в трубопроводе. В этом и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности признаков предлагаемого технического решения, так и отличительных признаков с присущими им свойствами, что позволило сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Техническая сущность предлагаемого способа прохождения сигналов через контролируемую среду заключается в следующем:
- формируют исходный сигнал;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (передающей) электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (приемной) электрической цепи;
- обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (приемной) электрической цепи;
- принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной (передающей) электрической цепи;
- обеспечивают прохождения сигналов через контролируемую среду.
Предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1. в качестве примера, реализующего предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду, представлена схема устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, на фиг. 2 представлена схема управления, а на фиг. 3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе.
Предлагаемое устройство для пояснения способа прохождения сигналов с использованием ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе содержит:
- источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты;
- схему - 2 развязки, подсоединенную своим входом к выходу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;
- как минимум, «N»-управляемых ключей (первый управляемый ключ - 3, второй управляемый ключ - 4, третий управляемый ключ - 5 и четвертый управляемый ключ - 6), подсоединенных своими первыми выводами - 7; 8; 9; 10 к выходу схемы - 2 развязки;
- «М1» - первых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (первый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 11 и второй ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 12), установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами - 13; 14 к соответствующим вторым выводам - 15; 16 одних из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей 3 и 5, т.е. вывод - 13 первого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 11 подсоединен к второму выводу 15 первого управляемого ключа - 3, вывод - 14 второго ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 12 подсоединен к второму выводу - 16 третьего управляемого ключа - 5;
- «M2» - вторых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (третий ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 17 и четвертый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 18), установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами - 19; 20 к соответствующим выводам - 21; 22 других из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей - 4 и 6, т.е. вывод - 19 третьего ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 17 подсоединен к второму выводу - 21 второго управляемого ключа - 4, вывод - 20 четвертого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 18 подсоединен к второму выводу - 22 четвертого управляемого ключа - 6;
- схему управления - 23, подсоединенную своими соответствующими выходами к соответствующим управляющим входам, как минимум, «N»-управляемых ключей, т.е. первый выход - 24 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 25 первого управляемого ключа - 3, второй выход 26 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 27 второго управляемого ключа - 4, третий выход - 28 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 29 третьего управляемого ключа - 5, четвертый выход - 30 схемы управления - 23 подсоединен к управляющему входу - 31 четвертого управляемого ключа - 6, и своим пятым выходом - 32 схема управления - 23 подсоединена к входу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;
- усилитель - 33, подсоединенный своим входом к выходу схемы - 2 развязки.
Представленная на фиг. 2 схема управления - 23 содержит:
- формирователь - 34 импульсов прямоугольной формы;
- формирователь - 35 стробирующих импульсов, подсоединенный своим входом к выходу формирователя - 34 импульсов прямоугольной формы;
- первый элемент - 36 исключающее - «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 37 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов, подсоединенного через вывод - 39 (пятый выход схемы управления - 23) к входу источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты;
- второй элемент - 40 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 41 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 42 к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов;
- первый инвертор - 44, подсоединенный своим входом к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом к второму входу - 45 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ»;
- второй инвертор - 46, подсоединенный своим входом к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов;
- первый элемент «И» - 48, подсоединенный своим первым входом - 49 к выходу первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 50 к выходу второго инвертора - 46 и своим выходом через вывод - 51 к управляющему входу - 25 первого управляемого ключа - 3;
- второй элемент «И» - 52, подсоединенный своим первым входом - 53 к выходу второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 54 к выходу второго инвертора - 46 и своим выходом через вывод - 55 к управляющему входу - 27 второго управляемого ключа - 4;
- третий элемент - 56 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 57 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 58 к выходу первого инвертора - 44;
- третий элемент «И» - 59, подсоединенный своим первым входом - 60 к выходу третьего элемента - 56 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 61 к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом через вывод - 62 к управляющему входу - 29 третьего управляемого ключа - 5;
- четвертый элемент - 63 исключающее «ИЛИ», подсоединенный своим первым входом - 64 к первому выходу - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим вторым входом - 65 к второму выходу - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов;
- четвертый элемент «И» - 66, подсоединенный своим первым входом - 67 к выходу четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ», своим вторым входом - 68 к третьему выходу - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов и своим выходом через вывод - 69 к управляющему входу - 31 четвертого управляемого ключа - 6.
В качестве источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты может быть использован источник сигналов ультразвуковой частоты, опубликованный в патенте РФ №2367912.
В качестве схемы - 2 развязки может быть использован буферный усилитель, опубликованный в книге У. Титце и К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника», Москва, Мир, 1982 г., с. 76.
В качестве формирователя импульсов прямоугольной формы - 34 может быть использован мультивибратор на инверторах, опубликованный в справочнике «Популярные цифровые микросхемы» В.Л. Шило, М. «Радио и связь», 1987 г. с. 218.
В качестве формирователя стробирующих импульсов - 35 может быть использован двоичный счетчик КР1554ИЕ10, опубликованный в справочнике «Логические интегральные схемы КР1533, КР1554», М.,«Бином»1993 г., с. 375.
Все остальные элементы, входящие в состав предлагаемого устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, широко известны и опубликованы в источниках информации по электронике и вычислительной технике.
Представленные на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, содержат:
а) временные диаграммы импульсных сигналов на выходе формирователя импульсов прямоугольной формы 34;
б), в), г) временные диаграммы импульсных сигналов A0, A1, A2 на выходах формирователя стробирующих импульсов 35;
д) временные диаграммы сигналов ультразвуковой частоты на выходе схемы - 2 развязки;
е), ж), з), и) временные диаграммы сигналов управления ключами - 3; 4; 5; 6 (см. фиг. 1):
е) - первым управляемым ключом - 3,
ж) - вторым управляемым ключом - 4,
з) - третьим управляемым ключом - 5,
з) - четвертым управляемым ключом - 6.
Сигналы управления S1, S2, S3, S4 выделяют временные интервалы прохождения ультразвуковых колебаний через контролируемую среду в трубопроводе по потоку, против потока, при излучении и приеме ультразвуковых колебаний, через первый канал, образованный источником - 1 сигналов ультразвуковой частоты, схемой - 2 развязки, первым управляемым ключом - 3, первым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 11; вторым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 17, вторым управляемым ключом - 4 и усилителем 33, и через второй канал, образованный источником - 1 сигналов ультразвуковой частоты, схемой - 2 развязки, третьим управляемым ключом - 5, третьим ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 12, четвертым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 18, четвертым управляемым ключом - 6 и усилителем - 33;
к), л), м), н) временные диаграммы прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе на выводах ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей - 11; 12; 17; 18 для первого и второго каналов;
о) временные диаграммы сигналов ультразвуковой частоты на выходе усилителя 33.
Предлагаемое устройство для пояснения способа прохождения сигналов с использованием ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе работает следующим образом. Под действием управляющего сигнала, сформированного формирователем - 34 импульсов прямоугольной формы (см. фиг. 3 - «а»), поступающих с его выхода на вход - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов, на первом выходе формирователя - 35 стробирующих импульсов формируются импульсные сигналы - «А0», на втором выходе - 43 - «А1» и на третьем выходе - 47 - «А2» (см. фиг. 3 - б, в, г).
С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А0» поступают на первый вход - 37 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ» и на вывод - 39 (пятый выход - 32 схемы управления - 23), а с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А1» через первый инвертор - 44 поступают на второй вход - 45 первого элемента - 36 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 49 первого элемента - 48 «И», на второй вход - 50 которого поступают импульсные сигналы -
« A ¯ 2
Figure 00000001
 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов через второй инвертор - 46. В результате обработки поступивших сигналов на выходе первого элемента - 48 «И» (вывод - 51, первый выход - 24 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 1 = ( A 0 ⊕ A ¯ 1 ) ⋅ A ¯ 2
Figure 00000002
 , где «А0» - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A ¯ 1
Figure 00000003
 » - инверсные импульсные сигналы с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и « A ¯ 2
Figure 00000001
 » - инверсные импульсные сигналы с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал - « S 1
Figure 00000004
 » для управления первым управляемым ключом - 3 (см. фиг. 3 - «е»).
С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А0» поступают на первый вход - 41 второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», а с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - «А1» поступают на второй вход - 42 второго элемента - 40 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 53 второго элемента - 52 «И», на второй вход - 54 которого поступают импульсные сигналы - « A ¯ 2
Figure 00000001
 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов через второй инвертор - 46.
В результате поступивших сигналов на выходе второго элемента - 52 «И» (вывод - 55, второй выход - 26 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 2 = ( A 0 ⊕ A 1 ) ⋅ A ¯ 2
Figure 00000005
 , где « A 0
Figure 00000006
 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A 1
Figure 00000007
 » - импульсные сигналы на втором выходе - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов и « A ¯ 2
Figure 00000001
 » - инверсные импульсные сигналы с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал - «S2» для управления вторым управляемым ключом - 4 (см. фиг.3 - «ж»).
С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы « A 0
Figure 00000008
 » поступают на первый вход - 57 третьего элемента - 56 исключающее «ИЛИ», со второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - « A ¯ 1
Figure 00000003
 » через первый инвертор - 44 поступают на второй вход - 58 третьего элемента - 56 исключающее ИЛИ, с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 60 третьего элемента - 59 «И», на второй вход - 61 которого поступают импульсные сигналы - « A 2
Figure 00000009
 » с третьего выхода - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов. В результате поступивших сигналов на выходе третьего элемента - 59 «И» (вывод - 62, третий выход - 28 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 3 = ( A 0 ⊕ A ¯ 1 ) ⋅ A 2
Figure 00000010
 , где « A 0
Figure 00000006
 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов; « A ¯ 1
Figure 00000003
 » - инверсные импульсные сигналы с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов,« A 2
Figure 00000011
 » - импульсные сигналы на третьем выходе - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов - формируется сигнал «S3» для управления третьим управляемым ключом - 5 (см. фиг.3 - «з»).
С первого выхода - 38 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы « A 0
Figure 00000006
 » поступают на первый вход - 64 четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ» и с второго выхода - 43 формирователя - 35 стробирующих импульсов импульсные сигналы - « A 1
Figure 00000012
 » поступают на второй вход - 65 четвертого элемента - 63 исключающее «ИЛИ», с выхода которого импульсные сигналы поступают на первый вход - 67 четвертого элемента - 66 «И» на второй вход - 68 которого поступают импульсные сигналы - « A 2
Figure 00000009
 » с третьего выхода - 47 формирователя стробирующих импульсов - 35.
В результате поступивших сигналов на выходе четвертого элемента - 66 «И» (вывод - 69, четвертый выход - 30 схемы управления - 23), в соответствии с математическим выражением: S 4 = ( A 0 ⊕ A 1 ) ⋅ A 2
Figure 00000013
 , где « A 0
Figure 00000006
 » - импульсные сигналы на первом выходе - 38, « A 1
Figure 00000012
 » - импульсные сигналы на втором выходе - 43,« A 2
Figure 00000011
 » - импульсные сигналы на третьем выходе - 47 формирователя - 35 стробирующих импульсов, формируется сигнал «S4» для управления четвертым управляемым ключом - 6 (см. фиг. 3 - «и»).
При поступлении с пятого выхода - 32 (с вывода - 39) схемы управления - 23 сигналов управления на вход источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты, источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты формирует кратковременные «зондирующие» импульсы (см. фиг. 3 - «д»), которые поступают через схему развязки - 2, обеспечивающую усиление выходных сигналов ультразвуковой частоты и согласование выходного сопротивления источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты с входным сопротивления первого - 3, второго - 4, третьего - 5 и четвертого - 6 управляемых ключей и усилителя - 33.
В соответствии с сигналом управления - «S1», поступающим с первого выхода - 24 (с вывода - 51) схемы управления - 23 на управляющий вход - 25 первого управляемого ключа - 3, контакты первого управляемого ключа - 3 замыкаются, и на вывод - 13 первого ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя - 11 поступает «зондирующий» сигнал. Первый ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь - 11 преобразует кратковременный «зондирующий» сигнал в ультразвуковые колебания и направляет их по потоку контролируемой среды в трубопроводе (см. фиг. 3 - «к» и «л») к второму ультразвуковому пьезоэлектрическому преобразователю - 17. При этом управляющий сигнал с первого выхода - 24 схемы управления - 23 снимается с управляющего входа - 25 первого управляемого ключа - 3, и контакты первого управляемого ключа - 3 размыкаются.
Вслед за этим со второго выхода - 26 схемы управления - 23 (с вывода - 55) на управляющий вход - 27 второго управляющего ключа - 4 поступает управляющий сигнал - «S2», который замыкает контакты второго управляемого ключа - 4 и обеспечивает поступление электрического сигнала, полученного в результате преобразования ультразвуковых колебаний, прошедших по потоку контролируемой среды в трубопроводе, вторым ультразвуковым преобразователем - 17, на вход усилителя 33, а затем, через усилитель 33, поступление электрического сигнала ультразвуковой частоты на выход устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе (см. фиг. 3 - «о»).
После этого в соответствии с сигналом управления, поступающим с пятого выхода - 32 (с вывода - 39) схемы управления - 23 на вход источника - 1 сигналов ультразвуковой частоты, источник - 1 сигналов ультразвуковой частоты формирует следующий «зондирующий» сигнал (см. фиг. 3 - «д»), который через замкнутые контакты второго управляемого ключа - 4 поступает на второй пьезоэлектрический преобразователь - 17. Второй пьезоэлектрический преобразователь - 17 преобразует «зондирующий» сигнал в ультразвуковые колебания и направляет их против потока контролируемой среды в трубопроводе (см. фиг. 3 - «л» и «к») к первому ультразвуковому пьезоэлектрическому преобразователю - 11. При этом управляющий сигнал с второго выхода - 26 схемы управления - 23 снимается с управляющего входа второго управляемого ключа - 4, и его контакты размыкаются.
Вслед за этим с первого выхода - 24 схемы управления - 23 (с вывода - 51) на управляющий вход - 25 первого управляемого ключа - 3 поступает управляющий сигнал «S1», который замыкает контакты первого управляемого ключа - 3 и обеспечивает поступление электрического сигнала, полученного в результате преобразования ультразвуковых колебаний, прошедших против потока контролируемой среды в трубопроводе, первым ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем - 11, на вход усилителя 33, а затем, через усилитель 33, поступление электрического сигнала ультразвуковой частоты на выход устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе, см. фиг. 3 - «о»).
Вышеизложенным образом осуществляется работа устройства для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе по потоку и против потока в первом канале. Работа второго канала осуществляется аналогичным образом, причем временной интервал работы второго канала показан на диаграмме фиг. 3 - «г», интервалы прохождения сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока в первом и во втором каналах показаны на диаграмме фиг. 3 - «в», а на диаграмме фиг. 3 «б» показаны интервалы, в которых происходит прием сигналов ультразвуковой частоты, прошедших через контролируемую среду в трубопроводе по потоку и против потока в первом и во втором каналах.
Аналогично диаграммам фиг.3 - «к» и фиг.3 - «л», которые показывают прохождение сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока в первом канале, на диаграммах фиг.3 - «м» и фиг.3 - «н» показано прохождение сигналов ультразвуковой частоты по потоку и против потока во втором канале.
Необходимо особо отметить, что сигналы ультразвуковой частоты, поступающие на вход усилителя - 33, проходят по потоку и против потока контролируемой среды в трубопроводе по одним и тем же элементам в каждом из каналов, и поэтому разброс параметров электронных элементов на эти сигналы не влияет.
Таким образом, охарактеризованное выше устройство, поясняющее способ прохождения сигналов через контролируемую среду в трубопроводе, подтверждает то, что за счет прохождения сформированных сигналов по потоку и против потока через контролируемую среду в трубопроводе, по одним и тем же электрическим цепям, практически полностью исключает влияние разброса параметров электронных компонентов на эти сигналы, что в свою очередь позволяет повысить точность измерения, например, объемного расхода контролируемой среды в трубопроводе.
Поэтому предлагаемый способ прохождения сигналов через контролируемую среду займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.

Claims (1)

  1. Способ прохождения сигналов через контролируемую среду, заключающийся в том, что формируют исходный сигнал, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, принимают сигнал, прошедший в прямом направлении через контролируемую среду, как минимум, по одной электрической цепи, обеспечивают передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении через контролируемую среду, принимают сигнал, прошедший в обратном направлении через контролируемую среду, и обеспечивают прохождение сигналов через контролируемую среду, при этом передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям, отличающийся тем, что передачу сформированного исходного сигнала в обратном направлении и прием сигнала, прошедшего в обратном направлении через контролируемую среду, осуществляют по тем же электрическим цепям при каждом прохождении сигнала в прямом и обратном направлениях.
RU2014132194/28A 2012-02-07 2012-02-07 Способ прохождения сигналов через контролируемую среду RU2585308C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/000070 WO2013119135A1 (ru) 2012-02-07 2012-02-07 Способ прохождения сигналов через контролируемую среду

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014132194A RU2014132194A (ru) 2016-03-27
RU2585308C2 true RU2585308C2 (ru) 2016-05-27

Family

ID=48947806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132194/28A RU2585308C2 (ru) 2012-02-07 2012-02-07 Способ прохождения сигналов через контролируемую среду

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9322688B2 (ru)
EP (1) EP2813823A4 (ru)
KR (1) KR20140135727A (ru)
CN (1) CN104428636A (ru)
BR (1) BR112014019455A8 (ru)
RU (1) RU2585308C2 (ru)
WO (1) WO2013119135A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011753A (en) * 1974-06-29 1977-03-15 Dragerwerk Aktiengesellschaft Method and device for measuring the flow velocity of media by means of ultrasound
US4183244A (en) * 1977-07-26 1980-01-15 Fuji Electric Co., Ltd. Ultrasonic flow rate measuring apparatus
US4334431A (en) * 1978-08-09 1982-06-15 Fuji Electric Company, Ltd. Ultrasonic measuring instrument
US4397193A (en) * 1981-04-07 1983-08-09 Fischer & Porter Company Transducer drive circuit for ultrasonic flowmeter

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU657254A1 (ru) * 1976-07-12 1979-04-15 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Ультразвуковой расходомер
SU657255A1 (ru) * 1976-11-23 1979-04-15 Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения Ультразвуковой расходомер
US4227407A (en) * 1978-11-30 1980-10-14 Cornell Research Foundation, Inc. Volume flow measurement system
SU1026015A2 (ru) * 1982-04-26 1983-06-30 Предприятие П/Я А-1686 Ультразвуковой расходомер
US5440936A (en) * 1992-11-16 1995-08-15 Triton Technology, Inc. Compact x-cross transducer array for a transit time flowmeter, particularly for use during in-vivo blood flow measurement
JPH10122923A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Tokyo Keiso Co Ltd 超音波流量計
EP1052832A1 (en) * 1999-05-14 2000-11-15 STMicroelectronics S.r.l. Receiving section of a telephone
EP1094303A1 (en) * 1999-10-18 2001-04-25 Aquametro AG Flow measurement
US6925891B2 (en) * 2002-04-30 2005-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ultrasonic flowmeter and method of measuring flow volume
EP1566614A4 (en) * 2002-11-26 2006-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd ULTRASONIC FLOWMETER AND METHOD OF ULTRASONIC FLOW MEASUREMENT
AT6511U3 (de) * 2003-07-16 2004-09-27 Avl List Gmbh Ultraschall-gasdurchflusssensor sowie vorrichtung zur messung von abgas-strömungen von verbrennungskraftmaschinen sowie ein verfahren zur ermittlung des durchflusses von gasen
WO2005119182A1 (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Avance Techne Accent Corp. 流体の流量測定方法及び流量測定装置
US7117104B2 (en) * 2004-06-28 2006-10-03 Celerity, Inc. Ultrasonic liquid flow controller
DE102005038599A1 (de) * 2005-08-16 2007-02-22 Robert Bosch Gmbh Ultraschallmesseinheit mit integrierter Feuchteermittlung
DE102005059062B4 (de) * 2005-12-08 2009-08-27 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung eines Massenstroms
DE102007004936B4 (de) * 2006-12-19 2011-01-13 Krohne Ag Ultraschalldurchflußmeßgerät
US7568398B2 (en) * 2007-10-07 2009-08-04 Murray F Feller Ultrasonic flow sensor with repeated transmissions
RU2367912C1 (ru) 2008-05-12 2009-09-20 Закрытое Акционерное Общество "Когерент" Устройство для определения объемного расхода контролируемой среды в трубопроводе
US8141434B2 (en) * 2009-12-21 2012-03-27 Tecom As Flow measuring apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011753A (en) * 1974-06-29 1977-03-15 Dragerwerk Aktiengesellschaft Method and device for measuring the flow velocity of media by means of ultrasound
US4183244A (en) * 1977-07-26 1980-01-15 Fuji Electric Co., Ltd. Ultrasonic flow rate measuring apparatus
US4334431A (en) * 1978-08-09 1982-06-15 Fuji Electric Company, Ltd. Ultrasonic measuring instrument
US4397193A (en) * 1981-04-07 1983-08-09 Fischer & Porter Company Transducer drive circuit for ultrasonic flowmeter

Also Published As

Publication number Publication date
EP2813823A4 (en) 2015-10-14
RU2014132194A (ru) 2016-03-27
CN104428636A (zh) 2015-03-18
EP2813823A1 (en) 2014-12-17
US9322688B2 (en) 2016-04-26
US20150139288A1 (en) 2015-05-21
BR112014019455A8 (pt) 2017-07-11
WO2013119135A1 (ru) 2013-08-15
BR112014019455A2 (ru) 2017-06-20
KR20140135727A (ko) 2014-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020233686B2 (en) Improved Signal Travel Time Flow Meter
CN108369242B (zh) 改进的波束成形声学信号行进时间流量计
Adrián-Martínez et al. Acoustic signal detection through the cross-correlation method in experiments with different signal to noise ratio and reverberation conditions
EA031140B1 (ru) Ультразвуковое обнаружение изменения поверхности стенки
US9448150B2 (en) Method and apparatus for determining kinematic viscosity through the transmission and reception of ultrasonic energy
Djerir et al. Characterization of the critically refracted longitudinal (LCR) waves and their use in defect detection
US9921087B2 (en) System and method for measuring a fluid flow rate by provoking destructive interferences between acoustic waves propagating in opposite directions with respect to the flow of the fluid
RU2585308C2 (ru) Способ прохождения сигналов через контролируемую среду
RU2535651C2 (ru) Устройство для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе
MY196045A (en) Device for Measuring Deposit Thickness using Ultrasonic Waves, and Method Therefor
Decrop et al. New methods for ADV measurements of turbulent sediment fluxes–application to a fine sediment plume
RU2593622C1 (ru) Способ измерения радиальной скорости объекта по его шумоизлучению
Nguyen et al. Intelligent ultrasonic flow measurement using linear array transducer with recurrent neural networks
Udovydchenkov et al. Modal analysis of the range evolution of broadband wavefields in the North Pacific Ocean: Low mode numbers
JP2014178232A (ja) 超音波流量計ｄｆｔ相互相関法を用いた検波方式
Wilson et al. Short-pulse method for acoustic backscatter amplitude calibration at MHz frequencies
CN106788824B (zh) 一种穿钢信道建模方法及装置
RU172103U1 (ru) Ультразвуковой расходомер с металлическим датчиком
RU2319116C1 (ru) Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах
Choo et al. Compressive time-domain beamforming
RU2770889C1 (ru) Полностью цифровой расходомер, основанный на измерении времени прохождения, в котором используется обращенная во времени акустика
RU2012100923A (ru) Устройство для измерения акустического сопротивления твердых материалов
Antlinger et al. An acoustic transmission sensor for the characterization of fluids in terms of their longitudinal viscosity
EP4067833B1 (en) All digital travel time flow meter using time reversed acoustics
Murgan et al. (A new time of flight) Acoustic flow meter using wide band signals and adaptive beamforming techniques

Legal Events

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

Effective date: 20160621