RU26341U1 - ULTRASONIC FLOW METER - Google Patents

ULTRASONIC FLOW METER

Info

Publication number
RU26341U1
RU26341U1 RU2002116505/20U RU2002116505U RU26341U1 RU 26341 U1 RU26341 U1 RU 26341U1 RU 2002116505/20 U RU2002116505/20 U RU 2002116505/20U RU 2002116505 U RU2002116505 U RU 2002116505U RU 26341 U1 RU26341 U1 RU 26341U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
control unit
inputs
outputs
Prior art date
Application number
RU2002116505/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Москалев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт"
Priority to RU2002116505/20U priority Critical patent/RU26341U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU26341U1 publication Critical patent/RU26341U1/en

Links

Abstract

Ультразвуковой расходомер (УР), содержащий 2N пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), блок коммутации (БК), формирователь зондирующих импульсов (ФЗИ), блок управления (БУ) с управляющими выходами, схему И, усилитель-формирователь (УсФ), схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), управляемый автогенератор (АГ), делитель частоты (ДЧ) и вычислительное устройство (ВУ), отличающийся тем, что он дополнительно снабжен счетчиком времени (СчВ), счетным устройством (СчУ), одновибратором (ОВ), 2N формирователями фронтов (ФФ), блоком связи (БС) и энергонезависимым запоминающим устройством (ЗУ), причем в ВУ и ФЗИ, количество которых составляет 2N(где N≥1), введены дополнительные входы, в УсФ введены два (второй и третий) дополнительных входа, в БУ-дополнительный вход и выход; СчУ имеет два выхода, вход его соединен с выходом ДЧ, первый выход подключен ко второму входу ФАПЧ, а второй выход - к третьему входу УсФ и к входу ОВ; второй вход УсФ соединен с дополнительным выходом БУ; выход ОВ подключен к первым входам ФЗИ, вторые входы которых связаны с управляющими выходами БУ; выходы ФЗИ подключены к входам ФФ, выходы которых соединены с входами ПЭП; вход БС связан с внешним источником информации, а выход соединен с входом ЗУ, выход которого подключен ко вторым входам ВУ и БУ; первый вход БУ соединен с выходом СчВ, второй выход БУ - со вторым входом схемы И, выход которой подключен к первому входу ВУ, выход которого соединен со вторым входом ДЧ.An ultrasonic flow meter (UR) containing 2N piezoelectric transducers (PES), a switching unit (BC), a probe pulse shaper (PPI), a control unit (BU) with control outputs, an I circuit, an amplifier-shaper (USF), a phase-locked loop (PLL), a controlled oscillator (AG), a frequency divider (DF) and a computing device (VU), characterized in that it is additionally equipped with a time counter (SChV), a counting device (SChU), a single-shot (S), 2N front-end shapers ( FF), communication unit (BS) and energozonesa a dependent storage device (memory), moreover, additional inputs are introduced into the VU and FZI, the number of which is 2N (where N≥1), two additional (second and third) additional inputs are entered into the USF, and an additional input and output into the control unit; The control system has two outputs, its input is connected to the output of the frequency converter, the first output is connected to the second PLL input, and the second output is connected to the third input of the USF and to the input of the OB; the second input of the usf is connected to the additional output of the control unit; the OB output is connected to the first inputs of the FDI, the second inputs of which are connected with the control outputs of the control unit; FDI outputs are connected to FF inputs, the outputs of which are connected to the probes inputs; the BS input is connected to an external information source, and the output is connected to the memory input, the output of which is connected to the second inputs of the control unit and the control unit; the first input of the control unit is connected to the MFB output, the second output of the control unit to the second input of the AND circuit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the output of which is connected to the second input of the PM.

Description

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕРULTRASONIC FLOW METER

Полезная модель относится к области измерительного приборостроения и может быть использована в научных исследованиях, промышленности и других отраслях народного хозяйства для изучения свойств жидкости, измерения скорости потока и расхода текучих сред в трубопроводах и т.д.The utility model relates to the field of instrumentation and can be used in scientific research, industry and other sectors of the national economy to study the properties of liquids, measure the flow velocity and flow rate of fluids in pipelines, etc.

Заявляемый ультразвуковой расходомер предназначен, в частности, для измерения расхода и объема жидкости путем контроля скорости потока (горячей, холодной воды и других жидкостей) в трубопроводах.The inventive ultrasonic flow meter is intended, in particular, for measuring the flow rate and volume of a liquid by controlling the flow rate (hot, cold water and other liquids) in pipelines.

Ультразвуковые расходомеры, измеряющие разность времени прохождения ультразвуковых сигналов по потоку и против потока жидкости, подразделяются по числу акустических лучей (каналов) на однолучевые, двухлучевые и многолучевые. У первых имеются только два пьезоэлемента, каждый из которых по очереди выполняют функции излучения и приема. Вторые имеют два акустических луча, которые располагаются параллельно или перекрещиваются друг с другом. Многолучевые применяют при необходимости измерения расхода потока с искаженной кинематической структурой.Ultrasonic flow meters measuring the difference in the transit time of ultrasonic signals along the flow and against the fluid flow are divided according to the number of acoustic rays (channels) into single-beam, double-beam and multi-beam. The former have only two piezoelectric elements, each of which in turn performs the functions of radiation and reception. The second have two acoustic beams that are parallel or intersect with each other. Multipath are used when necessary to measure the flow rate with a distorted kinematic structure.

см., например, ж. Мир измерений № 3-4 2001г.с. 4-9; №5 2001г., с.4-9, ж. Приборы и системы управления .f 11 1997г. с. 17-18. see, for example, g. World of measurements No. 3-4 2001g.s 4-9; No. 5 of 2001, p. 4-9, g. Instruments and control systems .f 11 1997 from. 17-18.

Известны ультразвуковые расходомеры, основанные на прямых методах измерения контролируемых параметров. Данные приборы содержат пьезоэлектрические преобразователи и разнообразные элементы для формирования и обработки зондирующих импульсов.Ultrasonic flow meters based on direct methods for measuring controlled parameters are known. These devices contain piezoelectric transducers and various elements for the formation and processing of probe pulses.

г я о ....и..../- Л1т 1//:/:i'm about .... and .... / - L1t 1 //: /:

см., например, п. РФ № 2160887, опубл. 20.12.2000г., МПК G 01F 1/66. see, for example, p. RF No. 2160887, publ. 12/20/2000, IPC G 01F 1/66.

Известны также ультразвуковые расходомеры, основанные на компенсационных методах измерения контролируемых параметров.Also known are ultrasonic flow meters based on compensation methods for measuring controlled parameters.

Эти расходомеры состоят из генераторов импульсов, пьезоэлектрических преобразователей, регистрирующих схем, снабженных различными измерительными элементами.These flowmeters consist of pulse generators, piezoelectric transducers, recording circuits, equipped with various measuring elements.

см., например, В.К.Хамидуллин «Ультразвуковые контрольно-измерительные устройства и системы, Л. Изд-во Ленинградского университета, 1989г., с. 141-143; а.с. СССР 657255, опубл.б.14 1979г., МПК G 01F 1/66; п. РФ № 2106602, опубл. 10.03.1998г., МПК G 01 F 1/66; п. РФ .№ 2169906, опубл. 27.06.2001г., МПК G 01 F 1/66; п. РФ № 2165085, опубл. 10.04.2001г., МПК G 01 Р 5/00, G 01 F 1/66.see, for example, V.K. Khamidullin “Ultrasonic measuring devices and systems, L. Publishing House of Leningrad University, 1989, p. 141-143; A.S. USSR 657255, publ. B.14 1979, IPC G 01F 1/66; p. RF № 2106602, publ. 03/10/1998, IPC G 01 F 1/66; p. RF .№ 2169906, publ. 06/27/2001, IPC G 01 F 1/66; p. of the Russian Federation No. 2165085, publ. 04/10/2001, IPC G 01 P 5/00, G 01 F 1/66.

Недостатки известных аналогов заключаются в:The disadvantages of the known analogues are:

-недостаточной точности измерений;- insufficient measurement accuracy;

-недостаточной защите от помех, в том числе и от реверберационных. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к- Inadequate protection against interference, including reverb. The closest in technical essence and the achieved result to

заявляемой полезной модели является ультразвуковой расходомер (УР) - цифровой ультразвуковой расходомер, содержащий 2N пьезоэлектрических преобразователей (НЭП), блок коммутации (БК), формирователь зондирующих импульсов (ФЗИ), блок управления (БУ) с управляющими выходами, схему И, усилительформирователь (УсФ), схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), управ.ляемый автогенератор (АГ), делитель частоты (ДЧ) и вычислительное устройство (ВУ). Причем, УР снабжен кварцевым генератором и формирователемThe claimed utility model is an ultrasonic flow meter (UR) - a digital ultrasonic flow meter containing 2N piezoelectric transducers (NEP), a switching unit (BC), a probe pulse generator (PSI), a control unit (BU) with control outputs, a circuit I, an amplifier driver (UsF ), a phase locked loop (PLL), a controlled oscillator (AG), a frequency divider (DC) and a computing device (WU). Moreover, the SD is equipped with a quartz oscillator and shaper

кода числа; блок коммутации содержит 2N коммутаторов. Отдельные элементы соединены между собой но оригинальной схеме.number code; the switching unit contains 2N switches. Separate elements are interconnected but in the original scheme.

см. п. РФ № 2180432, онубл. 10.03.2002г., МПК G 01 F 1/66. Недостатки нрототина следующие: see p. RF No. 2180432, publ. 03/10/2002, IPC G 01 F 1/66. The disadvantages of nrototin are as follows:

-низкая точность измерения, обусловленная неидентичностью параметров коммутаторов, входящих в БК;-low measurement accuracy due to the non-identical parameters of the switches included in the BC;

-недостаточная защита от номех, в том числе и реверберационных;-inadequate protection from nomekh, including reverb;

-ненадежная работа с измерительными участками (ИУ), имеющими разный уровень выходных сигналов.-reliable work with measuring sections (DUT) having different levels of output signals.

Задачей заявляемой нолезной модели является создание простой конструкции ультразвукового расходомера, имеющего высокую помехоустойчивость и высокую точность измерений, а также возможность работы с ИУ, имеющими больщой разброс амплитуды выходного сигнала.The objective of the claimed model is to create a simple design of an ultrasonic flow meter having high noise immunity and high measurement accuracy, as well as the ability to work with DUTs having a large spread in the amplitude of the output signal.

Поставленная задача решается тем, что известный ультразвуковой расходомер (УР), содержащий 2N пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), блок коммутации (БК), формирователь зондирующих импульсов (ФЗИ), блок управления (БУ) с управляющими выходами, схему И, усилитель-формирователь (УсФ), схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), управляемый автогенератор (АГ), делитель частоты (ДЧ) и вычислительное устройство (ВУ), СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, дополнительно снабжен счетчиком времени (СчВ), счетным устройством (СчУ), одновибратором (ОБ), 2N формирователями фронтов (ФФ), блоком связи (БС) и энергонезависимым запоминающим устройством (ЗУ), причем, в ВУ и ФЗИ, количество которых составляет 2N (где ) введены дополнительные входы; в УсФ введены два (второй и третий)The problem is solved in that the well-known ultrasonic flow meter (UR) containing 2N piezoelectric transducers (PEP), a switching unit (BC), a probe pulse shaper (PPI), a control unit (BU) with control outputs, circuit I, an amplifier-shaper ( USF), phase-locked loop (PLL), controlled oscillator (AG), frequency divider (DF) and computing device (WU), ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, is additionally equipped with a time counter (SChV), counting device (SChU), one-shot (AB ), 2N formations ateliers of fronts (FF), a communication unit (BS) and non-volatile memory (memory), moreover, in the WU and FZI, the number of which is 2N (where) additional inputs are introduced; two are introduced in the USF (second and third)

дополнительных входа, в БУ - дополнительный вход и выход; СчУ имеет два выхода, вход его соединен с выходом ДЧ, первый выход подключен ко второму входу ФАПЧ, а второй выход - к третьему входу УсФ и к входу ОВ; второй вход УсФ соединен с дополнительным выходом БУ; выход ОВ подключен к первым входам ФЗИ, вторые входы которых связаны с управляющими выходами БУ; выходы ФЗИ подключены к входам ФФ, выходы которых соединены с входами ПЭП; вход БС связан с внешним источником информации, а выход соединен с входом ЗУ, выход которого подключен ко вторым входам ВУ и БУ; первый вход БУ соединен с выходом СчВ, второй выход БУ - со вторым входом схемы И, выход которой подключен к первому входу ВУ, выход которого соединен со вторым входом ДЧ.additional inputs, in the control unit - additional input and output; The control system has two outputs, its input is connected to the output of the frequency converter, the first output is connected to the second PLL input, and the second output is connected to the third input of the USF and to the input of the OB; the second input of the usf is connected to the additional output of the control unit; the OB output is connected to the first inputs of the FDI, the second inputs of which are connected with the control outputs of the control unit; FDI outputs are connected to FF inputs, the outputs of which are connected to the probes inputs; the BS input is connected to an external information source, and the output is connected to the memory input, the output of which is connected to the second inputs of the control unit and the control unit; the first input of the control unit is connected to the MFB output, the second output of the control unit to the second input of the AND circuit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the output of which is connected to the second input of the PM.

Заявляемая конструкция ультразвукового расходомера проста и обеспечивает:The inventive design of an ultrasonic flow meter is simple and provides:

-высокую точность измерений за счет подключения к выходам ФЗИ формирователей фронтов (ФФ), позволяющих выравнивать характеристики ФЗИ по быстродействию;- high accuracy of measurements due to the connection of fronts formers (FF) to the outputs of the FDI, which make it possible to equalize the characteristics of the FDI in terms of speed;

-снижение влияния реверберационных и других помех на надежность и точность работы за счет снабжения УсФ третьим дополнительным входом, подключенным к выходу СчУ;-Reducing the effect of reverberation and other interference on the reliability and accuracy of operation by supplying the USF with a third additional input connected to the output of the control system;

-надежную работу с разными ИУ, имеющими различные уровни выходных сигналов за счет введения в УсФ второго входа, подключенного к дополнительному выходу БУ.-reliable work with different DUTs having different levels of output signals due to the introduction of a second input connected to an additional output of the control unit into the ASF.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемая полезная модель не известна из уровня исследуемой техники, что свидетельствует о ее соответствии критерию «новизна. отеч имп крит Возможность изготовления предлагаемого «Ультразвукового расходомера на ественных предприятиях приборостроения из доступных отечественных или ртных комплектующих изделий позволяет сделать вывод о его соответствии ерию «промышленная применимость. На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого ультразвукового расходомера. Обозначения на фигуре 1: 1-пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) 2-блок коммутации (БК) 3-формирователь зондирующих импульсов (ФЗИ) 4-блок управления (БУ) 5-схема И 6-усилитель-формирователь (УсФ) 7-схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 8-управляемый автогенератор (АГ) 9-делитель частоты (ДЧ) 10-вычислительное устройство (ВУ) 11-счетчик времени (СчВ) 12-счетное устройство (СчУ) 13-одновибратор (ОВ) 14-формирователи фронтов (ФФ) 15-блок связи (БС) 16-энергонезависимое запоминающее устройство (ЗУ) 17-измерительный участок трубопровода (ИУ).Analysis of the known technical solutions allows us to conclude that the claimed utility model is not known from the level of the technology being studied, which indicates its compliance with the criterion of “novelty. edema imp crete The possibility of manufacturing the proposed “Ultrasonic flow meter at natural instrument-making enterprises from available domestic or mercury component parts allows us to conclude that it complies with the“ industrial applicability. In FIG. 1 presents a block diagram of the inventive ultrasonic flow meter. Designations in figure 1: 1-piezoelectric transducer (PEP) 2-switching unit (BC) 3-probing pulse shaper (PPI) 4-control unit (BU) 5-circuit And 6-amplifier-former (USF) 7-phase circuit automatic frequency control (PLL) 8-controlled oscillator (AG) 9-frequency divider (DF) 10-computing device (VU) 11-time counter (SChV) 12-counting device (SChU) 13-one-shot (OV) 14-shaper fronts (FF) 15-unit communication (BS) 16-non-volatile memory (memory) 17-measuring section of the pipeline (IU).

На фигуре 2 представлен «Фрагмент временной диаграммы формирования сигналов с выходов блока управления на этапе измерения расхода в К-ом измерительном участке (где К от 1 до N).The figure 2 presents a "Fragment of a timing diagram of the formation of signals from the outputs of the control unit at the stage of measuring flow in the K-th measuring section (where K is from 1 to N).

На фигуре 3 представлен «Фрагмент диаграммы формирования выходных сигналов счетного устройства, зондирующих импульсов и входных сигналов усилителя-формирователя на измерительном участкеThe figure 3 presents a "Fragment of the diagram of the formation of the output signals of the counting device, the probe pulses and the input signals of the amplifier-driver in the measuring section

Предлагаемый УР (см. фиг.1) состоит из блока связи (БС)-15, вход которого соединен с внешним источником информации (на фиг.1 не показан), а выход подключен к входу энергонезависимого запоминающего устройства (ЗУ)-16. ЗУ-16 имеет выход, соединенный с блоком управления (БУ)-4 и вычислительным устройством (ВУ)-10. БУ-4 кроме управляющих выходов E11...EN2 снабжен еще двумя выходами и дополнительным входом, соединяющим его со счетчиком времени (СчВ)-11. Первый дополнительный выход БУ-4 подключен ко второму входу усилителя-формирователя (УсФ)-б; управляющие выходы подключены к дополнительным входам формирователей зондирующих импульсов (ФЗИ)-З, второй выход - в второму входу схемы И-5, которая имеет первый вход, подключенный к выходу управляемого автогенератора (АГ)-8 и выход, соединенный с первым входом вычислительного устройства (ВУ)-10. ВУ-10 снабжено дополнительными входами, соединяющими его с управляющими выходами БУ-4. Выход ВУ-10 подключен ко второму входу делителя частоты (ДЧ)-9, снабженного первым входом, соединяющим его с выходом управляемого автогенератора (АГ)-8. Выход ДЧ-9 подключен к входу счетного устройства (СчУ)12, имеющего два выхода, первый из которых подключен ко второму входу схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)-7, а второй - к третьему входу усилителя-формирователя (УсФ)-б и к входу одновибратора (ОВ)-13, выходThe proposed SD (see figure 1) consists of a communication unit (BS) -15, the input of which is connected to an external information source (not shown in figure 1), and the output is connected to the input of a non-volatile storage device (memory) -16. ZU-16 has an output connected to a control unit (BU) -4 and a computing device (WU) -10. The BU-4, in addition to the control outputs E11 ... EN2, is equipped with two more outputs and an additional input connecting it to a time counter (SChV) -11. The first additional output of the BU-4 is connected to the second input of the amplifier-former (USF) -b; control outputs are connected to additional inputs of probing pulse shapers (FZI) -Z, the second output is to the second input of the I-5 circuit, which has a first input connected to the output of a controlled oscillator (AG) -8 and an output connected to the first input of the computing device (WU) -10. VU-10 is equipped with additional inputs connecting it to the control outputs of the BU-4. The output of VU-10 is connected to the second input of the frequency divider (DC) -9, equipped with a first input connecting it to the output of a controlled oscillator (AG) -8. The output of the DCH-9 is connected to the input of a counting device (SChU) 12, which has two outputs, the first of which is connected to the second input of the phase-locked loop (PLL) -7, and the second to the third input of the amplifier-former (USF) -b and to the input of a single vibrator (OV) -13, output

которого подключен к первым входам ФЗИ-3, число которых составляет 2N (где ). Выход УсФ-6 подключен к первому входу ФАПЧ-7, выход которой связан с входом АГ-8. ФЗИ-3 дополнительно снабжены вторыми входами, связывающими их с управляющими выходами БУ-4. Выходы ФЗИ-3 подключены к входам формирователей фронтов (фФ/И, например, дросселям, выходы которых соединены с входами пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП)-1, установленных на измерительных участках трубопровода (ИУ)-17. Выходы ПЭП-1 подключены к блоку коммутации(Б1у-2, представляющему собой набор ключей. Управляющие входы БК-2 подключены к управляющим выходам БУ-4, а выход БК-2 подключен к первому входу УсФ-6.which is connected to the first inputs of the FZI-3, the number of which is 2N (where). The output of the UsF-6 is connected to the first input of the PLL-7, the output of which is connected to the input of the AG-8. FZI-3 is additionally equipped with second inputs connecting them to the control outputs of BU-4. The outputs of the FZI-3 are connected to the inputs of the front shapers (fF / I, for example, chokes, the outputs of which are connected to the inputs of the piezoelectric transducers (PEP) -1 installed on the measuring sections of the pipeline (IU) -17. The outputs of the PEP-1 are connected to the switching unit (B1u-2, which is a set of keys. The control inputs of the BK-2 are connected to the control outputs of the BU-4, and the output of the BK-2 is connected to the first input of the UsF-6.

Заявляемый ультразвуковой расходомер работает следующим образом.The inventive ultrasonic flow meter operates as follows.

УР имеет два режима работы: режим «Программирование и режим «Измерение.The UR has two operating modes: the “Programming” mode and the “Measurement.

В режиме «Программирование в ЗУ-16 с помощью БС-15 от внешнего источника информации заносится программа работы БУ-4 и параметры ИУ-17 (от 1 до N), по которым движется поток жидкости с установленными на них первым и вторым ПЭП-1.In the "Programming in ZU-16 using BS-15 from an external source of information, the program of work of the BU-4 and the parameters of the IU-17 (from 1 to N) are entered, along which the fluid flow with the first and second PEP-1 installed on them .

Па основании параметров ИУ, записанных в ЗУ-16, ВУ-10 вьгаисляет для каждого ИУ-17 коэффициенты преобразования Knpl...KnpN и коэффициенты деления частоты Кд1...КдК. Вычисленные данные запоминаются в ЗУ-16 и используются ВУ-10 в режиме «Измерение.Based on the parameters of the DUT recorded in the ZU-16, the VU-10 calculates for each IU-17 the conversion coefficients Knpl ... KnpN and the frequency division coefficients Kd1 ... KdK. The calculated data is stored in the ZU-16 and used by the VU-10 in the “Measurement.

///. ///.

7 7

Программа работы БУ-4 записывается в ЗУ-16 и определяет периодичность этапов измерения расхода в каждом из ИУ-17 в режиме «Измерение, а также длительность этапа измерения расхода в зависимости от требуемой точности.The BU-4 work program is recorded in the ZU-16 and determines the frequency of the flow measurement steps in each of the IU-17 in the “Measurement” mode, as well as the duration of the flow measurement step, depending on the required accuracy.

В режиме «Измерение БУ-4, используя метки времени от СчВ-11, формрфует на своих выходах сигналы Е11, E12....EN1, EN2, Тсч и Оус, организуя этапы измерения расхода на одном из измерительных участков ИУ1...ИУК-17 с периодичностью, заданной в программе работы БУ-4 в режиме «Программирование.In the “Measurement BU-4 mode, using timestamps from SchV-11, it forms the signals E11, E12 .... EN1, EN2, Tsch and Ous at its outputs, organizing the stages of measuring the flow rate at one of the measuring sections of ИУ1 ... ИУК -17 with the frequency specified in the BU-4 work program in the “Programming.

Все этапы измерения идентичны, и каждый из этапов содержит два подэтапа, в течение которых ВУ-10 получает информацию, необходимую для расчета расхода в требуемом ИУ-17, который обсчитывается на данном этапе.All measurement steps are identical, and each of the steps contains two sub-steps, during which the WU-10 receives the information necessary to calculate the flow rate in the required IU-17, which is calculated at this stage.

Работа УР на этапе К измерения расхода в ИУк, где ....N, происходит следующим образом (см. фиг.2).The work of the SD at the stage K of the flow measurement in the IA, where .... N, occurs as follows (see figure 2).

Этап К состоит из первого подэтапа (п/эт1) с выдачей с БУ-4 сигнала Ек1 и второго подэтапа (п/эт2) с выдачей с БУ-4 сигнала Ек2.Stage K consists of the first sub-stage (p / et1) with the issuance of the Ek1 signal from the BU-4 and the second sub-stage (p / et1) with the issuance of the Ek2 signal from the BU-4.

Каждый из подэтапов содержит два участка работы-Уч1 и Уч2. Уч1 служит для подключения соответствующим образом первого и второго ПЭП-1, настройки УсФ-6 и ФАПЧ-7 на входной сигнал (т.е. это подэтап подготовки к измерению). Уч2 является участком измерения.Each of the sub-stages contains two sections of the work - Uch1 and Uch2. Uch1 is used to connect the first and second PEP-1, respectively, and to tune the UsF-6 and PLL-7 to the input signal (i.e. this is a sub-stage of preparation for measurement). Uch2 is a measurement site.

Па первом подэтапе БУ-4 формирует сигналы Ек1,Оус и Тсчк.Pa first sub-stage BU-4 generates signals Ek1, Ous and Tschk.

Сигнал Ек1 формируется на время всего подэтапа и поступает на управляющий вход ФЗИкЬЗ, разрещая его работу с ПЭП 1-1 ИУк-17, и на БК-2, разрещая подключение ПЭП2-1 ИУк-17 к первому входу УсФ-6 .The Ek1 signal is generated during the entire sub-stage and is fed to the control input ФЗИКЗЗ, allowing it to work with PEP 1-1 IUk-17, and to БК-2, allowing the connection of PEP2-1 IUk-17 to the first input of UsF-6.

. / 8. / 8

кроме того, сигнал Ек1 поступает па вход ВУ-10, которое, припяв этот сигнал, запрашивает из ЗУ-16 данпые Кдк и Кпрк, рассчитанные в режиме «Программирование, и формирует на своем выходе код Кдк, который поступает на второй вход ДЧ-9. Сигнал Оус подается на второй вход УсФ-6 и является признаком начала подстройки коэффициента его усиления под сигнал Ак2, поступающий с ПЭП-1 ИУк-17. Сигнал Тсчк подается на второй вход схемы И - 5 на Уч2 и определяет время измерения.in addition, the Ek1 signal arrives at the VU-10 input, which, having soldered this signal, requests the Kdk and Kprk data calculated in the Programming mode from the ZU-16 and generates a Kdk code at its output, which is fed to the second input of the DCH-9 . The Ous signal is fed to the second input of the UsF-6 and is a sign of the beginning of the adjustment of its gain to the signal Ak2 coming from the PEP-1 IUk-17. The signal Tschk is fed to the second input of the I - 5 circuit to Uch2 and determines the measurement time.

Детальная работа УР на Уч1 представлена ниже. АГ-8 генерирует на выходе частоту fg, которая поступает на первый вход ДЧ-9 с коэффициентом деления Кдк, задаваемого через второй вход от ВУ-10.The detailed work of SD on Uch1 is presented below. The AG-8 generates a frequency fg at the output, which is fed to the first input of the DCH-9 with the division coefficient Kdk specified through the second input from the VU-10.

С выхода ДЧ-9 частота Кдк подается на счетный вход СчУ-12.From the output of the DCH-9, the cdk frequency is fed to the counting input of the SchCh-12.

СчУ-12 имеет цикл работы T3(nl+n2+n3)/fl,SChU-12 has a work cycle T3 (nl + n2 + n3) / fl,

-п1- количество периодов частоты fl от начала цикла до выдачи сигнала С2, поступающего на первый выход СчУ-12;-p1 - the number of periods of frequency fl from the beginning of the cycle to the issuance of signal C2, arriving at the first output of SChU-12;

-п2- количество периодов частоты fl от момента выдачи сигнала С2 до выдачи сигнала Сз на второй выход СчУ-12;-p2 - the number of frequency periods fl from the moment the signal C2 was issued to the signal Cz to the second output of the SChU-12;

-пЗ- количество периодов частоты fl от момента выдачи сигнала СЗ до конца цикла работы СчУ-12.-p3 - the number of frequency periods fl from the moment the SZ signal is issued to the end of the SChU-12 cycle of operation.

В соответствии с выщеописанным, сигнал С2 на первом выходе СчУ-12 формируется через время Tl- nl/fl после пачала цикла, а сигнал СЗ формируется на втором выходе СчУ-12 через время T2-(nl+n2)/fl после начала цикла.In accordance with the above, the signal C2 at the first output of the SChU-12 is generated after the time Tl-nl / fl after the cycle started, and the signal C3 is formed at the second output of the SChU-12 after the time T2- (nl + n2) / fl after the start of the cycle.

Сигнал Сз с выхода СчУ-12 поступает на третий вход УсФ-6 и на вход ОВ-13 (см. фиг. 3).The signal Cz from the output of the SChU-12 is fed to the third input of the UsF-6 and to the input of the OV-13 (see Fig. 3).

По фронту сигнала СЗ, ОВ-13 вырабатывает на выходе сигнал требуемой длительности, который ноступает на первые входы ФЗИ-3, однако этот сигнал усилится только тем ФЗИ, на разрешающий вход которого подан сигнал Ек1 (в данном случае-ФЗИк1). С выхода ФЗИк усиленный электрический импульс (ЗИк1), через формирователь фронта, например, дроссель ФФк1-14 попадает на ПЭП1-1 ИУк-17, где преобразуется в ультразвуковой сигнал, который начнет распространяться в акустическом канале в сторону ПЭП2-1 ИУк-17 и через время Тк1, достигнув его, преобразуется в электрический сигнал Ак2.On the front of the SZ signal, OV-13 produces an output signal of the required duration, which is supplied to the first inputs of the FZI-3, however, this signal is amplified only by the FZI, to the permissive input of which the signal Ek1 (in this case, FZi1) is applied. From the FZIK output, an amplified electric pulse (ZIK1), through the front driver, for example, the FFK1-14 choke falls on PEP1-1 IUk-17, where it is converted into an ultrasonic signal that will begin to propagate in the acoustic channel towards PEP2-1 IUk-17 and after a time Tk1, having reached it, it is converted into an electric signal Ak2.

Сигнал Ак2 через включенный контакт БК-2 поступит на первый вход УсФ-6.The signal Ak2 through the included contact BK-2 will go to the first input of the UsF-6.

На Уч1 УсФ-6 по сигналу Оус, поступающему от БУ-4, начинает подстройку своего коэффициента усиления для обеспечения точной и надежной работы с получаемым от ПЭП-1 сигналом Ак2.On Uch1, the UsF-6, based on the Ous signal from the BU-4, starts adjusting its gain to ensure accurate and reliable operation with the Ak2 signal received from the PEP-1.

Подстройка коэффициента усиления УсФ-6 под входной сигнал Ак2 необходима, т. к. сигналы с разных ПЭП-1 различны и могут значительно отличаться по амплитуде.Adjusting the gain of the UsF-6 to the input signal Ak2 is necessary, because the signals from different PEP-1 are different and can vary significantly in amplitude.

Сигнал СЗ, поступающий на третий вход УсФ-6, обеспечивает блокировку его выходного сигнала на время 1бл. Таким образом, помехи и реверберационные сигналы, приходящие на вход УсФ-6 вне времени ожидания сигнала Ак2 не попадают на вход Cl ФАПЧ-7, что значительно повыщает помехоустойчивость УР.The SZ signal arriving at the third input of the UsF-6 provides blocking of its output signal for a period of 1 bln. Thus, the interference and reverberation signals arriving at the input of the UsF-6 outside the waiting time of the signal Ak2 do not get to the input of the PLL-7 Cl, which significantly increases the noise immunity of the UR.

Па время Т2 УсФ-6 разблокируется и усиленный и сформированный сигнал с его выхода поступает на первый вход Cl ФАПЧ-7.Pa time T2 UsF-6 is unlocked and the amplified and generated signal from its output is fed to the first input Cl of PLL-7.

ФАПЧ-7, приняв на первый вход сигнал Cl, а на второй вход- сигнал С2 от первого выхода СчУ-12, вырабатывает на своем выходе сигнал, который поступает на управляющий вход АГ-8.PLL-7, having received the signal Cl at the first input, and signal C2 from the first output of the SChU-12 to the second input, generates a signal at its output, which is fed to the control input of the AG-8.

;t/M..r; t / M..r

AT-8 под воздействием управляющего сигнала перестраивает свою частоту fg до величииы ficl, при которой сигналы Cl и С2 на первый и второй входы ФАПЧ-7 будут приходить одновременно. Та1сим образом, на Уч1 происходит регулировка коэффипиента усиления УсФ-6, обеспечивается точность работы УР и настройка частоты АГ-8 на частоту fxl.AT-8, under the influence of a control signal, tunes its frequency fg to ficl, at which signals Cl and C2 will arrive at the first and second PLL-7 inputs simultaneously. Thus, on Uch1, the gain of the UsF-6 is adjusted, the accuracy of the UR and the frequency of the AG-8 are set to the frequency fxl.

Фрагмент диаграммы на фиг.З соответствует моменту окончания настройки ФАПЧ- на частоту ficl. Параметры СчУ-12 (п1, п2, пЗ) выбираются из расчета получения минимальной реверберационной помехи на время Т2 (время ожидания сигнала Ак2). Кроме того исключается наложение реверберационной помехи на полезный сигнал Ак2, повышая точность УР.A fragment of the diagram in Fig. 3 corresponds to the moment of the end of tuning of the PLL-frequency ficl. The parameters СЧУ-12 (п1, п2, пЗ) are selected from the calculation of obtaining the minimum reverberation noise for the time T2 (waiting time for the signal Ak2). In addition, the overlapping of reverberation noise on the useful signal Ak2 is excluded, increasing the accuracy of the SD.

Частота ficl и время распространения ультразвукового сигнала в акустическом канале Тк1, которое зависит от скорости потока в ИУ-17, связаны формулой: Тк1 ТЗ+Т1-Т2(п1+пЗ)Кдк/ ficl.The frequency ficl and the propagation time of the ultrasonic signal in the acoustic channel Tk1, which depends on the flow rate in IU-17, are related by the formula: Tk1 TK + T1-T2 (p1 + pZ) Kdk / ficl.

Частота ficl определяется на Уч2 следующим образом.The frequency ficl is determined on Uch2 as follows.

С АГ-8 частота ficl поступает на первый вход схемы И-5, на второй вход которой поступает сигнал Тсчк. На выходе схемы И-5, который подключен к измерительному входу ВУ-10, за время Тсчк появятся Мк1 импульсов, которые фиксируются ВУ-10.With the AG-8, the ficl frequency is fed to the first input of the I-5 circuit, the second input of which receives the signal Tchk. At the output of the I-5 circuit, which is connected to the measuring input of the VU-10, Mk1 pulses will appear during the time Tchk, which are fixed by the VU-10.

ВУ-10 определяет частоту ficl по формуле: ficl MKl/Tc4Kl.VU-10 determines the frequency ficl by the formula: ficl MKl / Tc4Kl.

На этом первый подэтап этапа К заканчивается.On this, the first sub-stage of stage K ends.

Второй подэтап этапа К начинается со снятия с выхода БУ-4 сигнала Ек1 и установления сигнала Ек2. Работа на этом подэтапе идентична работе на первом подэтапе и заканчивается вычислением частоты fic2 по формуле:The second sub-stage of stage K begins with the removal of the signal Ek1 from the output of the BU-4 and the establishment of the signal Ek2. The work on this sub-step is identical to the work on the first sub-step and ends with the calculation of the frequency fic2 according to the formula:

11eleven

fK2 Мк2/ Тсчк2.fK2 Mk2 / Tschk2.

Таким образом, в конце этапа К ВУ-10 имеет информацию о частотах ficl и Гк2. Время раснространения ультразвукового сигнала в ИУк по потоку жидкости Тк1 и против потока Тк2 ВУ-10 определяет по формулам: Тк1(п1+пЗ)Кдк/ fKl Тк2(п1+пЗ)Кдк/ fK2. Расход QK в ИУк рассчитывается в ВУ-10 по известной формуле:Thus, at the end of stage K, the WU-10 has information on the frequencies ficl and Gk2. The propagation time of the ultrasonic signal in the IA by the liquid flow Tk1 and against the flow Tk2 VU-10 is determined by the formulas: Tk1 (p1 + pZ) Kdk / fKl Tk2 (p1 + pZ) Kdk / fK2. QK consumption in IAA is calculated in VU-10 according to the well-known formula:

(Тк2-Тк1)/(),(Tk2-Tk1) / (),

где Кпрк-коэффициент преобразования для данного ИУк, записанный в ЗУ-16 в режиме «Программирования.where Kprk is the conversion coefficient for a given IA recorded in ZU-16 in the “Programming.

ФФ-14, в качестве которых используются, например, дроссели, устанавливаемые на выходах ФЗИ-3, позволяют выровнять быстродействие последних и получить более точное значение величины (Тк2-Тк1), что существенно повышает точность УР.FF-14, which are used, for example, inductors installed at the outputs of the FZI-3, can align the speed of the latter and get a more accurate value (Tk2-Tk1), which significantly increases the accuracy of the SD.

Аналогичным образом производится расчет расхода в ИУ1.. .ИУк. Повышение надежности и точности измерений заявляемым УР достигается за счет:Similarly, the calculation of the flow rate in ИУ1 .. .ИУк. Improving the reliability and accuracy of measurements by the claimed UR is achieved by:

-включения в конструкцию УР СчУ с предложенным циклом формирования его выходных сигналов, существенно уменьшающим влияние помех, в т.ч. реверберационных на работу УР;-inclusions in the design of UR SCHU with the proposed cycle of formation of its output signals, significantly reducing the influence of interference, including reverb to work ur;

-введения дополнительного третьего входа в УсФ, соединяемого со вторым выходом СчУ, который имеет специальную диаграмму формирования сигнала Сз, что позволяет исключить влияние всех помех, в т.ч. реверберационных, на время 1бл;- introducing an additional third input into the USF connected to the second output of the control system, which has a special signal generation diagram Cz, which eliminates the influence of all interference, including reverb, at the time of 1bl;

-использования ФФ, иодключенных к выходам ФЗИ, обеспечивающих точное вычисление значения Тк2-Тк1 (где к от 1 до N), входящего в формулу определения расхода;-use of FF, and connected to the outputs of the FZI, providing accurate calculation of the value of Tk2-Tk1 (where k from 1 to N), which is included in the formula for determining the flow rate;

-введения дополнительного второго входа в УсФ, соединенного с дополнительным выходом БУ, позволяющего добиться надежности работы УР с ИУ, имеющими различный уровень выходных сигналов Ас.- the introduction of an additional second input to the USF connected to the additional output of the control unit, which allows achieving reliability of the UR with DUTs having a different level of output signals Ac.

Как видно из описания конструкции и работы, использование заявляемого ультразвукового расходомера по сравнению с известным, взятым за прототип см. п. РФ № 2180432, опубл. 10.03.2002г., МПК G 01 F 1/66, обеспечивает следующие технические и общественно-полезные преимущества:As can be seen from the description of the design and operation, the use of the inventive ultrasonic flow meter in comparison with the well-known, taken as a prototype, see p. RF No. 2180432, publ. 03/10/2002, IPC G 01 F 1/66, provides the following technical and socially useful benefits:

-высокую точность измерения;-high measurement accuracy;

-высокую помехозащищенность и надежность работы;-high noise immunity and reliability;

-работоспособность с измерительными участками, имеющими разный уровень выходных сигналов.-operability with measuring sections having different levels of output signals.

Claims (1)

Ультразвуковой расходомер (УР), содержащий 2N пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), блок коммутации (БК), формирователь зондирующих импульсов (ФЗИ), блок управления (БУ) с управляющими выходами, схему И, усилитель-формирователь (УсФ), схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), управляемый автогенератор (АГ), делитель частоты (ДЧ) и вычислительное устройство (ВУ), отличающийся тем, что он дополнительно снабжен счетчиком времени (СчВ), счетным устройством (СчУ), одновибратором (ОВ), 2N формирователями фронтов (ФФ), блоком связи (БС) и энергонезависимым запоминающим устройством (ЗУ), причем в ВУ и ФЗИ, количество которых составляет 2N(где N≥1), введены дополнительные входы, в УсФ введены два (второй и третий) дополнительных входа, в БУ-дополнительный вход и выход; СчУ имеет два выхода, вход его соединен с выходом ДЧ, первый выход подключен ко второму входу ФАПЧ, а второй выход - к третьему входу УсФ и к входу ОВ; второй вход УсФ соединен с дополнительным выходом БУ; выход ОВ подключен к первым входам ФЗИ, вторые входы которых связаны с управляющими выходами БУ; выходы ФЗИ подключены к входам ФФ, выходы которых соединены с входами ПЭП; вход БС связан с внешним источником информации, а выход соединен с входом ЗУ, выход которого подключен ко вторым входам ВУ и БУ; первый вход БУ соединен с выходом СчВ, второй выход БУ - со вторым входом схемы И, выход которой подключен к первому входу ВУ, выход которого соединен со вторым входом ДЧ.
Figure 00000001
An ultrasonic flow meter (UR) containing 2N piezoelectric transducers (PES), a switching unit (BC), a probe pulse shaper (PPI), a control unit (BU) with control outputs, an I circuit, an amplifier-shaper (USF), a phase-locked loop (PLL), a controlled oscillator (AG), a frequency divider (DF) and a computing device (VU), characterized in that it is additionally equipped with a time counter (SChV), a counting device (SChU), a single-shot (S), 2N front-end shapers ( FF), communication unit (BS) and energozonesa a dependent storage device (memory), moreover, additional inputs are introduced into the VU and FZI, the number of which is 2N (where N≥1), two additional (second and third) additional inputs are introduced into the USF, and an additional input and output into the control unit; The control system has two outputs, its input is connected to the output of the PM, the first output is connected to the second PLL input, and the second output is to the third input of the USF and to the input of the OB; the second input of the usf is connected to the additional output of the control unit; the OB output is connected to the first inputs of the FDI, the second inputs of which are connected with the control outputs of the control unit; FDI outputs are connected to FF inputs, the outputs of which are connected to the probes inputs; the BS input is connected to an external information source, and the output is connected to the input of the memory, the output of which is connected to the second inputs of the control unit and the control unit; the first input of the control unit is connected to the output of the SChV, the second output of the control unit to the second input of the AND circuit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the output of which is connected to the second input of the PM.
Figure 00000001
RU2002116505/20U 2002-06-19 2002-06-19 ULTRASONIC FLOW METER RU26341U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116505/20U RU26341U1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 ULTRASONIC FLOW METER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116505/20U RU26341U1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 ULTRASONIC FLOW METER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU26341U1 true RU26341U1 (en) 2002-11-27

Family

ID=48285506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002116505/20U RU26341U1 (en) 2002-06-19 2002-06-19 ULTRASONIC FLOW METER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU26341U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1157935A (en) Ultrasonic flowmeter
CA2028011C (en) Measurement system
CN105890685B (en) A kind of device for measuring ultrasonic wave flow based on accumulated phase difference
JP2019502119A (en) Improved beam shaping acoustic signal propagation time difference flow meter
CN100545588C (en) Flowmeter
US6842716B1 (en) Method and apparatus for measuring the propagation time of a signal, in particular a ultrasonic signal
RU26341U1 (en) ULTRASONIC FLOW METER
JP4973035B2 (en) Ultrasonic flow meter
Ho/gseth et al. Rubidium clock sound velocity meter
EP1798529A1 (en) Ultrasonic gas flow meter
JP2008185441A (en) Ultrasonic flowmeter
RU88460U1 (en) ULTRASONIC FLOW METER (OPTIONS)
EP0198879A1 (en) Ultrasonic flow meter with wide measuring range
RU2284015C2 (en) Method and device for measuring flux discharge
RU2085858C1 (en) Ultrasound method for detection of product volume which runs through pipe and device which implements said method
SU862062A1 (en) Device for determination of free gas concentration in liquid
RU2180432C2 (en) Ultrasonic digital flowmeter
SU1462114A1 (en) Device for graduating ultrasonic flowmeters
JPH0527047B2 (en)
SU1352375A1 (en) Device for measuring thin structure of liquid flow speed
SU1408239A1 (en) Ultrasonic vibration meter
RU2410647C1 (en) Method to measure flow of liquid mediums and ultrasonic flow metre (versions)
SU1415170A2 (en) Device for determining concentration of free gas in liquid
RU2167433C2 (en) Method measuring velocities in moving medium
SU885808A1 (en) Pulse ultrasonic flowmeter