SE438206B

SE438206B - ULTRA SOUND FLOW VOLUME COUNTER AND USE OF A ULTRO SOUND VOLUME COUNTER IN A FLOWER COUNTER

Info

Publication number: SE438206B
Application number: SE7805295A
Authority: SE
Inventors: C Meisser
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1985-04-01
Also published as: IT1095730B; DE2724661A1; FR2390711A1; DE2724661B2; IT7822945A0; DE2724661C3; CH604133A5; FR2390711B1; SE7805295L

Description

7805295-8 volymsräknare respektive värmemängdsräknare, hos vilken förhållandet mellan kostnad och uppnådd noggrannhet är minimalt. 7805295-8 volume counters and heat quantity counters, respectively, in which the ratio between cost and achieved accuracy is minimal.

De för uppfinningen kännetecknande särdragen framgår av de bifogade patentkraven.The features characteristic of the invention appear from the appended claims.

Nedan beskrivs några utföringsexempel av uppfinningen under hänvisning till de bifogade ritningarna.Some embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.

På ritningarna visar: Fig. 1 en mätanordning, som utgör en del av en genomströmnings- volymsräknare eller värmemängdsräknare, fig. 2 och 3 diagram, fig. 4 till 6 tre olika värmemängdsräknare, fig. 7 en oscillator, och fig. 8 ytterligare ett diagram.In the drawings: Fig. 1 shows a measuring device which forms part of a flow volume counter or heat quantity counter, Figs. 2 and 3 are diagrams, Figs. 4 to 6 show three different heat quantity counters, Fig. 7 an oscillator, and Fig. 8 another chart.

Den i fig. 1 visade mätanordningen 1 består väsentligen av en mätsträcka 2 med två ultraljudomvandlare 3 och 4, en sändardel 5 och en löptidsskillnadsmätdel 6. Ultraljudmätsträckan 2 uppvisar ett inlopp 7 och ett utlopp 8 för ett flytande medium. Ultraljudomvand- larna 3, 4 är så anordnade, att de från omvandlarna utgående ultra- ljudvågorna utbrcder sig i huvudsak parellellt med mediets strömnings- riktning 9 och omfattar hela strömningstvärsnittet.The measuring device 1 shown in Fig. 1 essentially consists of a measuring distance 2 with two ultrasonic transducers 3 and 4, a transmitter part 5 and a duration difference measuring part 6. The ultrasonic measuring distance 2 has an inlet 7 and an outlet 8 for a liquid medium. The ultrasonic transducers 3, 4 are arranged so that the ultrasonic waves emanating from the transducers propagate substantially parallel to the flow direction 9 of the medium and comprise the entire flow cross-section.

Sändardelen 5 innehåller en modulationsoscillator 10, en styr- del 11 och ett modulations- och drivsteg 12, vars utgång via till- kopplingselement 13, 14 är förbunden med de båda ultraljudomvandlarna 3, 4. Styrdelen 11 uppvisar en styringång 15 och två utgångar 16, 17.The transmitter part 5 contains a modulation oscillator 10, a control part 11 and a modulation and drive stage 12, the output of which is connected via connecting elements 13, 14 to the two ultrasonic transducers 3, 4. The control part 11 has a control input 15 and two outputs 16, 17.

Den består företrädesvis av en räknarkedja, som räknar modulations- oscillatorns 10 svängningsperioder, varvid i beroende av räknarställ- ningen pulser avgives till utgångarna 16, 17 samt varvid styrdelen genom en puls på styringången 15 kan återställas till noll. Styrdelens 11 utgång 16 och modulationsoscillatorns 10 utgång leder båda till modulations- och drivsteget 12.It preferably consists of a counter chain, which counts the oscillation periods of the modulation oscillator 10, whereby depending on the counter position pulses are delivered to the outputs 16, 17 and whereby the control part can be reset to zero by a pulse on the control input 15. The output 16 of the control part 11 and the output of the modulation oscillator 10 both lead to the modulation and drive stage 12.

Mätdelen 6 för mätning av löptidsskillnaden består av en noll- värdesomkopplare 18, en inverterande nollvärdesomkopplare 19 och en på utgångssidan inkopplad OCH-grind 20, vars utgång 21 utgör ut- gången hos mätdelen för mätning av löptidsskillnaderoch vilken grind på ingångssidan är förbunden med de båda nollvärdesomkopplarna 18 och 19 samt styrdelens 11 utgång 17. Ultraljudomvandlaren 3 är an- sluten till nollvärdesomkopplaren 18 och ultraljudomvandlaren 4 är ansluten till nollvärdesomkopplaren 19. ' Nedan förklaras mätanordningens 1 arbetssätt under hänvisning 7805295~8 3 till diagrammen i fig. 2 och 3. I fig. 2 betyder U1 styrspänningen vid styrdelens 11 styringàng 15, U2 spänningen på utgången 16, U5 spänningen på styrdelens utgång 17, U3 spänningen vid ultraljudom- vandlaren 3 och U4 spänningen vid ultraljudomvandlaren 4. I fig. 3 visas förloppet av spänningarna U5, U3 och U4 med i förhållande till i fig. 2 starkt förstorad tidsskala. Vidare visar fig. 3 förloppet av spänningarna U6, U7 och U8 på utgångarna av nollvärdesomkopplarna 18 och 19 samt OCH-grinden 20.The measuring part 6 for measuring the time difference consists of a zero value switch 18, an inverting zero value switch 19 and an AND gate 20 connected on the output side, the output 21 of which is the output of the measuring part for measuring time differences and which gate on the input side is connected to both inputs. the zero value switches 18 and 19 and the output of the control part 11. The ultrasonic converter 3 is connected to the zero value switch 18 and the ultrasonic converter 4 is connected to the zero value switch 19. The operation of the measuring device 1 is explained below with reference to the diagrams in Figs. Fig. 2 means U1 the voltage at the control input 15 of the control part 11, U2 the voltage at the output 16, U5 the voltage at the output 17 of the control part, U3 the voltage at the ultrasonic converter 3 and U4 the voltage at the ultrasonic converter 4. Fig. 3 shows the course of the voltages U5, U3 and U4 with a greatly enlarged time scale in relation to Fig. 2. Furthermore, Fig. 3 shows the course of the voltages U6, U7 and U8 at the outputs of the zero value switches 18 and 19 and the AND gate 20.

Den pulsformiga styrspänningen U1 på styringången 15 bildas med en nedan närmare beskriven oscillator. Genom varje puls 22 i denna spänning återställes och startas därefter styrdelen 11. På utgången 16 avgives en sändarpuls 23. Denna modulerar i modulations- och driv- steget 12 modulationsoscillatorns 10 frekvens fo. Exempelvis kan frekvensen fo uppgå till 1 MHz och längden av den genom en räknar- kedja i styrdelen 11 bestämd sändarpuls 23 motsvara varaktigheten för 128 svängningsperioder för modulationsoscillatorn 10. Ultraljudom- vandlarna 3 och 4 styres samtidigt av faslika, modulerade sändarpul- ser 24 (spänningen U3) respektive 25 (spänningen U4), vars varaktig- het är kortare än löptiden för de alstrade ultraljudvågorna.The pulse-shaped control voltage U1 at the control input 15 is formed by an oscillator described in more detail below. Through each pulse 22 in this voltage, the control part 11 is reset and then started. At the output 16, a transmitter pulse 23 is emitted. This modulates in the modulation and drive stage 12 the frequency fo of the modulation oscillator 10. For example, the frequency fo may amount to 1 MHz and the length of the transmitter pulse 23 determined by a counter chain in the control part 11 corresponds to the duration of 128 oscillation periods of the modulation oscillator 10. The ultrasonic transducers 3 and 4 are controlled simultaneously by phase-like, modulated transmitter pulses 24 (voltage U3) and 25 (voltage U4), respectively, the duration of which is shorter than the duration of the generated ultrasonic waves.

De av ultraljudomvandlaren 3 utsända sinusformiga ultraljud- vågorna uppfångas av ultraljudomvandlaren 4 och omformas av denna i en elektrisk mottagarsignal 26. Ungefär samtidigt mottager ultra- ljudomvandlaren 3 de av ultraljudomvandlaren 4 utsända sinusformiga ultraljudvågorna och alstrar en elektrisk mottagarsignal 27. På grund av ultraljudvågornas olika löptid utmed och mot mediets ström- ningsriktning 9 är mottagarsignalerna 26 och 27 förskjutna i förhål- lande till varandra med fasskillnadenAq. Denna fasskillnad mot- svarar vid konstant frekvens fo ultraljudvågornas löptidsskillnad At.The sinusoidal ultrasonic waves emitted by the ultrasonic transducer 3 are picked up by the ultrasonic transducer 4 and converted therefrom into an electrical receiver signal 26. At about the same time, the ultrasonic transducer 3 emits the sinusoidal ultrasonic waves emitted by the ultrasonic transducer 4 and generates an ultrasonic receiver. along and towards the flow direction 9 of the medium, the receiver signals 26 and 27 are offset in relation to each other by the phase difference Aq. This phase difference corresponds at a constant frequency to the duration difference Att of the ultrasonic waves.

Styrdelen 11 avger på sin utgång 17 en spänningspuls 28 (spän- ningen U5), vars varaktighet återigen kan vara bestämd av nämnda räknarkedja och exempelvis motsvara varaktigheten för 64 svängnings- perioder av modulationsoscillatorn 10. Med denna spänningspuls 28 öppnas OCH-grinden under 64 perioder av mottagarsignalerna 26, 27 inom mätanordningens 1 mottagardrift. OCÉ-grinden 20 är frigiven först efter avslutad insvängningsfas och allra längst till början av utsvängningsfasen för den mottagna ultraljudpulsen, så att mottagar- signalerna 26, 27 avbländas under in- och utsvängníngsfaserna.The control part 11 emits at its output 17 a voltage pulse 28 (voltage U5), the duration of which can again be determined by said counter chain and, for example, correspond to the duration of 64 oscillation periods of the modulation oscillator 10. With this voltage pulse 28 the AND gate is opened for 64 periods of the receiver signals 26, 27 within the receiver operation of the measuring device 1. The OCÉ gate 20 is released only after the end of the oscillation phase and at the very beginning of the oscillation phase of the received ultrasonic pulse, so that the receiver signals 26, 27 are dimmed during the input and output phases.

Spänningen U6 på nollvärdesomkopplarens 18 utgång antar under mottagarsignalens 27 positiva halvvågor det logiska värdet 1 och Penn QLAL ' 7805295-8 ,1>. spänningen U7 på nollvärdesomkopplarens 19 utgång antar under mot- tagarsignalens 26 negativa halvvågor det logiska värdet 1. Genom OCH-sammankopplingen av spänningarna U6 och U7 uppstår på utgången 21 mätpulser 29 (spänningen U8), vars varaktighet 6 motsvarar löp- tidsskillnaden A t.The voltage U6 at the output of the zero value switch 18 assumes during the positive half-waves of the receiver signal 27 the logic value 1 and Penn QLAL '7805295-8, 1>. the voltage U7 at the output of the zero value switch 19 assumes the logic value 1 during the negative half-waves of the receiver signal 26. Through the AND connection of the voltages U6 and U7, measuring pulses 29 (voltage U8) arise at the output 21, the duration 6 of which corresponds to the duration difference A

Vid nästa puls 22 från styrspänningen U1 upprepas det beskrivna mätförloppet. Varje puls 22 utlöser sålunda alstringen av 64 mätpulser 29. Under varaktigheten 6 för mätpulserna 29 gäller b b 2:92 b cm = k + c 2 2 o m o m c c _ 7 o o varvid b är längden av mätsträckan 2, cm är mediets strömningshas- tighet, c är ljudhastigheten i mediet, Û är volymströmmen och k o 1 _är en konstant punkt.At the next pulse 22 from the control voltage U1, the described measuring process is repeated. Each pulse 22 thus triggers the generation of 64 measuring pulses 29. During the duration 6 of the measuring pulses 29, bb 2:92 b cm = k + c 2 2 omomcc _ 7 oo applies, where b is the length of the measuring distance 2, cm is the flow rate of the medium, c is the speed of sound in the medium, Û is the volume flow and ko 1 _is a constant point.

I fig. 4 visas den heskrivna mätanordningen 1 i blockform och indikeras styringángen 15 och utgången 21. En oscillator 30 är an- sluten till styringàngen 15, vilken oscillator av en temperaturen hos det strömmande mediet avkännande temperaturgivare 31 styres så, att frekvensen f1 av den av oscillatorn alstrade styrspänningen U1 (fig. 2) i ett förutbestämt temperaturområde approximativt uppvisar samma beroende av temperaturen hos mediet som kvadraten av ljud- hastigheten. Inom det förutbestämda temperaturintervallet gäller sålunda K f1$~9k2 ° Co varvid kz är en konstant.Fig. 4 shows the described measuring device 1 in block form and indicates the control input 15 and the output 21. An oscillator 30 is connected to the control input 15, which oscillator is controlled by a temperature sensor 31 sensing the temperature of the flowing medium so that the frequency f1 of the generated by the oscillator, the control voltage U1 (Fig. 2) in a predetermined temperature range has approximately the same dependence on the temperature of the medium as the square of the speed of sound. Thus, within the predetermined temperature range, K f1 $ ~ 9k2 ° Co applies where kz is a constant.

När anordningen enligt fig. 4 skall utnyttjas såsom värmemängds-, räknare är oscillatorn 30 dessutom förbunden med en förloppstemperatur- ígivare 32 och en bakloppstemperaturgivare 33. Förlopptemperaturgivaren 32 mäter temperaturen hos det strömmande mediet före dess inträde i en icke visad värmeförbrukare och bakloppstemperaturgivaren eller åter- loppstemperaturgivaren 33 mäter temperaturen hos det från värmeför- brukaren till en värmealstrare tillbakaflytande mediet. Oscillatorn 30 styres så av förloppstemperaturgivaren 32 och återloppstemperatur- givaren 33, att frekvensen f1 är proportionell mot skillnaden mellan förloppstemperaturen Tv och återloppstemperaturen Tr, så att följande relation gäller: 7805295-8 f1;*yk2 ' (Tv _ Tr) ' C02 Mätanordningens 1 utgång 21 är ansluten till den första ingång- en i en OCH-grind 34, vars andra ingång är förbunden med en avsök- ningsgenerator 35 och vars utgång via ett pulsdelarsteg 36 leder till en pulsräknare 37. Avsökningsgeneratorn 35 alstrar-företrädesvis smala avsökningspulser med konstant pulsfrekvens f2.In addition, when the device according to Fig. 4 is to be used as a heat quantity counter, the oscillator 30 is connected to a flow temperature sensor 32 and a backflow temperature sensor 33. the flow temperature sensor 33 measures the temperature of the medium flowing back from the heat consumer to a heat generator. The oscillator 30 is controlled so by the flow temperature sensor 32 and the reflux temperature sensor 33 that the frequency f1 is proportional to the difference between the flow temperature Tv and the reflux temperature Tr, so that the following relationship applies: 7805295-8 f1; * yk2 ' output 21 is connected to the first input of an AND gate 34, the second input of which is connected to a scan generator 35 and the output of which via a pulse divider stage 36 leads to a pulse counter 37. The scan generator 35 preferably generates narrow scan pulses with constant pulse rate f2.

Det ovan beskrivna, genom pulserna 22 (Eig. 2) igångsatt mät- förloppet upprepas med frekvensen f1, vilket är lika med en multi- plikation av(f med f1. Pâ OCH-grindens 34 utgång uppstår räknarpul- ser med en medelpulsfrekvens ï3=k3-f1-f2-6wk1~|<2-1<3- Medelfrekvensen É3 är sålunda proportionell mot produkten av temperaturskillnaden Tv - Tr och volymströmmen V. Genom hopsum- mering av räknarpulserna i pulsräknaren 37 härleds värmemängden Q, för vilken gäller: I Q=kf(TV-Tr)-vdt under förutsättning att värmekoefficienten är konstant.The measurement process initiated by the pulses 22 (Eig. 2) is repeated with the frequency f1, which is equal to a multiplication of (f with f1. At the output of the AND gate 34, counter pulses occur with an average pulse frequency ï3 = k3-f1-f2-6wk1 ~ | <2-1 <3- The average frequency É3 is thus proportional to the product of the temperature difference Tv - Tr and the volume current V. By summing the counter pulses in the pulse counter 37, the amount of heat Q is derived, for which: IQ = kf (TV-Tr) -vdt provided that the heat coefficient is constant.

Om temperaturgivarna 32 och 33 utelämnas eller ersättes med fasta motstånd härleder pulsräknaren 37 genomströmnningsvolymen V v=kfvdt Ultraljudmätsträckan 2 (fig. 1) är så vald, att vﬂdnexﬂmﬂ.volym- ström v' fasskillnadenßg) (fig. 3) ej uppgår till mer än 1800. Detta möjliggör den beskrivna mycket enkla detekteringen av fasskillnaden.If the temperature sensors 32 and 33 are omitted or replaced with fixed resistors, the pulse counter 37 derives the flow volume V v = kfvdt The ultrasonic measuring distance 2 (Fig. 1) is chosen so that v ﬂ dnex ﬂ m ﬂ volume flow v 'phase difference () (Fig. 3) does not amount to more than 1800. This enables the described very simple detection of the phase difference.

Den maximala varaktigheten J hos mätpulserna 29 är då lika med halva periodtiden för modulationsoscíllatorn 10 (fig. 1), i owmagbnm aemv pel sålunda 0,5 us. Uppgår pulsfrekvensen fz exempelvis till 40 MHz avgives sålunda maximalt 20 räknarpulser per mätpuls 29 på OCH-grindens 34 utgång. På grund av de i praktiken alltid uppträdande statistiska variationerna i volymströmmen och temperaturen hos det strömmande mediet uppnås dock trots avsökningen av mätpulserna 29 med en ändlig frekvens en mycket hög upplösning av mätresultaten.The maximum duration J of the measuring pulses 29 is then equal to half the period time of the modulation oscillator 10 (Fig. 1), in owmagbnm aemv pel thus 0.5 us. If the pulse frequency fz amounts to, for example, 40 MHz, a maximum of 20 counter pulses are thus emitted per measuring pulse 29 at the output of the AND gate 34. However, due to the statistically variable variations in the volume flow and the temperature of the flowing medium which always occur in practice, a very high resolution of the measurement results is achieved with a finite frequency despite the scanning of the measuring pulses 29.

,Anordningen enligt Eig. 5 skiljer sig från anordningen enligt fig. 4 endast därigenom, att en pulsgenerator 38, som alstrar en kon- stant frekvens, är ansluten till mätanordningens 1 styringàng och att _ W' iﬁwm' n »few-- 7805295-8 oscillatorn 30 är förbunden med OCH-grindens 34 andra ingång. Mät- resultatet förblir detsamma som vid anordningen enligt fig. 4., The device according to Eig. 5 differs from the device according to Fig. 4 only in that a pulse generator 38, which generates a constant frequency, is connected to the control input of the measuring device 1 and that the oscillator 30 is connected to the control device 1 W »in ﬁ wm 'n» few-- 7805295-8 with the second input of the AND gate 34. The measurement result remains the same as with the device according to Fig. 4.

I fig. 6 avser de tidigare använda hänvisningsbeteckningar- samma element som i de tidigare figurerna. Pulsgeneratorn 38 är åter- igen förbunden med mätanordningens 1 styringång. Mätanordningens 1 utgång 21 styr en omkopplare 39, som är anordnad vid ingången till en analog-frekvensomvandlare 40 och i tillslutet tillstånd förbinder en mätdel 41 med analog-frekvensomvandlaren. Den till förloppstem-_ 'peraturgivaren 32 och återloppstemperaturgivaren 33 anslutna mätdelen avger en i förhållande till temperaturskillnaden Tv - Tr propor- tionell ström. Medelvärdet av den pulsformiga strömmen I på ingången till analog-frekvensomvandlaren 40 är proportionell mot produkten av temperaturskillnaden Tv - Tr och mätpulsens 29 varaktighet 8. På analog-frekvensomvandlarens 40 utgång uppträder räknarpulser med en i förhållande till denna produkt proportionell pulsfrekvens. Räknar- pulserna når via det efter analog-frekvensomvandlaren 40 kopplade pulsdelarsteget 36 till pulsräknaren 37 och hopsummeras där. Den till analog-frekvensomvandlaren 40 anslutna temperaturgivaren 31 på- verkar frekvensen av den av mätdelen 41, omkopplaren 39 och analog- frekvensomvandlaren 40 bestående oscillatorn 42 på samma sätt som frekvensen hos oscillatorn 30 (fig. 4 och 5). För genomströmnings- 1 volymsmätning kan mätdelen 41_utelämnas och en konstantströmkälla É eller konstantspänningskälla anslutas till omkopplaren 39 i dess ställe.In Fig. 6, the previously used reference numerals refer to the same elements as in the previous figures. The pulse generator 38 is again connected to the control input of the measuring device 1. The output 21 of the measuring device 1 controls a switch 39, which is arranged at the input of an analog frequency converter 40 and in the closed state connects a measuring part 41 to the analog frequency converter. The measuring part connected to the course temperature sensor 32 and the return temperature sensor 33 emits a current proportional to the temperature difference Tv - Tr. The average value of the pulse-shaped current I at the input of the analog-frequency converter 40 is proportional to the product of the temperature difference Tv - Tr and the duration of the measuring pulse 29. At the output of the analog-frequency converter 40, counter pulses occur with a pulse frequency proportional to this product. The counter pulses reach the pulse divider stage 36 via the pulse divider stage 36 connected after the analog frequency converter 40 and are summed there. The temperature sensor 31 connected to the analog frequency converter 40 affects the frequency of the oscillator 42 consisting of the measuring part 41, the switch 39 and the analog frequency converter 40 in the same way as the frequency of the oscillator 30 (Figs. 4 and 5). For flow-through volume measurement, the measuring part 41 can be omitted and a constant current source É or constant voltage source can be connected to the switch 39 in its place.

Fig 7 visar en utföringsform av både oscillatorn 42 med mätde- len 41, omkopplaren 39 och analog-frekvensomvandlaren 40 och av oscil- latorn 30 när omkopplaren 39 utelämnas.Fig. 7 shows an embodiment of both the oscillator 42 with the measuring part 41, the switch 39 and the analog-frequency converter 40 and of the oscillator 30 when the switch 39 is omitted.

Mätdelen 41 enligt fig. 7 består av en måtbrygga, som bildas av temperaturgivarna 32, 33 och två motstånd 43, 44. Analog-frekvens- omvandlaren 40 innefattar en differensförstärkare 45, vars icke in- É verterande ingång direkt och vars inverterande ingång eventuellt över omkopplaren-39 är diagonalt anslutna till mätbryggan. En kondensator 46, som tillsammans med differensförstärkaren 45 bildar en-integrator, är inkopplad mellan differensförstärkarens 45 inverterande ingång och dess utgång. Den icke inverterande ingången hos differensförstärkaren 45 är förbunden med den icke inverterande ingången hos en tillkommande differensförstärkare 47, vars utgång är kopplad till den senare för- stärkarens inverterande ingång och utgör en artificiell nollpunkt 48.The measuring part 41 according to Fig. 7 consists of a measuring bridge, which is formed by the temperature sensors 32, 33 and two resistors 43, 44. The analog-frequency converter 40 comprises a differential amplifier 45, the non-inverting input directly and the inverting input possibly over the switch-39 is connected diagonally to the measuring bridge. A capacitor 46, which together with the differential amplifier 45 forms an integrator, is connected between the inverting input of the differential amplifier 45 and its output. The non-inverting input of the differential amplifier 45 is connected to the non-inverting input of an additional differential amplifier 47, the output of which is connected to the inverting input of the latter amplifier and constitutes an artificial zero point 48.

Den här icke linjära temperaturgivaren 31 bildar tillsammans med 7805295-8 ett fast motstånd 49 en av temperaturen hos det strömmande mediet beroende spänningsdelare, som är ansluten till integratorns 45, 46 utgång och till nollpunkten 48 och vars spänníngsuttag ledes till en tröskelvärdesomkopplare 50. Spänningsförhållandet Ha U hos denna spänningsdelare uppvisar inom ett förutbestäât temperatur- intervall approximativt samma beroende av temperaturen hos det ström- mande mediet som kvadraten av ljudhastigheten i mediet; Tröskel- värdesomkopplarens 50 utgång styr i det visade exemplet en parallellt med kondensatorn 46 kopplad urladdníngsomkopplare 51 och bildar frekvensutgången 52 hos oscillatorn 30 respektive 42.This non-linear temperature sensor 31 together with a fixed resistor 49 forms a voltage divider 49 dependent on the temperature of the flowing medium, which is connected to the output of the integrator 45, 46 and to the zero point 48 and whose voltage outlet is led to a threshold switch 50. The voltage ratio Ha U of this voltage divider, within a predetermined temperature range, has approximately the same dependence on the temperature of the flowing medium as the square of the speed of sound in the medium; In the example shown, the output of the threshold switch 50 controls a discharge switch 51 connected in parallel with the capacitor 46 and forms the frequency output 52 of the oscillator 30 and 42, respectively.

Mätdelen 41 avger en i förhållande till temperaturskillnaden TV - Tr proportionell ström till integratorn 45, 46. Spänningen Ue på integratorns utgång stiger därigenom linjärt. När den från spän- ningsdelaren 31,49 uttagna delspänningen Ua uppnår tröskelvärdesom- kopplarens 50 tröskelvärde reagerar denna och åstadkommer att omkopp- laren 51 slutes. Kondensatorn 46 urladdas genom omkopplaren 51, var- efter tröskelvärdesomkopplaren 50 åter slår om till viloläget och det beskrivna förloppet åter påbörjas. Pulsfrekvensen på utgången 52 är proportionell både mot temperaturskilladen TV - Tr och mot spän- ningsdelningsförhållandet Ha.The measuring part 41 emits a current proportional to the temperature difference TV - Tr to the integrator 45, 46. The voltage Ue at the output of the integrator thereby rises linearly. When the subvoltage Ua drawn from the voltage divider 31,49 reaches the threshold value of the threshold value switch 50, it reacts and causes the switch 51 to close. The capacitor 46 is discharged through the switch 51, after which the threshold switch 50 switches back to the rest position and the described process is started again. The pulse frequency at output 52 is proportional both to the temperature difference TV - Tr and to the voltage division ratio Ha.

Ue Urladdningen av kondensatorn 46 genom omkopplaren 51 vid över- skridande av tröskelvärdet utgör en av flera vid analog-frekvensom- vandlíng brukliga metoder. I dess ställe kan det så kallade laddnings- kompensationsförfarandet användas och en konstant kompensationsladd- ningspuls tillföras kondensatorn 46 vid överskridande av tröskelvärdet.Ue The discharge of the capacitor 46 through the switch 51 when the threshold value is exceeded is one of several methods customary in analog-frequency conversion. In its place, the so-called charge compensation method can be used and a constant compensation charge pulse is applied to the capacitor 46 when the threshold value is exceeded.

Vidare kan det så kallade omladdningsförfarandet användas, enligt vil- ket analog-frekvensomvandlarens 40 ingångssignal vid överskridande av ett övre tröskelvärde och vid underskridande av ett undre tröskel- värde hos tröskelvärdesomkopplaren 50 ompolas.Furthermore, the so-called recharging method can be used, according to which the input signal of the analog-frequency converter 40 is reversed when an upper threshold value is exceeded and when a lower threshold value of the threshold value switch 50 is reversed.

Diagrammet i fig. 8 visar såsom ett exempel hur kvadraten av ljudhastigheten co i vatten beror av vattnets temperaturUTm. Vidare a hos spän- U e visas i detta diagram hur spänningsdelningsförhållandet ningsdelaren 31, 4§ beror av mediets temperatur Tm, varvid detta be- roende låter sig förverkligas med ett NTC-motstånd såsom temperatur- givare 31. Kurvorna coz och Ba skär varandra vid Tm = 20°C och Tm = U e 75°C. Inom temperaturintervallet 20°C»¿.Tm POOR Gul-EM p 7805295-'8 kurvorna nästan identiska förlopp. _Den beskrivna genomströmningsvolymsräknaren och värmemängds- räknaren kan fungera med endast två ultraljudomvandlare, är enklare I uppbyggda än tidigare kända räknare och avger trots detta ett av temperaturgången hos ljudhastigheten i det strömmande mediet prak- tiskt taget oberoende mätresultat. Den beskrivna modulationen av sändarpulserna och avbländningen av in- och utsvängningsfaserna hos mottagarsignalerna möjliggör användande av ultraljudomvandlare som uppvisar en förhållandevis dålig frekvensgång och är i motsvarande grad billiga. '-1The diagram in Fig. 8 shows as an example how the square of the speed of sound co in water depends on the temperatureUTm of the water. Further a of voltage U e is shown in this diagram how the voltage division ratio of the division divider 31, 4§ depends on the temperature Tm of the medium, this dependence being realizable with an NTC resistor as temperature sensor 31. The curves coz and Ba intersect at Tm = 20 ° C and Tm = U e 75 ° C. Within the temperature range 20 ° C »¿.Tm POOR Yellow-EM p 7805295-'8 the curves are almost identical. The described flow volume counter and the heat quantity counter can operate with only two ultrasonic converters, are simpler I built than previously known counters and nevertheless emit a practically independent measurement result of the temperature change of the sound speed in the flowing medium. The described modulation of the transmitter pulses and the dimming of the input and output phases of the receiver signals enables the use of ultrasonic transducers which exhibit a relatively poor frequency response and are correspondingly inexpensive. '-1

Claims

7805295-8 9 PATENT CLAIMS

1. Ultrasonic flow-volume calculator for liquids, in particular for heating media, having a measuring device having two ultrasonic transducers (3, 4) for a measuring distance (2), a transmitter part (5) for transmitter pulses which can be applied to the converters (3, 4). 4) and a maturity difference measuring part (6) in which measuring device simultaneous transmitter pulses (24, 25) are periodically applied to both converters (3, 4), measuring pulses (29) with a duration corresponding to the maturity difference are generated with the maturity difference measuring part (6) and the duration difference is measured by counting counter pulses by means of a pulse counter, which counter pulses depend on the signals received by the transducers and on the oscillations of a oscillation generator (307 42), the frequency of which depends on the speed of sound in the liquid, the transmitter part 6) and the oscillation generator (30: 42) are so interconnected in a multiplication coupling that the counter pulses at its output appear with an average pulse frequency corresponding to the product of the measuring pulse duration and frequency of the oscillations of the oscillation generator, characterized in that the oscillation generator (30: 42) is controlled by a temperature sensing temperature sensor (31) in such a way that the frequency of the oscillations generated in a predetermined temperature range has at least approximately the same depending on the temperature (Tm) of the liquid as the square of the speed of sound (co) in the liquid

2. A counter according to claim 1, characterized in that the transmitter part (5) has a modulator (12) for modulating the transmitter pulses (24:25) at a constant frequency and in that the duration difference measuring part (6) has an AND arranged on the output side. gate (20), which is connected to a control part (II) and of which is released only after the end of the oscillation phase and at the latest until the beginning of the oscillation phase of the received ultrasonic pulses (26:27). (POOR QUAL; 7805295-8 10

Counter according to Claim 1 or 2, characterized in that the oscillation generator (30; 42) has a voltage divider (31, 49) formed by the temperature sensor (31) and a fixed resistor (49), the voltage division ratio of which in a predetermined temperature range at least approximately has the same dependence on the temperature (Tm) of the liquid as the square of the speed of sound (co) in the liquid.

A counter according to claim 3, characterized in that the oscillation generator (30; 42) has an analog frequency converter (40) with an integrator (45, 46) and an output-side threshold switch (50), wherein the voltage divider (31, 49) is connected between the output of the integrator and the input of the threshold switch (50).

Calculator according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the transmitter part (5) is controlled by the frequency of the oscillations of the oscillation generator (30) and in that the output '(21) of the * maturity difference measuring part (6) is connected to a first input of an AND gate (34), to the second input of which a scan generator (35) is connected.

Counter according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the transmitter part (5) is controlled with the constant frequency of a pulse generator (38) and in that the output (21) of the duration difference measuring part (6) is connected to a first input of an AND gate (34), to the second input of which the oscillation generator (30) is connected.

Counter according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the oscillation generator (42) has an analog frequency converter (40), at the input of which a switch (39) controlled by the output (21) of the maturity difference measuring part (6) is an- 7805295-8 ll arranged.

Use of an ultrasonic flow volume counter according to claim 1 in a heat quantity counter, characterized in that a flow temperature sensor (32) senses the flow temperature and a reflux temperature sensor (33) senses the reflux temperature and the flow temperature control of the liquid flow. ; 42), so that the frequency -of the oscillations generated by it is proportional to the difference between the pre- and reflux temperature of the liquid. -._ ~ ..._....__..__..._....... ﬂ._ ... \ «" fx -. f. " <° T + L