SU1024727A1 - Ультразвуковой способ измерени расхода - Google Patents

Ультразвуковой способ измерени расхода Download PDF

Info

Publication number
SU1024727A1
SU1024727A1 SU813375147A SU3375147A SU1024727A1 SU 1024727 A1 SU1024727 A1 SU 1024727A1 SU 813375147 A SU813375147 A SU 813375147A SU 3375147 A SU3375147 A SU 3375147A SU 1024727 A1 SU1024727 A1 SU 1024727A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
beats
flow
medium
oscillations
frequency
Prior art date
Application number
SU813375147A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Александрович Чернобай
Николай Витальевич Бычков
Владимир Васильевич Жуков
Анатолий Иванович Шатковский
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко При Белорусском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им.В.И.Ленина
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 Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко При Белорусском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им.В.И.Ленина filed Critical Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко При Белорусском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им.В.И.Ленина
Priority to SU813375147A priority Critical patent/SU1024727A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1024727A1 publication Critical patent/SU1024727A1/ru

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, заключающийс  в одновременной встречной посылке радиочастотных ультразвуковых колеб ний через контролирующий поток среды , приеме колебаний, прошедашх поток , их преобразовании и измерении разности фаз преобразованных колеба ний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений , выдел ют первые биени  с частотой, равной разности частот колебаний, излученных по потоку и прошедших против потока, вторые биени  с частотой, равной разности частот колебаний, излучаемых против потока и прошедших по потоку, опорные биени  МЕЖДУ излучаемлми сигналами, измер ют сдвиг фаз между опорныкм и первыкн биени ми и между опорными и вторыми биени ми, а скорость потока среды определ ют по формуле ( COj CJt ЛФоФ Г COS А 2 скорость потока среды i длина акустической базы угол между направлением распространени  ультразвука и направлением потока среды; fJfiCJj- частоты непрерывных колебаний , излучаемых во взаимно противоположных направлени х ) fj - сдвиг фаз между опорными и первыми биени ми; . сдвиг фаз между опорными и вторыми биени ми.

Description

Изобретение относитс  к изиерительной технике, в частности к расходометрйк , и может быть, использов .ано в нефтедобывающей,. нефтеперера батывающей , химической, гидрометаллургическр .й и других отрасл х промы ленности дл  прецизионного измерени  расхода и точного учета количес ва различных сред, а также в медицинских цел х дл  измерени  скорост кровотока. Известен ультразвуковой одноканальный фазовый бескоммутационный способ измерени  расхода, основанны на встречной посылке а одном направ лении .колебаний двух симметричных составл ющих основной частоты, а в другом направлении - колебаний ос новной частоты, выделении на выходе обоих направлений второй гармоники основной частоты и определении дл  них разности фа, по которой суд т о величине расхода ij , Недостатками способа  вл ютс  зависимость измерений от абсолютной величины скорости распространени  ультразвука в среде и невысока  точ ность измерений , завис ща  от фазовых погрешностей при балансном преобразовании и удвоении частот. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ультразвуковой одноканальный фазовый бескоммутационный способ измерени  расхода, заключающийс  в одновременной встречной посылке раэночастотнцх ультразвуковых колебаний через контролируемый поток, преобразовании колебаний, прошедших через поток, последующей фильтрации и измерении разности фаз преобразованных колебаний 2 . Недостатком известного способа  вл етс  зависимость измерений .от абсолютной величины, скорости распро странени  ультразвука: в среде и, ка следствие, недо.статрчна  высока  то ность измерений. Целью изобретени   вл етс  .повышение точности измерений и устранение зависимости от скорости распространени  ультразвука в среде. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно ультразвуковому способу измерени  расхода, заключающемус  в одновременной встречной посылке pa3HO4acTt)THux ультразвуковых колебаний через контролируемый поток, приеме колебаний,прошедших поток, их преобразовании и измерении разности фаз преобразованных ко лебаний, выдел ют первые биени  с частотой, равной разности частот ко лебаний, излученных по потоку и про шедших против потока, вторые биени  с частотой, равной разности час тот колебаний, излучаемых против по тока и прошедших по потоку, опорные биени гмежду излучаемыми сигналами, измер ют сдвигфаз между опорными и первыми ,биени ми и между опорными и вторыми .биени кш, а скорость потоiKa среды определ ют по формуле скорость потока среды у длина акустической базы:| угол между Направлением распространени  .ультраз1вука : и направлением потока среды;; Q,COj- частоты непрерывных колебаний , излучаемых.во взаимно противоположных направлени Х( сдвиг фаз мезкду опорными и первыкш биени ми; .сдвиг фаз между вторыми и опорными биени. ми.. Сущность ультразвукового способа измерени  расхода заключаетс  в следующем . .. В момент времени t О в направлении по потоку среды начинают излучать непрерывные ультразвуковые колебани  с частотой СО, и начальной фазой (f,, а ПРОТИВ потока- непрерывные коебани  с частотой (02 и начальной азой Cf,jr . Врем  Тр и Тр распространени  колебаний по потоку среды против потока определ етс  соотетх:твенно PlC4V.COS«, PZ с-у COS 06 В момент времени t Тр колебаи  представл ютс  следующим образом: на Передак щем пьезоэлементе дл  астоты (х)4 {c0;,lt4rpjtcf . () -и ft) cos ) на.приемном пьезоэлементе дл  часоты 00 1 , Unp,-U.co5(w,)J (4) | .на передающем пьезоэлементе дл  астоты О)- , . J:nepj UmCos; G3i(t С) . ) на приемном пьезЪэлементе дл  астоты COi : : . . Пр..г ° 1 2 - РГр.2)Ч2 (6) На одном из смесителей выдел ют ервые .биени - между колебани ми часоты С0 , посланными по потоку, и олебани ми частоты 602 , прошедшими против потока. Эти биени  выражаютс формулой ,„с°( U4-iJ2 Tp/u)(,-q) U) На другом пьезоэлементе выдел ют I вторые биени  между колебани ми ча тоты 1)« / прошедшими по потоку сред и колебани ми частоты С07 , посланными против потока. Эти биени  запи ваютс  в виде ,s(;-«Jt)i-WzTpHUrq 2)C . Опорные же биени  между колебани ми, излученными по потоку и против потока среды, выражаютс  формулой , и «5 U.J. cos Г((0 /- ОП От - + ()(сГг(РЛ Разность фаз между первыми и опорными биени ми на основании выражений (7) и 9) равна Ф,-Ы2Тр,(10) Разность фаз между опорными и вторыми биени ми на основании выра жений (iBV и (э; равна Ф,-а)Др Вычита  из (11) и (10) и приним во внимание выражение (1) и (2) , по лучим формулу дл  вычислени  скоро ти V потока среды V 2М г --Ф7/ cos. в полученном выражении (12; отсутствует абсолютна  величина скоро ти С распространени  ультразвука в контролируемой среде, следовательно в способе осуществл етс  автоматическа  коррекци  на скорость paicпространени  ультразвука в среде. На чертеже представлена, блоксхема устройства дл  реализации способа.. . Устройство содержит акустический датчик с Двум  обратимыми элек роакустическими преобразовател ми. 1 и 2у подключенными к .двум измери тел1,ным каналам, каждый из которых содержит последовательно соединенные опорный генератор 3 и 4, смеси тель 5 и б, избирательный фильтр 7 и 8, формирователь 9 и 10 коротких импульсов, счетчик 11 и 12 импульсов управл емый делитель 13 и 14 частоты. ( И) Устройство содержит третий измерительный канал, состо щий из последовательно соединенных смесител  15, избирательного фильтра 16 и формировател  17 коротких импульсов, выход которого подключен к входу Старт счетчика 11 импульсов первого измерительного канала и входу Стоп счетчика 12 импульсов второго измерительного канала. Выходы кварцевого генератора 18 подключены к третьим входам счетчиков 11 и 12 импульсов первого и второго измерительных каналов . Выходы управл емых делителей 13и 14 частоты Первого и второго измерительных каналов подключены к входам блока 19 разности, его выход - к регистрирующему устройству 20. Выходы опорных генераторов 3 и 4 первого и второго измерительных каналов подключены к обратным электроакустическим преобразовател м, их дополнительные выходы подключены к входам смесител  .15 третьего измерительногсэ канала и к вторым входам управл емых делителей 13 и 14частоты первого и второго измерительных каналов,. Устройство работает следующим образом . Опорный генератор 3 вырабатывает колебани  с частотой CJ , которые поступают на вход смесител  5 и на пер- . вый пьезоэлемент 1, в котором преобразуютс  в ультразвуковые колебани , . распростран ютс  по потоку среды и достигают второго пьезоэлемента 2. На пьезоэлементе 2 эти колебани  преобразуютс  в электрический сигнал и поступают на вход смесител  б. Одновременно опорный генератор 4 вырабатывает колебани  с частотой которые поступают на вход смесител  б и на пьезоэлемент 2, в котором преобразуютс  в акустические колебани  и излучаютс  против потока среды, достигнув пьезоэлемента 1, эти колебани  преобразуютс  вэлектрический сигнал к поступают на вход смесител  5. В смесителе 5 выдел ютс  колебани  биений, описываемые выражением (8) , отфильтровываютс  от побочных и гармонических составл ющих избирательным фильтром 7 и поступают на вход формировател  9 коротких импульсов. В формирователе 9 синусоидальные колебани  преобразуютс  в последовательность коротких импульсов с частотой , равной исходной частоте биений. Аналогично в смесителе б выдел ютс  колебани  биений, описываемые выражением (7), отфильтровываютс  от побочных .и гармоничес ких составл ющих в избирательном фильтре 8 и поступают на вход формировател  10 коротких импульсов. В формирователе 10 синусоидальные колобани  преобразуютс  в последовательйость коротких импульсов с частотой равной исходной частоте биений. Одновременно в смесителе 15, входами подключенном к дополнительным выходам опорных генераторов 3 и 4, выдел ютс опорные биени , опи сываемые выражением (9) , которые проход т через избирательный фильтр 16, где отфильтровываютс  от побочных и гармонических составл ющих и поступают на вход формировател  1 коротких импульсов. С выхода формирова1ел  17 преобразованный в корот кие импульсы сигнал с частотой, рав ной частоте биений, поступает на вход Старт счетчика 11 импульсов и вход Стоп ечетчика 12 импульсов На вход Стоп счетчика 11 импульсов поступает сигнал с выхода формировател  9 коротких импульсов/ на вход Старт счетчика 12 импульсов поступает сигнал с выхода формиро .вател  10 коротких импульсов, а на третьи входы обоих счетчиков 11 и 12 импульсов поступает сигнал с частотой ( выхода высокочастотного кварцевого генератора 18. Такое управление счетчиками обеспечивает вычисление разности фаз в соответствии с уравнени ми (1С и Частота следовани  импульсов с выхода формирователей 9, 17 и 10 ко ротких импульсов одинакова и посто  на, поэтому в счетчике 11 импульсов насчитываетс  количество импульсов N,, пропорциональное сдвигу фаз меж ду опорными и вторыми биени ми , а в счетчике 12 - количество импуль сов N, пропорциональное сдвигу фаз между первыми и опорными биени ми Ф, причем указанные фазовые сдвиги можно представить в виде Г где fi число импульсов высокочастотного генератора, укладывающихс  в одном периоде колебани  биений. Сигнал с выхода счетчика 11 импульсов поступает йа управл ющий вход делител  13 с переменным коэф-; фициентом делени , на второй вход которого подаетс  сигнал с дополнительного выхода опорного генератора 3. В делителе 13 осуществл етс  управл емое деление частоты на число Nj, и с его выхода сигнал с f частотой-- подаемс  на первый вход г блока 19 разности. С выхода счетчика 12 импульсов сигнал поступает на управл ющий вход делител  14 с переменным коэффициентом дёАени , на второй вход которого подаютс  колебани  с дополнительного выхода второго опорного генератора 4. В делителе 14 осуществл етс  управл емое деление частоты COj на аисло N, и на его выходе формируетс  сигнал с частотой Wi fj t который подаетс  на второй вход блока 19 разности. На выходе блока 19 разности формируетс  сигнал который подаетс  на регистрирующий прибор 20, например частотомер, проградуированный в единицах скорости потока, или счетчик импульсов дл -измерений интегрального расхода за определенный промежуток времени. Таким образом, предлагаемый способ измерени  расхода обладает несомненныкм преимуществами, св занными с отсутствием зависимости измерений от скорости распространени  ультразвука в среде, более высокой точностью измерений, удобным представлением информации в цифровом виде полной автоматизацией процесса измерений. Предлагаемый способ позвол ет с высокой точностью измер ть расход.

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, заключающийся в одновременной встречной посылке радиочастотных ультразвуковых колебаний через контролирующий поток среды, приеме колебаний, прошедших поток, их преобразовании и измерении разности фаз преобразованных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из мерений, выделяют первые биения с ! частотой, равной разности частот колебаний, излученных по потоку и прошедших против потока, вторые биения с частотой, равной разности частот колебаний, излучаемых против потока и прошедших по потоку, опорные биения между излучаеклми сигналами, измеряют сдвиг фаз между опорныьм и первыкш биениями и между опорными и вторыми биениями, а скорость потока среды определяют по формуле • у= U созосДФг /’ где V - скорость потока среды> L - длина акустической базы^ оС - угол между направлением распространения ультразвука и направлением потока среды) . · частоты непрерывных колебаний, излучаемых во взаимно противоположных направлениях)
- сдвиг фаз между опорными и первыми биениями;
Hj. “ сдвиг фаз между опорными и вторыми биениями.
SU „,1024727
SU813375147A 1981-12-29 1981-12-29 Ультразвуковой способ измерени расхода SU1024727A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813375147A SU1024727A1 (ru) 1981-12-29 1981-12-29 Ультразвуковой способ измерени расхода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813375147A SU1024727A1 (ru) 1981-12-29 1981-12-29 Ультразвуковой способ измерени расхода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1024727A1 true SU1024727A1 (ru) 1983-06-23

Family

ID=20989961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813375147A SU1024727A1 (ru) 1981-12-29 1981-12-29 Ультразвуковой способ измерени расхода

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1024727A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство ССС 488983, кл. G, 01 F 1/66, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 489950, кл. q 01 F 1/00, 1974 (пр тотип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3568661A (en) Frequency modulated ultrasound technique for measurement of fluid velocity
KR101350075B1 (ko) 신호 처리 방법, 신호 처리 장치 및 코리올리 유량계
US4885942A (en) Ultrasound flow rate meter using a phase difference method and apparatus
SU1024727A1 (ru) Ультразвуковой способ измерени расхода
US4446744A (en) Ultrasonic flowmeter
SU901894A1 (ru) Устройство дл измерени скорости и коэффициента затухани ультразвука
US3283574A (en) Ultrasonic flowmeter
SU1137306A1 (ru) Ультразвуковой фазовый цифровой расходомер
SU794532A1 (ru) Ультразвуковой измеритель ско-РОСТи дВижЕНи жидКОСТи
SU672494A1 (ru) Компенсационный одноканальный ультразвуковой расходомер
RU172144U1 (ru) Вихреакустический расходомер
SU503130A1 (ru) Ультразвуковой расходомер
Noble Dual frequency ultrasonic fluid flowmeter
SU1404924A1 (ru) Устройство дл измерени скорости распространени и коэффициента поглощени ультразвука
SU1483266A1 (ru) Фазовый ультразвуковой расходомер
SU932240A1 (ru) Ультразвуковой расходомер
RU2044278C1 (ru) Двухканальный частотный ультразвуковой расходомер
SU853397A1 (ru) Ультразвуковой расходомер
SU711383A1 (ru) Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред
SU964542A1 (ru) Измеритель скорости потока
SU735922A1 (ru) Коррел ционный измеритель скорости потока
SU794531A1 (ru) Ультразвуковой фазовый измери-ТЕль СКОРОСТи пОТОКА
SU1411590A1 (ru) Устройство дл измерени приращени скорости распространени ультразвука
SU1485018A1 (ru) Ультразвуковой фазовый расходомер
SU1002966A1 (ru) Устройство дл измерени скорости потока и расхода жидких и газообразных сред