Изобретение относитс к приборостррекию и предназначено дл измере ни расхода жидких и газообразных сред. Известны коррел ционные расходемеры , содержание два преобразовател скорости, -расположенные на некоторо рассто нии другот друга, и коррел ционную измерительную схему дл измерени фазового сдвига между двум непрерывными случайными сигналами и временного сдвига двух релейных функций f) . Наиболее близким к предлагаемому вл етс коррел ционный расходомер, содержащий участок трубопровода,дат чики случайного сигнала, усилители сигналов, индикатор, каналы грубого и точного поиска максимума, каждый из которых состоит из регистра сдви га, схем совпадени , .вычитающего устройства, интегратора и управл емого генератора сдвигающих импульсов з , Однако известные расходомеры обеспечивают измерение расхода в узком.диапазоне измерени . Целью изобретени вл етс расширение диапазона и повышение точно ти измерени .. Поставленна цель достигаетс тем, что в коррел ционный расходоме содержащий измерительный участок тр бопровода, последоватсельно расположенные на нем два датчика случайных сигналов, подключенные соответствен но к усилител м сигналов, пгервый из усилителей соединен с каналом грубо го поиска максимума, второй - с вхо дами схем совпадени канала точного поиска максимума, при этом каждый из каналов состоит из регистра сдви га, выходы которого подсоединены к входам двух схем совпадени , выходы схем совпадени подключены к входам схемы вычитани , выход которой соединен через интегратор с входом управл емого генератора сдвигающих импульсов, один из выходов которого подключен к входу регистра сдвига, второй выход генератора сдвигающих импульсов канала грубого поиска максимума подключен к входу генератора сдвигаю1цих импульсов канала точного поиска максимума, второй выход которого подключен к индикатору , введены два фильтра низких частот , схема управлени и сумматор, при iiTOM выход первого усилител подключен к входу канала грубого поиска максимума через первый фильтр низких частот, вход второго фильтра низких частот подключен к выходу второго уАилител , выход второго фильтра низких частот - к входам двум схем совпадени канала грубого поиска максимума, выходы двух схем . совпадени канала точного поиска максимума подключены к входам схемы управлени посто нной времени, выход схемы управлени подключен к интегратору канала грубого поиска мАксимума , выходы каналов грубого и точного поиска максимума подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом генератора сдвиггиощих импульсов канала точного поиска максимума. На фиг.1 показана блок-схема кор- . рефл ционного расходомера; на фиг.2 график взаимной коррел ционной функции сигналов, снимаемых непосредственно с датчиков; на фиг.З - то же, прошедших фильтры нижних частот; на фиг.4 по сн етс работа схемы управлени . Коррел ционный расходомер содер- ° жит участок трубопровода 1, датчики 2 и 3 случайного сигнала, усилители 4 и 5 сигналов. Усилитель 4 через фильтр 6 низких частот подсоединен к входу канала г,рубого поиска максимума , а именно к входу регистра 7 сдвига, и, кроме того, соединен непосредственно с регистром 8 сдвига канала точного поиска максимума. .Выходы регистра 7 сдвига канала грубого поиска максимума соединены с входами схем 9 и 10 совпадени того же канала. : Выход усилител 5 соединен с входами схем 11 и 12 совпадени канала точного поиска максимума и, кроме того, через фильтр 13 низких частот усилител ь 5 соединен с другими входами схем 9 и 10 совпадени канала грубого поиска максимума, выходы которых подсоединеньа к вычитающему устройству 14, выход которого подсоединен к входу интегратора 15. Выходы схем 11 и 12 совпадени канала точного поиска максимума через схему 16 управлени подключены к одному из входов интегратора Г5 канала грубого поиска максимума,кроме того, выходы указанных схем под- соединены также к входу вычитающего устройства 17 канала точного поиска максимума, выход которого соединен с входом интегратора 18. Выход интегратора 15 канала гру. бого поиска максимума подсоединен к входу генератора 19 сдвигающих импульсов . Выходы интеграторов,15 и 18 подсоединены к сумматору 20, выход которого соединен с входом генератора 21 сдвигающих импульсов, а выход генератора 21 подсоединен к индикатору 22. Генераторы 19 и 21 с помощью обратных св зей соединены соответственно с регистрс1ми 7 и 8 сдвц,га. Работа коррел ционных расходомеров основана.на .аппаратурном определении времени прохождени потоком рассто ни между чувствительными датчиками, воспринимающими случайно распределенные физические неоднород ности жидкости и преобразующими их в случайные электрические сигналы. В качестве неоднородностей могут ис пользоватьс , например, турбулентные пульсации скорости потока, В этом случае датчики 2 и 3 (фиг.1) должны быть чувствительны к изменению локёшьной скорости. При измерении расхода представл ют интерес не точные значени ординат коррел ционной функции, а лишь положение ее максимума на временной оси, В св зи с этим становитс целесообразным использовать упрощенные аппаратурные методы коррел ционного анализа. Наибольший интерес дл прак . тического использовани представл ет квантование обоих входных сигналов на два уровн , т,е, вычисление так называемой пол рной или знаковой . коррел ционной функции: Т l ; Jsgnx t-Jlsgni.j(,tl6t, где x(t) и y(t) - аналоговые сигналы снимаемые с выходов усилителей искусственно вводи ма задержка; врем усреднени . (интегрировани ), В предлагаемом устройстве вычисл етс два значени коррел ционной функции на ее склонах (фиг,4), Если аппаратурно полученные значени кор рел ционной функции в двух точках , и Л 2 (фиг,4) равны друг другу, то максимум в случае симметричной коррел ционной функции должен лежать между абсциссами двух вычисл емых точек,Разнесение по времени абсцисс и t выбираетс при конструировании расходомера в зависимости от исходной ширины коэффициента коррел ции и других параметров коррел ционной функции, В этом случае множительное устройство замен етс схемой совпадени двух сигналов, а в качестве устройства, осуществл ющего необходимую задержку x(t) относительно y(t, можно применить, например, регистр сдвига, В предлаваемом устройстве регистр сдвига представл ет собой последова , тельно соединенную цепь бинарных чеек (триггеров), Записываема в них информаци определ етс знаком сигнала в момент прихода очередного импульса от генератора сдвигающих импульсов. Например, есди sgn .х +1 и в этот момент приходит им- пульс от генератора сдвигающих импульсов , то в первую чейку регистр сдвига записываетс условный сигнал т.е. первый триггер регистра сдвига переводитс в какое-то вполне определенное состо ние. Одновременно с этим предыдущее состо ние первого триггера переноситс во второй триггер, второго в fpeтий и т.д. Если, например, sgn х -1, то в момент прихода импульса от генератора сдвигающих импульсов в первую чейку регистра сдвига запишетс условный сигнал О, т.е. первый триггер регистра -сдвига переведетс в другое возможное состо ние, Таким образом, информаци в регистре сдвига за каждый сдвигающий импульс переноситс на одну чейку дальше от входа, а входна информаци определ етс знаком сигнала x(t). Согласно определению, знакова взаимна коррел ционна функци двух .случайных, стационарных эргодических сигналов x(t). и y(t) . V Т egnx(t-t)s tnjlt t. Однако интегрирование по времени при аппаратурном определении ординат коррел ционной функции осуществл етс не на бесконечном, а на конечном временном интервале Т(1.), Таким образом, вместо коррел ционной функции Rp(t) находитс лишь ее оценка R () , котора сама вл етс случайной величиной. Поз тому как в канале грубого поиска максимума, так и в канале точного поиска результат сравнени оценок двух ординат на склонах коррел ционной функции вл етс также случайной величиной, котора содержит в себе достоверную часть и наложенные на нее пульсации. Чем больше врем интегрировани Т , тем больше оценка коррел ционной функции RP с) приближаетс к. Rp-( / тем меньше пульсаци на выходах интеграторов 15 и 18 (фиг.1), Однако увеличение времени, интегрировани понижает быстродействие расходомера, что в большинстве случаев нежелательно , поэтому врем измерени отводитс минимальное. Целесообразно поэтому врем интегрировани в канале грубого поиска максимума выбрать меньшим, чем в канаше точного поиска , тогда большей характерной дл грубого канала систематической погрешности будет соответствовать и больша случайна погрешность.измерени . Мала посто нна времени интегрировани канала грубого поиска в начальный, момент измерени расхода обеспечит хорошие динамические качества расходомера, а дл того, чтобы больша случайна погрешность (пульсаци ) канала грубого поиска не вли ла на точность измерен11 канаша точного поиска, посто нна времени интегратора 15 сделана пере менной. Положение максимума функции на временной оси определ ет расход потока . Очевидно, чем более узкий будет пик коррел ционной функции, тем точнее может быть определена коорди ната максимума, тем может быть выше точность измерени расхода. Однако узкий пик взаимной коррел ционной функции делает затруднительным и да же невозможным начальный поиск максимума в широком диапазону измерени расхода автоматической дифферен циальной схемой. . Дл обеспечени нормальной работ расходомера предлагаетс схема грубого поиска максимума на которую сигнал с выходов усилителей подаетс . через фильтры низких частот. Сформированна фильтрами б и 13 низких взаимна коррел ционна функци имеет достаточную ширину (фиг.З) дл отыскани схемой ее максимума во всем измер емом .диапазоне . Сигнал рассогласовани с выхода интегратора 15 канала грубого поиск максимума подаетс на сук натор 20, в котором он суммируетс ;. сигналом рассогласовани канала точного поиска максимума (фиг.1). Суммарный сигнал управл ет генератором 21 сдвигающих импульсов канала точного поиска Максимума, обеспечива высокую точность поиска максимума при . широком диапазоне измерени . Момент переключени посто нной Бремени интегратора 15 канала грубого поиска максимума задаетс схемой 16 управлени , котора представл ет собой сумматор, суммирующий сигналы с выходов схем 11 и 12 совпадени , интегратор, интегрирующий эту сумму и пороговое устройство, которое подает сигнал на переключение посто нной .времени интегратора 15. Работа схемы управлени по сн етс на фиг.4. В начальный момент времени измерени расхода может установитьс произвольное значение частоты генератора сдвигающих импульсов канала точного поиска максимума. Поэтому сумма ординат взаимной .коррел ционной функции в точках t может .быть равной нулю. Пороговое устройство схемы управлени не подает сигнала на переключение посто нной времени и грубый канал производит поиск максимума с малой посто нной времени, т.е. с наибольшей скоростью и, соответственно, с большой случайной погрешностью с выхода сумматора 20на вход управл емого генератора 21сдвигающих импульсов. Таким образом, генератор 21 сдвигающих импульсов канала точного поиска управл етс суммой сигналов рассогласовани обоих каналов, благодар чему необходимый дл управлени сигнал рассогласовани точного канала будет всегда меньше их суммы. Так как сигнал рассогласовани - это «шибка след щей системы поиска максимума , то его уменьшение приводит к уменьшению систематической, погрешности измерени расхода. Измен ющеес напр жение с выхода интегратора измен ет значение частоты генератора сдвигающих импульсов, смеща тем- самым взаимную коррел ционную .функцию, по временной оси (фиг.З) Сумма ординат коррел ционной функции в точках , и станет отличной от нул и; когда она превысит какой-то наперед заданный уровень , схема управлени подаст сигнал на переключение посто нной времени интегратора 15. С этого момента слежение осуществл етс и каналом точного поиска максимума, а с канала грубого поиска по-прежнему снимаетс сигнал, но уже сглаженный большей посто нной временили не внос щий дестабильности в работу канала Т9Чного поиска. Таким образом, в предлагаемом устройстве суммирование сигналов рассогласовани в точном канале уменьgiaeT систематическую погрешность измерени расхода, а переключение посто нной времени интегрировани канала грубого пЬиска максимума уменьшает случайную погрешность расходомера , что приводит к повышению точности измерени расхода.The invention relates to instrumentation and is intended to measure the flow of liquid and gaseous media. Correlation flowmeters, the content of two velocity transducers, some distance apart, and a correlation measurement circuit for measuring the phase shift between two continuous random signals and the time shift of two relay functions f) are known. The closest to the present invention is a correlation flow meter that contains a pipeline section, random signal sensors, signal amplifiers, an indicator, a coarse and accurate maximum search channels, each of which consists of a shift register, a matching circuit, a reading device, an integrator and a control. However, the known flow meters provide flow measurement in a narrow measuring range. The aim of the invention is to expand the range and increase the accuracy of the measurement. The goal is achieved by the fact that the correlation flow contains a measuring pipeline section, successively located on it two sensors of random signals connected respectively to the signal amplifiers, the first of the amplifiers with the coarse max search channel, the second one with the inputs of the coincidence circuit of the maximal max search channel, each channel consisting of a shift register whose outputs are connected to the inputs of two matching circuits, the outputs of the matching circuits are connected to the inputs of the subtraction circuit, the output of which is connected via the integrator to the input of a controlled shift pulse generator, one of the outputs of which is connected to the shift register input, the second output of the shift maximum pulse channel generator is connected to the generator input I shift the pulses of the channel of the exact search for the maximum, the second output of which is connected to the indicator, two low-pass filters, a control circuit and an adder, are introduced; preamplifier connected to the input channel of the maximum coarse search through the first low-pass filter, the input of the second low-pass filter connected to the output of the second uAilitel, the output of the second low-pass filter - to the two inputs of the coincidence circuits coarse maximum channel search, the two outputs of the circuit. coincidence of the maximum search channel is connected to the inputs of the constant-time control circuit, the output of the control circuit is connected to the coarse max search channel integrator, the outputs of the coarse and exact maximum search channels are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to the maximum search channel. Figure 1 shows the block diagram of the box. reflux flow meter; Figure 2 is a graph of the mutual correlation function of signals taken directly from the sensors; fig.Z - the same past the low-pass filters; 4, the operation of the control circuit is explained. The correlation flow meter contains a pipeline section 1, sensors 2 and 3 of a random signal, amplifiers 4 and 5 signals. The amplifier 4 is connected through the low-pass filter 6 to the input of the channel g, the maximum search for the maximum, namely to the input of the shift register 7, and, moreover, is connected directly to the shift register 8 of the channel for the exact search for the maximum. The outputs of the shift register register 7 for the coarse maximum search are connected to the inputs of the circuits 9 and 10 of the coincidence of the same channel. : The output of amplifier 5 is connected to the inputs of circuits 11 and 12 of the exact maximum search channel and, in addition, through a low-pass filter 13, the amplifier 5 is connected to other inputs of the 9 and 10 high frequency coherent channel matches whose outputs are connected to a subtractor 14 The output of which is connected to the input of the integrator 15. The outputs of the circuits 11 and 12 of the exact maximum search channel match through the control circuit 16 are connected to one of the inputs of the integrator G5 of the coarse maximum search channel, in addition, the outputs of the specified circuits Inen also to the input of the subtracting device 17 of the channel of the exact maximum search, the output of which is connected to the input of the integrator 18. The output of the integrator 15 of the channel is gru. Bogo maximum search is connected to the input of the generator 19 shifting pulses. The outputs of the integrators 15 and 18 are connected to the adder 20, the output of which is connected to the input of the generator 21 of shifting pulses, and the output of the generator 21 is connected to the indicator 22. The generators 19 and 21 are connected by means of feedback, respectively, with registers 7 and 8 sdvts, ha. The operation of correlation flowmeters is based on the instrumental determination of the time of flow of the distance between sensitive sensors that perceive randomly distributed physical inhomogeneities of a fluid and convert them into random electrical signals. For example, turbulent pulsations of the flow velocity can be used as inhomogeneities. In this case, sensors 2 and 3 (FIG. 1) should be sensitive to changes in locking speed. When measuring the flow rate, it is not the exact values of the ordinates of the correlation function that are of interest, but only the position of its maximum on the time axis. Therefore, it becomes expedient to use simplified instrumental methods of correlation analysis. The greatest interest for prak. This method of quantization represents the quantization of both input signals into two levels, t, e, the calculation of the so-called polar or sign. correlation function: T l; Jsgnx t-Jlsgni.j (, tl6t, where x (t) and y (t) are the analog signals taken from the outputs of amplifiers, artificially introduced delay; averaging time. (Integration). In the proposed device, two values of the correlation function are calculated per its slopes (fig. 4). If the hardware-derived values of the correlation function at two points and L 2 (fig. 4) are equal to each other, then the maximum in the case of a symmetric correlation function must lie between the abscissas of the two calculated points. the time of abscissa and t is chosen when designing a flow meter in the factory of the original width of the correlation coefficient and other parameters of the correlation function. In this case, the multiplying device is replaced by the coincidence circuit of the two signals, and as a device performing the required delay x (t) with respect to y (t, you can use, for example, shift, In the device being presented, the shift register is a sequentially connected circuit of binary cells (triggers), the information recorded in them is determined by the sign of the signal at the moment of arrival of the next pulse from the generator move pulses. For example, if sgn .x + 1 and at this moment comes a pulse from the generator of shifting pulses, then the conditioned signal, i.e. the first shift register trigger is transferred to some well-defined state. At the same time, the previous state of the first trigger is transferred to the second trigger, the second to the French, and so on. If, for example, sgn x -1, then at the moment of arrival of the pulse from the shift pulse generator, the conventional signal O, i.e. The first trigger of the -shift register is transferred to another possible state. Thus, the information in the shift register for each shifting pulse is transferred one cell further from the input, and the input information is determined by the sign of the signal x (t). According to the definition, the sign is a mutual correlation function of two random, stationary ergodic signals x (t). and y (t). V T egnx (t-t) s tnjlt t. However, the integration over time in the instrumental determination of the ordinate of the correlation function is carried out not on an infinite but on a finite time interval T (1.). Thus, instead of the correlation function Rp (t) there is only its estimate R (), which itself is It is a random variable. Because both in the coarse maximum search channel and the exact search channel, the result of comparing the estimates of two ordinates on the slopes of the correlation function is also a random variable that contains a reliable part and the pulsations superimposed on it. The longer the integration time T, the more the estimate of the correlation function RP c) approaches. Rp- (/ the lower the ripple at the outputs of the integrators 15 and 18 (Fig. 1). However, an increase in the integration time decreases the speed of the flow meter, which in most cases It is undesirable, therefore, the measurement time is allocated to the minimum.It is advisable, therefore, the integration time in the coarse maximum search channel is chosen less than in the exact search Canada, then the systematic error typical for the coarse channel will be a large random error of measurement. The small constant of the integration time of the coarse search channel at the beginning, the moment of flow measurement will provide good dynamic qualities of the flow meter, and in order that the large random error (pulsation) of the coarse search channel does not affect the accuracy of the measured of the search, the time constant of the integrator 15 is made variable. The position of the maximum of the function on the time axis determines the flow rate. Obviously, the narrower the peak of the correlation function, the more accurately the maximum coordinate can be determined, the higher the accuracy of the flow measurement can be. However, the narrow peak of the mutual correlation function makes it difficult and even impossible for the initial search for the maximum in a wide range of flow measurement by an automatic differential scheme. . To ensure normal operation of the flow meter, a coarse search for the maximum is proposed for which the signal from the amplifier outputs is supplied. through low pass filters. The low mutual correlation function formed by the filters b and 13 has a sufficient width (Fig. 3) for the circuit to find its maximum in the entire measurable range. The error signal from the output of the integrator 15 of the coarse search for the maximum is applied to the sucker 20, in which it is summed up. the channel mismatch signal of the exact maximum search (Fig. 1). The sum signal controls the generator 21 shear pulses of the channel of the exact Maximum search, ensuring high accuracy of the maximum search at. wide measuring range. The moment of switching of the Constant Burden of the integrator 15 of the coarse maximum search channel is specified by the control circuit 16, which is an adder, summing the signals from the outputs of the circuits 11 and 12 coincidence, an integrator integrating this sum and a threshold device that supplies a signal for switching a constant time. integrator 15. The operation of the control circuit is illustrated in FIG. At the initial moment of flow measurement, an arbitrary value of the frequency of the generator of the shear pulses of the channel of the exact maximum search can be set. Therefore, the sum of the ordinates of the mutual correlation function at the points t can be equal to zero. The threshold device of the control circuit does not provide a signal for switching over a constant time and the coarse channel searches for a maximum from a small time constant, i.e. with the highest speed and, accordingly, with a large random error from the output of the adder 20 to the input of the controlled generator 21 of the shifting pulses. Thus, the accurate search channel shift pulse generator 21 is controlled by the sum of the error signals of both channels, whereby the error control signal of the exact channel will always be less than their sum. Since the mismatch signal is an “error of the tracking system of the maximum search, its reduction leads to a decrease in the systematic, measurement error of the flow rate. The varying voltage from the integrator output changes the value of the frequency of the shift pulse generator, displacing thereby the mutual correlation function, along the time axis (Fig. 3). The sum of the ordinates of the correlation function at the points will become different from zero and; when it exceeds some predetermined level, the control circuit will give a signal to switch the constant time of the integrator 15. From this point on, the tracking is carried out by the exact maximum search channel, and the signal is still removed from the coarse search channel, but This time does not bring instability to the operation of the T9CHno search channel. Thus, in the proposed device, the summation of the error signals in the exact channel reduces the systematic error in measuring the flow rate, and switching the time constant for integrating the channel to a coarse peak maximum reduces the random error in the flow meter, which leads to an increase in the accuracy of the flow measurement.
с/with/
:.J: .J