SU1070483A1 - Цифровой ультразвуковой измеритель скорости потока жидкости - Google Patents

Description

СХ)

оо Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  скорости и расхода жидких сред. Известен ультразвуковой измеритель скорости потока, содержаитий излучающий и приемный преобразователи, усилитель, х)ормирователь, генератор импульсов запрета, формирователь импульсов возбуждени , два генератора .задержки, два формировател  коротких импульсов, схему ИЛИ, измерительный и регистрирующий блок Г1. Недостатком, данного измерител   вл етс  невысокое быстродействие измерений, обусловленное пр мым измерением разностной частоты биений, измерение которой при малых скорост х потока с высокой точностью требует увеличени  времени измерени , что снижает быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ультразвуковой расходомер, содержащий синхрокольцо, состо щее из последовательно соединенных пьезоизлучател , пьезоприемника, усилител  и генератора импульсов, выходь KOTOVgoro-подключены к переключателю направлени  излучени  и умножителюi вы ход которого через реверсивный счетчик и запоминающее устройство подклю чен к выходному блоку, представл юще му собой выходной преобразователь, а также кварцевый генератор, выходы которого подключены к переключателю направлени  излучени , реверсивному счетчику и запоминающему устройст .ву С2Г. Недостатком известного расходомера:  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  погрешностью от попеременного излучени  в обоих направлени х . Лель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем что цифровой ультразвуковой измеритель скорости потока жидкости, содер жаший первое синхрокольцо, состо шее из последовательно соединенных излучающего и приемного преобразователей усилител  и генератора импульсов, а также умножитель частоты, подключенный к выходу генератора импульсов, и выходной блок, дополнительно снабжен вторым идентичным синхрокольцом с ум ножителем частоты, двум  балансными преобразовател ми, избирательным уси лителем, делителем.и двум  фильтрами нижних частот., причем выходы обоих умножителей частоты подключены к вхо ду первого балднсного преобразовател , первый выход которого через избирательный усилитель и делитель,, а второй выход ерез первый фильтр ниж них частот подключены к входам эторого балансного преобразовател , выход которого через второй фильтр нижних частот подключен, к выходному блоку. Кроме того, умножитель частоты выполнен в виде замкнутой цепи, содержащей импульсный фазовый детектор, фильтр нижних частот, регулируемый реактивный элемент,автогенератор и делитель. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого измерител . Измеритель содержит излучающие, 1 и 2 И приемные 3 и 4-преобразователи, усилители 5 и 6, генераторы 7 и 8 импульсов , умножители частоты с импульо но-фазовой автоподстройкой, состо щие из автогенераторов 9 и 10, делителей 11 и 12, импульсно-фазовых детекторов 13 и 14, фильтров 15 и 16 нижних частот и регулируемых реактивных элементов 17 и 18. Кроме того, в измеритель вход т балансные преобразователи 19 и 20, избирательный усилитель 21, делитель 22, два фильтра 23 и 24 нижних частот и выходной блок 25, содержащий формирователь 26 импульсов, электронный счетчик 27 и формирователь 28 счетного интервала. Ультразвуковой измеритель работает следующим образом. Приемный преобразователь 3 вырабатывает 3(лектрический сигнал, пропорциональный его акустическому эквиваленту . Этот сигнал усиливаетс  широког олосным усилителем 5 и запускает генератор 7 импульсов, представл ющий собой ждуший блокинг-генератор, выход которого подкл}очен к излучающему преобразователю 1. Дл  лучшего согласовани  жидкой среды с преобразователем его резонансна  частота выбираетс  из услови  f - -iV 2Г, где Тц - длительность импульса генератора 7.. Через врем  t 3 где В - рассто ние между преобразовател ми 1 и 3; f- - скорость звука в жидкости; VP, - скорость потока, акустический сигнал достигает приемного преобразовател  3 и снова запускает генератор 7 импульсов. Таким образом, в замкнутой цепи возникает автоциркул ци  импульсов с частотой следовани  г Ус - УП ч . в Аналогично в замкнутой цепи, состо ей из преобразователей 2 и 4, широкополосного усилител  Т и генератора 8 импульсов, вырабатываютс  импульсы автоциркул ции с частотой следовани  У.с + Ур где В - рассто ние между электроакустическими преобразовате ц ми 2 и 4. Дл  исключени   влени  захвата при малых скорост х потока величины Е и выбираютс  из услови  V +V V -V с п то(Х с птах Выходной сигнал импульсно-фазово го детектора 13 через фильтр 15 нижних частот подаетс  на реактивный регулируемый элемент 17, вход щий в состав LC-контура автогенератора 9, доводит значение частоты на выходе этого автогенератора до значени  , -.;. . v 4- п . . где Кд - коэффициент делени  делителей 11 и12; f, - частота следовани  импульс на выходе делител  11 часто - . ты. Аналогично на выходе автогенерат ра 10 вырабатываетс  последовательность .импульсов с частотой следовани  . 2 А где f - частота следовани  импуль . сов на выходе делител .12 частоты. . Эти высокочастотные сигналы поступа на входы балансного преобразовател  19 частоты. Сигнал.суммарной частоты биений выдел етс  избирательным усилителем 21 и равен . (f.f)K V-1 Так как Vj. и Б + Р -В, V можно прене то членом V/1 , .,,-fc При этом выражение дл  значени  тоты f-- принимает следующий вид В f. Сигнал-разностной частоты биений выдел етс  фильтров нижних частот и равен Г , Второй член этого выражени  К. v. д . л ,  вл етс  полезным сигналом, а первый член выражени , завис щий от V(«, должен быть исключен. Это деупаетс  с помощьк балансного преобразовател  20, на выходе которого вторым фильтром 24 нижних частот выдел етс  полезный сигнал ; f к. ,. Этот сигнал через формирователь 26 имимпульсовпоступает на счетчик 27 импульсов , показани  которого к концу интервала счета, определ емого сигналом с выхода формировател  28 счетного интервала имеют значени  Если делители частоты выполнены на элементах двоично-дес тичной системы, т.е. Кд 10 (где п - число разр дов ), а длительность счетного интервала , выраженна  в секундах, выбрана равной. в-г г то показани  счетчика имеют вид «с. у„. откуда измер ема  скорость потока жидкости равна V N,. 10 Таким образом, цифровой ультразву-ковой измеритель скорости потока жидкости позвол ет обеспечить повышение точности измерени  за счет одновременности зондировани  потока в обоих направлени х, умножени  частот синхрокольца, выбранного алгоритма обработки,.

Claims (2)

1. ЦИФРОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий первое синхрокольцо, состоящее из последовательно соединенных излучающего и приемного преобразователей, усилителя и генератора импульсов, а также умножитель частоты, подключенный к выходу генератора импульсов, и выходной блок, от л и— . ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно снабжен вторым идентич ным синхрокольцом, с умножителем частоты, двумя балансными преобразователями, избирательным усилителем, делителем и двумя фильтрами нижних частот·, причем выходы обоих умножителей частоты подключены к входу первого балансного преобразователя, первый выход которого через избирательный усилитель и делитель, а второй выход через‘первый фильтр нижних частот подключены· к входам второго балансного преобразователя, выход которого через второй фильтр нижних частот подключен к выходному блоку.

2. Цифровой ультразвуковой измеритель скорости потока жидкости по _ π. 1, отличающийся тем,§ что умножитель частоты выполнен в виде замкнутой цепи, содержащей импульсный фазовый детектор, фильтр нижних частот, регулируемый реактивный элемент, автогенератор и делитель .

ИпяА

О м о сл дама*

С.