SU1278587A1 - Ультразвуковой расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  измерени  расхода жидких сред, транспортируемых по трубопроводам, и позвол ет повысить надежность измерени  расходомера. Временной интервал между п-м импульсом, фиксирующим момент достижени  понижающимс  напр жением заданного уровн , преобразуетс  преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды. При сбо х в работе на выходе элемента И логической схемы 22, соединенного с соответствующей линией задержки 9, 10 и 19, сохранитс  высокий уровень. Импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерени , поступивщий с выхода формировател  7 через вход этого элемента И, установит линию задержки 19 в состо ние задержки на врем , по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс. Стробировани  зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не будет $ восстановлен их прием по потоку и против (Л него. 2 ил. ND 1 00 СП 00 |

Description

1

Изобретение относитс  к технике измерени  и предназначено дл  измерени  расхода жидких сред, транспортируемых по трубопроводам .

Цель изобретени  - повышение надежности измерени  расходомера за счет сокращени  длительности стробирующих импульсов до значени  удвоенной длительности принимаемых из потока сигналов.

На фиг.1 показана функциональна  схема расходомера; на фиг.2 - врем импульс- на  диаграмма стробировани  принимаемых сигналов по потоку и против него.

Устройство содержит электроакустический тракт 1 с обратимыми электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, установленными на противопложных стенках трубопровода , электронный переключатель 4, генератор 5 возбуждени , счетчик 6, первый формирователь 7 синхроимпульсов, двухканаль- ную схему 8 стробировани , первую 9 и вторую 10 линии задержки, первый 11 и второй 12 формирователи строб-импульсов, ключи 13 и 14, приемные усилители 15 и 16, оперативное запоминающее устройство 17, цифровой преобразователь 18 многовенного расхода, третью линию 19 задержки, триггер 20, формирователь 21 строб-импульсов, схему 2И-2ИЛИ 22,  чейки 23-26 пам ти оперативного запоминающего устройства 17. Расходомер работает следующим образом .

Сигналы, излученные по и против потока в измерительном канале ультразвукового расходомера и прин тые обратимыми преобразовател ми , стробируютс  импульсами, длительность которых At to - ti, где ti и iz - врем  распространени  ультразвукового импульса в направлении по и против потока соответственно. Длительность At выбрана с учетом упреждени  на прием и на случай запаздывани  от возможного изменени  скорости ультразвука в среде по длине базы измерени  (в пределах временных значе НИИ распространени  от tjMHH до toMaKc) по причине воздействи  на скорость С температуры контролируемой среды, ее химического состава, скорости потока V, поэтому длительность строб-импульсов во много раз превышает длительность принимаемых сигналов. В результате, в процессе действи  строб- имрульса в измерительную схему нар ду с полезными сигналами проход т сигналы акустических помех, вызыва  сбои в работе расходомера.

Чтобы повысить помехозащищенность процесса измерени  от акустических помех, необходимо длительность стробирующих импульсов At сократить в такой мере, чтобы приблизить к удвоенной длительности 2Дт принимаемых из потока сигналов, обеспечив при этом уверенный прием последних во

1278587

всем диапазоне измерени  скорости С распространени  акустических волн.

С этой Целью в ультразвуковом расходомере прием первых сигналов, излученных акустических волн в поток, и прием сигналов в случа х сбоев в работе расходомера стробируютс  импульсами большой длительности

At t2

а во всех последующих измерени х принимаемые сигналы стробируютс  импульсами малой длительности

2Ат « At,

что обеспечивает .высокую помехозащищенность процесса измерени .

Мала  длительность строб-импульсов обеспечена за счет след щего стробировани . Осуществл етс  это следующим образом .

В исходном состо нии на первых входах ключей 13 и 14 (фиг.1) - низкие уровни, что соответствует закрытому состо нию последних , оперативное запоминающее устройство 17 и цифровой преобразователь 18 мгновенного расхода - в состо нии поко , триггер 20 - в состо нии логического О, а поэтому с его единичного выхода на установочном входе третьей линии 19 задержки, соединенным с выходом триггера, действует низкий уровень, последн   закрыта. На первых входах элемента И логической схемы 22 с потенциальных выходов линии задержек 9 и 10 - высокие уровни, последн   активна.

В момент времени t , после установки схемы в состо ние «Измерение, и-и импульс, поступивший с выхода формировател  7 на установочный вход триггера 20, устанавливает последний в состо ние логической «1. Кроме того, этот импульс устанавливает две  чейки, например 23 и 24, оперативного запоминающего устройства 17 в состо ние готовности накоплени  потенциалов. С выхода триггера 20 на одном из установочЕ1ых входов линии 19 задержки по вл етс  высокий уровень. Тогда первый импульс начала посылки акустических золн с выхода логической схемы 2И-2 ИЛИ поступает на другой установочный вход линии задержки 19 и измен ет состо ние последней на врем  ti, которое  вл етс  мин дл  всех случаев распространени  акустических волн по длине ба- зы измерени . Но истечении времени ti лини  задержки 19 вновь принимает предыдущее состо ние, а задержанный импульс с ее выхода поступает на вход формировател  21.

С выхода формировател  сформированный стробирующий импульс длительностью At устанавливает ключи 13 и 14 в состо ние проводимости.

В процессе действи  строб-импульсов сигналы акустических волн, прин тые из потока электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, преобразованные в электрические, усиленные и сформированные приемными усили- тел ми 15 и 16 через открытые ключи 13 и 14 устанавливают линии 9 и 10 задержки в состо ние задержки на врем 

to 1з + t4 - AT,

где 1з - временной интервал предыдущего измерени , начало которого отображаетс  сигналами, прин тыми из потока , а конец - импульсами начала посылки акустических волн последующего измерени  (фиг.2, вис);

t4 - временной интервал последующего измерени , начало которого отображаетс  импульсами начала посылки акустических волн, а конец - сигналами, прин тыми из потока (фиг.2, в и а);

t4-AT - мин временной интервал возмож- ного приема сигналов из потока в каждом следующем измерении.

В течение времени to нахождени  линий задержки 9 и 10 в состо нии задержки прин тых сигналов, с их потенциальных выходов на входах элементов И логической схемы 22 действуют низкие уровни. Схема закрыта , поэтому последн   сигналы начала посылки акустических волн не пропускает.

Кроме того сигнал, прин тый по потоку, устанавливает две  чейки, например, 23 и 24 оперативного запоминающего устройства 17 в состо ние накоплени  потенциалов, а сигнал , прин тый против потока, устанавливает эти  чейки в состо ние хранени  накопленных потенциалов. По истечении времени to, начало которого исчисл етс  с момента прие- ма сигналов из потока в предыдущем измерении (фиг.2, вис) линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые перевод т формирователи 11 и 12 в состо ние формировани  строб-импульсов, длительностью

2Ат (t4 +AT) - (t4 -Air),

высокие уровни которых устанавливают ключи 12 и 14 в состо ние проводимости. В моменты действи  этих строб-импульсов сигна- лы акустических волн, прин тые из потока электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, преобразованные в электрические усиленные и сформированные приемными усилител ми 15 и 16, через электронные ключи 13 и 14 вновь устанавливают линии задерж- ки 9 и 10 в состо ние их задержки на врем  to, при этом сигнал, прин тый по потоку, оп ть устанавливает две  чейки оперативного запоминающего устройства в состо ние накоплени  потенциалов, а сигнал, прин тый против потока, устанавливает эти  чейки в состо ние хранени  накопленного

j

0

0

о 5

0

0 5

потенцила. По истечении времени to, линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые перевод т формирователи II к 12 в состо ние формировани  строб-импульсов, длительностью 2Ат, т. е. процесс стробировани  принимаемых сигналов повтор етс  в каждом периоде измерени .За п измерений п-й импульс начала посылки акустических волн с выхода формировател  7 синхроимпульсов подтверждает состо ние триггера 20 и ставит две  чейки запоминающего устройства 17 в состо ние накоплени  потенциалов, а две  чейки, на- копивщие потенциал за временной интервал, заключенный между двум  п-ми импульсами, в состо ние его понижени  до заданного уровн . Временной интервал между п-м импульсом , фиксирующим момент достижени  понижающимс  напр жением заданного уровн , преобразуетс  цифровым преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды.

В случа х сбоев в работе расходомера, например, нет импульса по потоку, на входе элемента И логической схемы 22, соединенного с потенциальным выходом соответствующей линии задержки, сохран етс  высокий уровень. Тогда импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерени , поступивщий с выхода формировател  7 через второй вход этого элемента И, устанавливает линию 19 задержки в состо ние задержки на врем  ti, по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс, длительностью At, причем At 2Ат, т. е. в случае сбоев в работе расходомера, стробировани  зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не восстановлен их прием по потоку и против него.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к технике измерени  и предназначено дл  измерени  расхода жидких сред, транспортируемых по трубопроводам . Цель изобретени  - повышение надежности измерени  расходомера за счет сокращени  длительности стробирующих импульсов до значени  удвоенной длительности принимаемых из потока сигналов. На фиг.1 показана функциональна  схема расходомера; на фиг.2 - врем импульсна  диаграмма стробировани  принимаемых сигналов по потоку и против него. Устройство содержит электроакустический тракт 1 с обратимыми электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, установленными на противопложных стенках трубопровода , электронный переключатель 4, генератор 5 возбуждени , счетчик 6, первый формирователь 7 синхроимпульсов, двухканальную схему 8 стробировани , первую 9 и вторую 10 линии задержки, первый 11 и второй 12 формирователи строб-импульсов, ключи 13 и 14, приемные усилители 15 и 16, оперативное запоминающее устройство 17, цифровой преобразователь 18 многовенного расхода, третью линию 19 задержки, триггер 20, формирователь 21 строб-импульсов, схему 2И-2ИЛИ 22,  чейки 23-26 пам ти оперативного запоминающего устройства 17. Расходомер работает следующим образом . Сигналы, излученные по и против потока в измерительном канале ультразвукового расходомера и прин тые обратимыми преобразовател ми , стробируютс  импульсами, длительность которых At to - ti, где ti и iz - врем  распространени  ультразвукового импульса в направлении по и против потока соответственно. Длительность At выбрана с учетом упреждени  на прием и на случай запаздывани  от возможного изменени  скорости ультразвука в среде по длине базы измерени  (в пределах временных значе НИИ распространени  от tjMHH до toMaKc) по причине воздействи  на скорость С температуры контролируемой среды, ее химического состава, скорости потока V, поэтому длительность строб-импульсов во много раз превышает длительность принимаемых сигналов. В результате, в процессе действи  стробимрульса в измерительную схему нар ду с полезными сигналами проход т сигналы акустических помех, вызыва  сбои в работе расходомера. Чтобы повысить помехозащищенность процесса измерени  от акустических помех, необходимо длительность стробирующих импульсов At сократить в такой мере, чтобы приблизить к удвоенной длительности 2Дт принимаемых из потока сигналов, обеспечив при этом уверенный прием последних во 1 7 всем диапазоне измерени  скорости С распространени  акустических волн. С этой Целью в ультразвуковом расходомере прием первых сигналов, излученных акустических волн в поток, и прием сигналов в случа х сбоев в работе расходомера стробируютс  импульсами большой длительности At t2 а во всех последующих измерени х принимаемые сигналы стробируютс  импульсами малой длительности 2Ат « At, что обеспечивает .высокую помехозащищенность процесса измерени . Мала  длительность строб-импульсов обеспечена за счет след щего стробировани . Осуществл етс  это следующим образом . В исходном состо нии на первых входах ключей 13 и 14 (фиг.1) - низкие уровни, что соответствует закрытому состо нию последних , оперативное запоминающее устройство 17 и цифровой преобразователь 18 мгновенного расхода - в состо нии поко , триггер 20 - в состо нии логического О, а поэтому с его единичного выхода на установочном входе третьей линии 19 задержки, соединенным с выходом триггера, действует низкий уровень, последн   закрыта. На первых входах элемента И логической схемы 22 с потенциальных выходов линии задержек 9 и 10 - высокие уровни, последн   активна. В момент времени t, после установки схемы в состо ние «Измерение, и-и импульс, поступивший с выхода формировател  7 на установочный вход триггера 20, устанавливает последний в состо ние логической «1. Кроме того, этот импульс устанавливает две  чейки, например 23 и 24, оперативного запоминающего устройства 17 в состо ние готовности накоплени  потенциалов. С выхода триггера 20 на одном из установочЕ1ых входов линии 19 задержки по вл етс  высокий уровень. Тогда первый импульс начала посылки акустических золн с выхода логической схемы 2И-2 ИЛИ поступает на другой установочный вход линии задержки 19 и измен ет состо ние последней на врем  ti, которое  вл етс  мин дл  всех случаев распространени  акустических волн по длине базы измерени . Но истечении времени ti лини  задержки 19 вновь принимает предыдущее состо ние, а задержанный импульс с ее выхода поступает на вход формировател  21. С выхода формировател  сформированный стробирующий импульс длительностью At устанавливает ключи 13 и 14 в состо ние проводимости. В процессе действи  строб-импульсов сигналы акустических волн, прин тые из потока электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, преобразованные в электрические, усиленные и сформированные приемными усилител ми 15 и 16 через открытые ключи 13 и 14 устанавливают линии 9 и 10 задержки в состо ние задержки на врем  to 1з + t4 - AT, где 1з - временной интервал предыдущего измерени , начало которого отображаетс  сигналами, прин тыми из потока , а конец - импульсами начала посылки акустических волн последующего измерени  (фиг.2, вис); t4 - временной интервал последующего измерени , начало которого отображаетс  импульсами начала посылки акустических волн, а конец - сигналами, прин тыми из потока (фиг.2, в и а); t4-AT - мин временной интервал возможного приема сигналов из потока в каждом следующем измерении. В течение времени to нахождени  линий задержки 9 и 10 в состо нии задержки прин тых сигналов, с их потенциальных выходов на входах элементов И логической схемы 22 действуют низкие уровни. Схема закрыта , поэтому последн   сигналы начала посылки акустических волн не пропускает. Кроме того сигнал, прин тый по потоку, устанавливает две  чейки, например, 23 и 24 оперативного запоминающего устройства 17 в состо ние накоплени  потенциалов, а сигнал , прин тый против потока, устанавливает эти  чейки в состо ние хранени  накопленных потенциалов. По истечении времени to, начало которого исчисл етс  с момента приема сигналов из потока в предыдущем измерении (фиг.2, вис) линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые перевод т формирователи 11 и 12 в состо ние формировани  строб-импульсов, длительностью 2Ат (t4 +AT) - (t4 -Air), высокие уровни которых устанавливают ключи 12 и 14 в состо ние проводимости. В моменты действи  этих строб-импульсов сигналы акустических волн, прин тые из потока электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, преобразованные в электрические усиленные и сформированные приемными усилител ми 15 и 16, через электронные ключи 13 и 14 вновь устанавливают линии задержки 9 и 10 в состо ние их задержки на врем  to, при этом сигнал, прин тый по потоку, оп ть устанавливает две  чейки оперативного запоминающего устройства в состо ние накоплени  потенциалов, а сигнал, прин тый против потока, устанавливает эти  чейки в состо ние хранени  накопленного потенцила. По истечении времени to, линии задержки 9 и 10 выдают импульсы, которые перевод т формирователи II к 12 в состо ние формировани  строб-импульсов, длительностью 2Ат, т. е. процесс стробировани  принимаемых сигналов повтор етс  в каждом периоде измерени .За п измерений п-й импульс начала посылки акустических волн с выхода формировател  7 синхроимпульсов подтверждает состо ние триггера 20 и ставит две  чейки запоминающего устройства 17 в состо ние накоплени  потенциалов, а две  чейки, накопивщие потенциал за временной интервал, заключенный между двум  п-ми импульсами, в состо ние его понижени  до заданного уровн . Временной интервал между п-м импульсом , фиксирующим момент достижени  понижающимс  напр жением заданного уровн , преобразуетс  цифровым преобразователем 18 в цифровой код, пропорциональный объемному расходу контролируемой ультразвуком среды. В случа х сбоев в работе расходомера, например, нет импульса по потоку, на входе элемента И логической схемы 22, соединенного с потенциальным выходом соответствующей линии задержки, сохран етс  высокий уровень. Тогда импульс начала посылки акустических волн очередного периода измерени , поступивщий с выхода формировател  7 через второй вход этого элемента И, устанавливает линию 19 задержки в состо ние задержки на врем  ti, по истечении которого формирователь 21 вырабатывает строб-импульс, длительностью At, причем At 2Ат, т. е. в случае сбоев в работе расходомера, стробировани  зондирующими контролируемую среду сигналами не будет до тех пор, пока не восстановлен их прием по потоку и против него. Формула изобретени  Ультразвуковой расходомер, содержащий два обратимых электроакустических преобразовател , установленных на противоположных стенках трубопровода, возбуждающий генератор, через счетчик подключенный к одному из входов формировател  синхроимпульсов , двухканальную схему стробировани , каждый канал которой содержит последовательно соединенные линию задержки, формирователь строб-импульсов, ключ и усилитель , оперативное запоминающее устройство , входы которого подключены к двухканальной схеме стробировани  и первому выходу формировател  синхроимпульсов, а выход - к цифровому преобразователю мгновенного расхода, выход которого  вл етс  выходом расходомера, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности измерений , в него введены треть  лини  задержки , подключенна  выходом к третьему формирователю строб-импульсов, триггер и схема 2И-2ИЛИ, причем выходы элементов И схемы 2И-2ИЛИ подключены, соответственно , к потенциальным выходам линий задержки двухканальной схемы стробировани  и первому выходу формировател  синхроимпульсов , выход схемы 2И-2ИЛИ подключен к одному из входов третьей линии задержки, второй вход которой подключен к выходу триггера, вход триггера подключен к первому выходу формировател  синхроимпульсов, выходы третьего формировател  строб-импульсов подключены к первым входам ключей двухканальной схемы стробировани , а их выходы - к входам линий задержки соответствующих каналов и входам оперативного запоминающего устройства, при этом обратимые электроакустические преобразователи соединены с входами усилителей двухканальной схемы стробировани , а через электронный переключатель - с первыми двум  выходами возбуждающего генератора, третий выход которого подключен непосредственно к входу формировател  синхроимпульсов .

   Ф1/С. 2