SU1394040A1 - Датчик ультразвукового расходомера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность измерени  расхода за счет повышени  коэффициента передачи датчика . В устр-ве мерный участок вьтол- нен в виде пирамидальных углублений 6.1 и 6.2 на его верхней и нижней поверхност х. Основани ми углублений  вл ютс  квадраты, одна из диагоналей которых параллельна оси мерного участка . Прнемно-излучающие электроакустические преобразователи 2,3 и 4,5 установлены соответственно на смежных боковых гран х 7.1 и 7.2. углублений 6.1 и 6.2. В качестве отражающих поверхностей использованы боковые грани 8.1 и 8.2. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. о (Л

Description

Л/

00 Ш 4 О 4

Изобретение относитс  к датчикам ультразвуковых расходомеров и может найти применение дл  измерени  расхода звукопровод щих сред в различ- ных отрасл х народного хоз йства.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  расхода протекающих сред за счет повышени  коэффициента передачи датчика и увеличе- ни  озвучиваемого поперечного сечени .

На фиг. 1 показан датчик ультразвукового расходомера с двум  элек- Т1)оакустическими преобразовател ми (ЭАП), разрезы А-А, Б-Б и В-В} на фиг. 2 - одно из пирамидальных углублений , изометри ; на фиг. 3 - сечение В-В на .фиг. 1; на фиг. 4 - схема хода центральных акустических лучей датчи- ка ультразвукового расходомера.

На фиг. 3 обозначены: jf - угол ввода акустического луча в поток в плоскости сечени ; R - радиус ЭАП; Н - высота мерного участка; X - по- ловина базового рассто ни  между ЭАП.

Датчик выполнен в. виде мерного участка трубопровода 1 (фиг.1) с отражающими внутренними плоскост ми. На входной и выходной част х мерного участка установлены электроакустические преобразователи 2-5. На противоположных стенках мерного участка симметрично его продольной оси 00 вы- полнены пирамидальные углублени  6, основани  которых представл ют собой квадраты, одна из диагоналей которых расположена вдоль продольной оси 00, а углы при вершине выбраны таким об- разом, чтобы оебспечить устойчивое безотрывное протекание потока. Два приемно-излуч ющих ЭАП 2 и 3 установлены заподлицо на смежных боковых гран х 7.t одного из пирамид альных углублений 6.1 на входной части мерного участка, а два других ЭАП 4 и 5 установлены заподлицо на смежных боковых гран х 7.2 противоположного пирамидального углублени  6.2 на выходной части мерного участка.

Датчик ультразвукового расходомера работает следующим образом (фиг.4)

При излучении зондирующего сигнала по потоку в качестве излучателей ра ботают ЭАП 2 и 3, а в качестве приемных элементов - ЭАП 4 и 5, причем излучение и прием зондирук дего сигнала происходит перекрестно, сигнал, излученный ЭАП 2, принимаетс  ЭАП 4, а сигнал, излученный ЭАП 3, принимаетс  ЭАП 5.

Излученные ЭАП 2 и 3 сигналы отражаютс  от боковых граней 8.2 противоположного пирамидального углублени  6.2, затем еще раз отражаютс  от боковых граней 8.1 первого пирамидального углублени , на котором установлены излучаищие ЭАП 2 и 3, и затем подаютс  на приемные ЭАП 4 и 5.

При излучении .зондирующего сигнал против потока датчик работает анало- гичным образом, но в обратном направлении .

В датчике ультразвукового расходомера в качестве отражающих поверхностей использованы боковые грани 8 пирамидальных углублений 6, что позвол ет получать большее по сравнению с известным датчиком- рассто ние между ЭАП при одинаковом угле ввода акустического луча в поток у и одинаковом количестве отражений. Это увеличивает точность измерений расхода среды за счет увеличени  коэффициента передачи датчика. Вычисл ют базовое рассто ние между центрами ЭАП 2 и, 4 в плоскости сечени  мерного участка, проход щей через их центры (фиг.З). При заданных R - радиусе ЭАП, Н - высоте мерного участка , J - угле ввода акустического луча в поток в плоскости сечени  половину базового рассто ни  X можно определить по формуле

X H cosj.sinj-4 (R + Hsiny) siny.tg2jf Н- H-cos y-tg ЗУ + (R + + H-sinJ).cosy.tg 2j.tg 3J- -- (H+2R siny).tg

Перекрестное озвучивание акустическим лучом контролируемого потока двум  ЭАП позвол ет озвучить фактически все сечение мерного участка (фиг. 3 и 4), что дает возможность существенно снизить погрешность в измерении расхода, вызванную изменением режима потока или возмущени ми на входе и выходе датчика, поскольку перераспределение эпюры скоростей приводит к изменению соотношени  между расходами через контролируемую и неконтролируемую части внутреннего датчика. Выбор углов при вершине пирамидальных углублений обусловлен требовани ми устойчивого

безртрывног о протекани  потока по сечению мерного участка.

Такий образом, изобретение позвол ет повысить точность измерений расхода протекающих сред за счет увеличени  коэффициента передачи датчика и озвучивани  всего потока с одновременным обеспечением условий безотрывного протекани  потока в услови х изменени  распределени  зпю- ры скоростей по сечению мерного участка .

Датчиком ультразвукового расходомера , озвучивающим по поперечному сечению практически весь поток, возможно заменить более сложный многоканальный ультразвуковой преобразователь и получить более высокую точность измерени  расхода.

Claims (2)

1. Датчик ультразвукового расходомера , содержащий мерный участок пр моугольного в сечении трубопровода с отражающими верхней и нижней внутренними поверхност ми и первый и второй электроакустические преобразова

94040

тели, расположенные ла входной и выходной част х мерного участка, о т- личающийс  тем, что, с це лью повышени  точности измерени  расхода за счет повышени  коэффициента передачи датчика, мерный участок выполнен в виде пирамидальных углублений на его нижней и верхней поверх10 ност х с квадратом в основании, одна из диагоналей которого параллельна оси мерного участка, при этом первый электроакустический преобразователь установлен на одной из граней пирам 15 дальн бго углублени  на верхней поверхности во входной части мерного участка, а второй - на противолежащей грани пирамидального углублени  на нижней поверхности в выходной ча20 сти мерного участка.

2. Датчик поп. 1, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  расхода путем увеличени  площади озвучиваемого попе25 речного сечени , он снабжен второй парой электроакустических преобразователей , установленных на смежных гран х пирамтадальнык углублений.

«.

г1

6-S

тт

1g S

А

-4

dxti

Фиг. 2.