SU1462109A1 - Акустический расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкой среды, транспортируемой по трубопроводам . Цель изобретени  - повьшение чувствительности расходомера и расширение диапазона преобразовани  расхода . Устройство содержит пару электроакустических преобраз9вателей 2 и 3, которые возбуждаютс  генератором 5, двухканальную схему стробиро- вани  б, состо щую из двух линий задержки 7 и 8, двух формирователей 9 и 10 строб-импульсов, двух ключей 11 ,и 12 и двух усилителей 13 и 14. Имеютс  также в составе устройства третий формирователь 15 строб-импульсов, треть  лини  задержки 16, триггер 17, схема 2И-21ШИ и оперативное, запоминаю- щее устройство (ОЗУ) 19. Введенные в устройство преобразователь 21 временных интервалов и двухканальный синхропроцессор позвол ют точно преобразовать малую временную разность между временем распространени  сигнала по потоку и против него в большую величину, которую простыми средствами можно измерить с большой точностью . 4 ил. о (Л

Description

9д N9

1146

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкой среды, транспортируемой по трубопроводам .

Цель изобретени  - повышение чувствительности расходомера и расширение диапазона преобразовани  расхода.

На фиг, 1 изображена функциональ- на  схема предлагаемого расходомера; на фиг, 2 - врем импульсна  диаграмма стробировани  принимаемых сигналов по потоку и против него; па фиг; 3 - временные диаграммы пилооб- разных симметричных напр жений; на (фиг. 4 - временные диаграммы  чеек пам ти оперативного запоминающего устройства (ОЗУ),

Устройство содержит электроакусти-20 входы .элементов И схемы 2И-2ШШ 18

ческий тракт 1 с обратимыми электроакустическими преобразовател ми 2 и 3, установленными на противоположных стенках трубопровода, подавитель 4 шумов низкого уровн , генератор возбуждени  5, двухканальную схему стробировани  6, содержащую первую 7 и вторую 8 линии задержки, первый 9 и второй 10 формирователи строб-им- лульсов, ключи 11 и 12, приемные усилители 13 и 14, формирователь 15 строб-импульсов, последовательно соединенный с третьей линией задержки 16, триггер 17, логическую схему 2И-2ИЛИ 18, оперативное запоминающее устройство 19, цифровой преобразователь 20 мгновенного расхода, преобразователь 21 временных интервалов, двухканальный синхропроцессор 22, Каждый канал которого содержит авто- циркул тор 23 (24) пилообразных напр жений , суммирующий счетчик 25 объемного расхода, индикатор 26 мгновенного объемного расхода, аналоговый преобразователь 27  чейки 28 и 29 пам ти оперативного запоминающего устройства 19,

Расходомер работает следующим образом .

С выходов формировател  15 строб импульсы длительностью At устанавВ исходном состо нии закрыты клю- чи 9 и 10 двухканальной схемы строби-50 ливают ключи 11 и 12 двухканальной ровани  6, триггер 17 в состо нии О, стробировани  6 в состо ние На первых входах элементов И логичес- проводимости, кой схемы 2И-21 ШИу соединенных с поПо истечении времени d

тенциальными выходами линий задержки 7 и 8, высокие уровни, на вторых входах - низкие уровни, синхропроцессор 22 и оперативное запоминающее устройство 19 в состо нии поко .

В некоторый момент времени tg имт пульс генератора 5 через подавитель шумов 4 низкого уровн  возбуждает электроакустические преобразователи 2 и 3, акустические колебани  которых распростран ютс  встречно от одного излучател  к другому.

Одновременно с моментом возбуждени  электроакустических преобразователей 2 и 3 генератор 5 вырабатывает импульс начала посылки акустических волн, который с его второго выхода устанавливает в состо ние единицы триггер 17, С единичного выхода триггера на одном из входо й линии задержки 16 устанавливаетс  высокий уровень , поэтому импульс начала посылки акустических колебаний через вторые

5

0

5

с выхода последней измен ет состо ние линии задержки 16 на врем  .

t

о sin(C,-bV,,cosoi)

по истечении которого эта лини  принимает предыдущее состо ние, а формирователь 15 строб-импульсов вырабаты- вает импульсы длительностью

ut,t ; -t;,

предназначенные дл  стробировани  сигналов, прин тых из потока в моменты пуска расходомера и в моменты сбоев в процессе его работы (см, фиг. 2, графики Ь, с), при этом

t

з1по( -V. sinoc) диаметр трубопровода;

5

d

где

С

С

V

соответственно максимальна  и минимальна  скорости распространени  акустических колебаний;

скорость измер емого потока; угол распространени  акустических волн относительно оси трубопровода.

С выходов формировател  15 строб- импульсы длительностью At устанавi in

«tax

об

0 ливают ключи 11 и 12 двухканальной стробировани  6 в состо ние проводимости,

ают ключи 11 и 12 дву - стробировани  6 в водимости,

По истечении времени d

55 . з1п|)(,(С+Усо8ог,)

с момента излучени  акустических волн в поток, где ,t, импульс, прин тый по потоку, проходит открытый ключ 11 и с его выхода измен ет состо ние линии задержки 7 на врем 

t| T-ut; ut«ut.

Одновременно этот импульс измен ет состо ние преобразовател  21 вре- менных интервалов на врем  t (см. фиг. 3, график Ь), устанавливает в состо ние формировани  первого восход щего фронта автоциркул тор 23 пило- образньпс напр жений (см. фиг. 3, график d), а по истечении времени

, d

2 sinci(C-Vcos i)

момента излучени  акустических вол поток, где импульс, прис

в ..ч 1 vj,4 , IfJ, l-g 2 -- J rUIUyjlDl,,

н тый против потока, проходит открытый ключ 12 и с его выхода измен ет состо ние линии задержки 8 на врем  , устанавливает в состо ние формировани  первого восход щего фрота автоциркул тор 24 пилообразных напр жений (фиг. 3, график f).

Потенциалами выходов линий задержки 7 и 8 в течение tj и tj, закрыты элементы И логической схемы 2И-2ИЛИ 18, а автоциркул торы 23 и 24 пилообразных напр жений формируют первые восход щие фронты. Длительность формировани  определ етс  дл  автоцирку- л тора 23 пилообразных напр жений временем t° ut+t°, а дл  автоциркул тора 24 пилообразных напр жений - временем равным t° , По истечении времени t с момента запуска преобразовател  21 временных интервалов последний выдает импульс, который переключает автоциркул торы 23 и 24 пилообразных напр жений из состо ни  формировани  первых восход щих фронтов (см. фиг. 3, графики d,f) в состо ние формировани  первых ниспадающих фронтов, задает автоциркул торам 23, 24 состо ние формировани  первых восход щих фронтов, зеркально отображаемых, формированием первых ниспадающих фронтов.

При отсутствии потока, когда t.

Ч г длительность формирований восход щих и ниспадающих фронтов автоциркул тором 23 пилообразных напр жений равна длительности формировани  восход щих и ниспадающих / фронтов автоциркул тором 24 пилообразных напр жений, временна  раз- ность ut между импульсами на выходе автоциркул торов за п формирований равна нулю. При наличии потока, когда ,; tj-t,ut, за п формирова

ю

20

НИИ фронтов временна  разность между импульсами на выходе автоциркул - торов 23 и 24 равна и определ етс  скоростью потока V и количеством формирований.

С выхода автоциркул тора 24 пилообразного напр жени , п-й импульс заданного количества формирований устанавливает  чейку накоплени  и запоминани  потенциалов оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 19, например  чейку 28, в состо ние запоминани  и накоплени  потенциалов, а спуст  врем  At-n импульс заданного количества формирований переключает эту  чейку в состо ние только запоминани  накопленного потенциала.

По истечении времени t| с момента приема первого сигнала по потоку импульс линии задержки 7 запускает формирователь 9, а по истечении времени t с момента приема первого сигнала против потока импульс линии задерж- 25 ки 8 запускает формирователь 10, строб-импульсы длительностью 2ut ко- торьк устанавливают в состо ние проводимости ключи 11,12 соответственно (см. фиг. 2, графики Ь,с).

С выхода ключа 11 сигнал, прин тый rto потоку, вновь измен ет состо ние линии задержки 7 на врем  t|, состо ние преобразовател  21 временных интервалов на врем  t и устанавли- g вает автоциркул тор 23 в состо ние п формирований восход щих и ниспадающих фронтов, в которых длительность одного формировани  , а с выхода ключа 12 сигнал, прин тый против потока, вновь измен ет состо ние

30

0

5

линии задержки 8 на врем  t, задаст автоциркул тору 24 состо ние п формирований восход щих и ниспадающих {фронтов, в которых длительность го формировани  равна t.

За п формирований с момента приема сигнала против потока автоциркул тор 24 выдает импульс, который оп ть устанавливает на врем  п-Лt Q  чейку 28 оперативного запоминающего устройства 19 в состо ние накоплени  потенциала, по истечении которого импульс автоциркул тора 23 переводит эту  чейку в состо ние запоминани  g на копленного потенциала.

Ячейки 28 и 29 работают поочеред- .но, а накапливаемые ими потенциалы ограничены заданньм уровнем V, , достижение которого отображаетс  импульсом весом Q, прин тым за единицу объемного расхода. Кроме того, этот импульс переключает работающую  чейку в состо ние сброса накопленного потенциала (см. график б), а исходную  чейку в состо ние накоплени  Потенциала.

-Импульсы весом Q с выхода ОЗУ 19 Поступают в суммирующий счетчик 25, Который высвечивает суммарньй объемный расход в нарастающем пор дке а оличество импульсов весом Q в одну с;екунду отображает мгновенньй объем- ijibM расход и высвечиваетс  индикато- ом мгновенного объемного расхода. Дл  подключени  к АСУ расходомер име- 4т логический выход дискретных сигна- jjiOB и выход аналоговых унифицирован- сигналов.

формула изобрет ени  I Акустический расходомер, содержа1 ий два обратимых электроакустических 25 тель и двухканальный синхропроцессор, 1 реобразозател , установленных на каждый канал которого содержит автойротивоположных стенках трубопровода, возбуждающий генератор, формирователь фтроб-импульсов, подавитель шума, ;|1вухканальную схему стробировани , каждый канал которой содержит после- ;i oвaтeльнo соединенные линию задерж-г ки, формирователь строб-импульсов, ключ и усилитель, подключенные первыми входами ключей к выходам формировател  строб-импульсов, последова- } Цельно соединенного с третьей лини- фй задержки, а выходы ключей подклю- Цены к входам линий задержки соответствующих каналов, триггер, под- хлюченньй входом к второму выходу возбуждающего генератора, и схему 2И-2ИЛИ, первый и второй входы элемен

5

0

тов которой подключены соответственно к потенциальным выходам линий задержки двухканапьной схемы стробировани , третий вход - к входу триггера, а выход - к первому входу третьей линии задержки, второй вход которой подключен к выходу триггера, оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к цифровому преобразователю, при этом первый и второй обратимые электроакустические преобразователи соединены с выходами усилителей двух- канальной схемы стробировани  и через подавитель шумов низкого уровн  - с первым выходом возбуждающего генератора , отличающийс  feM, что, с целью .повышени  чувствительности расходомера и расширени  функциональных возможностей, в него введены преобразователь временных интервалов , суммирующий счетчик объемного расхода, индикатор мгновенного объемного расхода, аналоговый преобразова0

5

0

циркул тор пилообразного напр жени , причем первые входы автоциркул торов пилообразного напр жени  подключены к выходам соответствующего ключа двухканальной схемы стробировани , их вторые входы подключены к выходу преобразовател  временного интервала а выходы - к входам оперативного запоминающего устройства, второй, третий и четвертьй вькоды которого подключены соответственно к входам суммирующего счетчика объемного расхода, индикатора мгновенного Ьбъемйого расхода и аналогового преобразовател , при этом вход преобразовател  временных интервалов подключен к выходу ключа и входу первой линии задержки.

Фиг. 2

Фи.З

фиг.

Claims (2)

1. формула изобретения

   Акустический расходомер, содержаний два обратимых электроакустических
2. 2 Преобразователя, установленных на Противоположных стенках трубопровода, возбуждающий генератор, формирователь фтроб-импульсов, подавитель шума, Двухканальную схему стробирования, каждый канал которой содержит последовательно соединенные линию задерж; ки, формирователь строб-импульсов, ключ и усилитель, подключенные первыми входами ключей к выходам формирователя строб-импульсов, последова- j Дельно соединенного с третьей линией задержки, а выходы ключей подключены к входам линий задержки соответствующих каналов, триггер, подключенный входом к второму выходу возбуждающего генератора, и схему 2И-2ИЛИ, первый и второй входы элементов которой подключены соответственно к потенциальным выходам линий задержки двухканальной схемы стробирования, третий вход - к входу триггера, а выход - к первому входу третьей линии задержки, второй вход которой подключен к выходу триггера, оперативное запоминающее устройство, подключенное j выходом к цифровому преобразователю, при этом первый и второй обратимые электроакустические преобразователи соединены с выходами усилителей двухканальной схемы стробирования и πες рез подавитель шумов низкого уровня с первым выходом возбуждающего генератора, отличающийся ^ем, что, с целью повышения чувствительности расходомера и расширения функq циональных возможностей, в него введены преобразователь временных интервалов, суммирующий счетчик объемного расхода, индикатор мгновенного объемного расхода, аналоговый преобразователь и двухканальный синхропроцессор, каждый канал которого содержит автоциркулятор пилообразного напряжения, причем первые входы автоциркуляторов пилообразного напряжения подключены к выходам соответствующего ключа двухканальной схемы стробирования, их вторые входы подключены к выходу преобразователя временного интервала, а выходы - к входам оперативного запоминающего устройства, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам суммирующего счетчика объемного расхода, индикатора мгновенного объемЯого расхода и аналогового преобразователя, при этом вход преобразователя временных интервалов подключен к выходу ключа и входу первой линии задержки.