SU1485018A1

SU1485018A1 - Ультразвуковой фазовый расходомер

Info

Publication number: SU1485018A1
Application number: SU874306146A
Authority: SU
Inventors: Oleg N Begelman; Anatolij P Naumchuk; Lev P Zhuravlev; Vladimir S Roshchin
Original assignee: Kb Sp K B N Proizv Obedineniya
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерения расхода. Устройство содержит четыре управляемых генератора, поочередно включаемых в схему фазовой автоподстройки частоты. В результате комбинации четырех частот на выходе блока выделения частот присутствует частота, пропорциональная скорости контролируемого потока, которую измеряют частотомером. Измеряемая частота не зависит от скорости распространения звука в контролируемой среде и от длины волны акустического сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений расхода путем исключения зависимости показаний от длины волны акустического сигнала.

На чертеже изображена блок схема предлагаемый расходомер.

Расходомер содержит два прйемопередающих ультразвуковых преобразователя 1 и 2, соединенных с коммутатором 3, который соединен с усилителем 4 мощности и приемным усилителем 5, который подключен к приемному формирователю 6, содержащему смеситель 7 и детектор 8 нуля, связанный с фазовым компаратором 9, второй вход которого соединен с передающим формирователем 10, содержащим смеситель 11 и детектор 12 нуля. Выход фазового компаратора 9 подключен к интегратору 13, соединенному с устройством 14 управления, содержащим кварцевый генератор 15 и блок 16 управления. Кварцевый генератор 15 подключен к смесителю 17 частот, соединенному с усилителем 4 мощности. Выход интегратора 13 соединен с коммутатором 18, четыре выхода которого подключены к входам сумматоров 19—22, вторые входы которых соединены с блоком 23 потенциометров, а выходы сумматоров через четыре элемента 24—27 памяти соединены с четырьмя управляемым генераторами 28—31, выходы которых соединены с коммутатором 32 и блоком 33 выделения частот, содержащим смесители 34—36 частот, причем выход блока выделения частот соединен с выходным частотомером 37, а выход коммутатора 32 соединен со смесителем 17 частот.

Расходомер работает следующим образом.

1485018

Цикл измерения состоит из четырех тактов. Периодичность переключения всех коммутаторов определяет устройство 14 управления, синхронизатором которого является кварцевый генератор 15.

Предположим

что частота Г, = (п +

формируется в интервале, когда излучает преобразователь 1, а принимает преобразователь 2 (с — скорость звука; ν — скорость потока; η — число длин волн; Ь — длина базы). В это время коммутатор 18 находится в таком положении, что к выходу интегратора 13 подключен сумматор 19, а к смесителю 17 — управляемый генератор 28. Уп- 15 равняемые генераторы являются низкочастотными, а высокая частота зондирования, необходимая для получения заметного сдвига фаз от изменения скорости потока, получается на выходе смесителя 17. В то же вре- 20 мя принятый и усиленный приемным усилителем сигнал поступает' на смеситель 7, где снова выделяется низкая частота управляемого генератора. То же самое происходит на смесителе 11 с измеряемым сигналом. Таким образом, измерение разности фаз про- 25 изводится на низкой частоте, что повышает точность измерения. Сформированные на детекторах 8 и 12 нуля прямоугольные сигналы подаются на фазовый компаратор 9, с выхода которого импульсы, пропорциональ- зд ные разности фаз, интегрируются и через сумматор 19 подаются на вход управляемого генератора 28. После окончания первого такта ультразвуковые преобразователи меняются местами, коммутаторы 18 и 32 подключают управляемый генератор 29 со своим сум- 35 матором 20. В это время формируется частота ί₇= (η + 1)

. В то же время частота

1,сохраняет свое значение, так как управляющее напряжение запоминается на элементе 24. В третьем такте включается третий управляемый генератор 30 со своим сумматором 21 и формируется частота ίί =п—

^Ъ 45

при которой снова излучает преобразователь 1, а принимает преобразователь 2. Но зондирующая частота смещена выбором рабочей точки управляемого генератора 30 с помощью блока 23 потенциометров и сумматора 21. Таким образом, в третьем (как и в 50 четвертом) такте в базе Ь указывается не (п + 1), а п длин волн. В четвертом такте формируется частота ί^ аналогично с перекоммутацией преобразователей 1 и 2. После окончания четвертого такта обнуляется ин тегратор 13 для подготовки к следующему чиклу измерений. Таким образом, на входа;: блока 33 выделения частот непрерывно присутствуют частоты Ц, ί_{ ^ζ и ί£. На выходе смесителя 34 выделяется разность частот

—Г_г, а на выходе смесителя 36 — ί<—ί£. Эти частоты поступают на смеситель 35, на выходе которого выделяется частота [(ί — -Ц) — (ίί—ίί)], которая измеряется выход ным частотомером 37, показания которого

пропорциональны скорости потока.

Расходомер не требует переградуировки при повторных измерениях после включения и смены физико-химических свойств измеряемой среды, так как его показания не зависят от длины волны акустического сигнала

Claims

Формула изобретения

Ультразвуковой фазовый расходомер, содержащий два приемопередающих ультразвуковых преобразователя, соединенных соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора, третий вход которого соединен с выходом усилителя мощности, а выход через приемный усилитель, первый смеситель частот, первый детектор нуля, фазовый компаратор, интегратор соединен с входом второго коммутатора, выход усилителя мощности через второй смеситель частот, второй детектор нуля соединен с вторым входом фазового компаратора, кварцевый генератор, соединенный с вторыми входами первого и второго смесителей частот и с первым входом третьего смесителя частот непосредственно, а с управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов — через блок управления, и первый управляемый генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений расхода путем исключения зависимости показаний от длины волны акустического сигнала, в него введены четыре сумматора, четыре элемента памяти, блок потенциометров, три управляемых генератора, три смесителя частот и частотомер, причем первый вход каждого сумматора соединен с соответствующим выходом блока потенциометров, его второй вход соединен с соответствующим выходом второго коммутатора, а выход — с элементом памяти и входом соответствующего управляемого генератора, выходы управляемых генераторов соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым входами третьего коммутатора, выход которого через третий смеситель частот соединен с усилителем мощности, выход первого управляемого генератора через четвертый и пятый смесители соединен с частотомером, выход четвертого управляемого генератора через шестой смеситель соединен с вторым входом пятого смесителя, при этом вторые входы четвертого и шестого смесителей соединены соответственно с выходами второго и третьего управляемых генераторов.

1485018