SU1500837A1 - Ультразвуковой расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении расходов жидкостей. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Ультразвуковой расходомер содержит первый 4 и второй 16 ультразвуковые преобразователи, возбуждаемые одновременно генератором 1 возбуждающих импульсов, на который с кварцевого генератора 7 через делитель 11 поступают периодически задающие зондирующие сигналы. Расходомер также содержит двухканальную схему преобразовани  прин тых с малым разнесением во времени ультразвуковых сигналов, состо щую из двух стробоскопических преобразователей 9 и 10, двух компараторов 13 и 15 и второго преобразовател  врем  - код. На вычислитель 3 поступают код разности задержек двух прин тых ультразвуковыми преобразовател ми 4 и 16 сигналов и код задержки ультразвукового сигнала, прин того ультразвуковым преобразователем 4 и прошедшего через приемник 5. Цифрова  лини  8 задержки выдает задержанные импульсы с кварцевого генератора 7 на запуск стробоскопических преобразователей 9 и 10 и на тактовый вход первого преобразовател  врем -код. Кварцевый генератор 7 выдает тактовые импульсы на вычислитель 3 и преобразователь 2 врем -код. Дл  разв зки цепи измерение - прием использованы первый 12 и второй 14 диоды, включенные встречно. 1 ил.

Description

оо

CQ

315008374

нератор 7 выдает тактовые импульсы рение прием использовань первый 2

на вычислитель 3 и преобразователь 2 1фем  - код. Дл  разв зки цепи измеи второй 14 диоды, включенные встречно . 1 ил.

и второй 14 диоды, включенные встречно . 1 ил.

Изобретение относитс  к измери- тельной технике И может быть использовано при измерении расходов жидкостей ,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

На чертеже представлена структурна  схема ультразвукового расходомера .

Ультразвуковой расходомер содер- жит последовательно соединенные генератор возбулвдающих импульсов, первый преобразователь 2 врем  - код, и вычислитель 3. Первый ультразвуковой преобразователь 4 через приемник 5 подсоединен к второму входу преобразовател  2. Выходы второго преобразовател  6 врем  - код св заны с вторыми входами вычислител  3, а выход кварцевого генератора 7 св зан с тре- тьими входами вычислител  3, первого преобразовател  2 времй - код, а также через цифровую линию 8 задержки - с первыми входами ст робоскопических преобразователей 9 и 10 и первым вхо- дом второго преобразовател  6 врем  - код. Выход кварцевого генератора 7 также через делитель I частоты подключен к входу .генератора 1 возбуждающих импульсов, второй выход кото- рого через последовательно соединенные первые диод 12, стробоскопический преобразователь 9 и компаратор 13 подсоединен к второму входу второго преобразовател  6 .врем  - код, а че- рез последовательно соединенные вторые диод 14, стробоскопический преобразователь 10 и компаратор 15 - к третьему входу второго преобразовател  6 врем  - код,. Первый ультразвуковой преобразователь 4 подсоединен к второму 73КОДУ первого стробоскопического преобразовател  9, а второй преобразователь 16 - к второму входу второго стробоскопического преобра- зовател  10. Первый выход генератора 1 возбужд,а101цих импульсов соединен с вторыми входами цифровой линии 8 за- .цержки и приемника 5. Вторые входы

компараторов 13 и 15 предназначены дл  подачи опорного напр жени 

Ультразвуковой расходомер работает следующим образом.

Непрерывна  сери  импульсов с выхода кварцевого генератора 7 частотой fc поступает на вход делител  11 частоты, поэтому на его выходе образуютс  импульсы частотой

FO fc/Nc

()

где NO - коэффициент делени  делител  1 1 , выбираемый из услови 

,

MOIK.C5

t - врем  распространени  ультразвуковой волны между ультразвуковыми преобразовател ми 4 и 16.

Этими импульсами запускаетс  генератор 1 возбуждающих импульсов. В момент возбуждени  to закрываетс  приемник 5 на временной интервал ,, Поскольку на первый вход преобразовател  2 поступают запускающие импульсы- соответствующие во времени моментам излучени , на второй - моментам по влени  прин того сигнала, а на третий - сигнал дискретизации частотой fp, на выходе преобразовател  2 образуетс  код

N,(t) f.. (t).

(2)

При поступлении очередного импульса излучени  содержание преобразовател  2 сбрасываетс , однако на его выходах прежнее содержание сохран етс  (имеетс  внутренн   буферна  пам ть), поэтому на вычислитель 3 непрерывно поступают текущие значени  кода N(t). Импульсами с первого выхода генератора 1 также запускаетс  цифрова  лини  задержки поэтому на его выходе образуетс  сери  импульсов , сдвинутых относительно моментов излучени  на временной интервал t . . Этими импульсами запускаютс  стробоскопические преобразователи 9 и 10, на вторые входы которых поступают прин тые преобразовател ми 4 и 16 ультразвуковые импульсы.

прошедшие среду по потоку и против него. .На выходах преобразователей 9 и 10 образуютс  импульсы, совпадающи по форме с импульсами, прин тыми ультразвуковыми преобразовател ми А и 16, однако временный масштаб у них расширен в К раз. Эти импульсы поступают на первые входы компараторов 13 и 15. В моменты сравнени  напр же НИИ на их входах с опорным напр жением Up (например, U j, 0) на выходах компараторов образуютс  сформированные импульсы напр жений. Временной интервал между ними равен

.R-V(t)/tgt/-c(t). (3)

Путем подбора параметров стробоскопических преобразователей 9 и Ю коэффициент расширени  К может быть выбран 10 и более, поэтому временной интервал dt(t) преобразуетс  из наносекундного диапазона в шшлисе- кундный, что увеличивает точность. его измерени . В преобразователе 6 врем  - код временной интервал d i(t) преобразуетс  в код

) Л (t)-F,

Дл  этой цели на первый вход вто- рого преобразовател  6 поступает сиг- над с выхода линии 8 задержки с частотой дискретизации F,,. Код N(t) поступает на вычислитель 3, в котором по известному коду базы измерени 

2Ra,.

N fl -::,- (а - шаг дискретизации)

sin а.

и измеренной величине кода вычисл етс  код скорости ультразвука в среде

Nc(t) Ng/N,(t),(5)

л

а потом его квадрат N j.(t) . Далее по зависимости

N(t) N,;(t)-tgrf-N(t)/4KaR,

полученной с учетом выражени  (5), вычисл етс  скорость потока среды (массовый ипи объемный расход).

Устройство характеризуетс  повышенной точностью, поскольку применение стробоскопических преобразовате е - ю 15

20 25

30 - 35

40

45

50

лей временных интервалов позвол ет повысить точность измерени  интервалов времени между двум  импульсами.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой расходомер, содержащий первый и второй ультразвуковые преобразователи, генератор возбуждающих импульсов, первый и второй преобразователи врем  - код, приемник , кварцевый генератор, причем ге-г нератор возбуждающих импульсов соединен с первым входом первого преобразовател  врем  - код, который выходом подключен к первому входу вычислител , соединенного вторым входом с выходом второго преобразовател  врем  - код, второй ультразвуковой преобразователь соединен с вторым входом приемника, подключенного выходом к второму входу первого преобразовател  врем  - код, а кварцевьй генератор подключен к тактовым входам вычислител  и первого преобразовател  врем  - код, отличаю щ. ий- с   тем, что, с целью повьш1ени  точности измерени , в него введены первый и второй стробоскопические преобразователи , первьй к второй компараторы , цифрова  лини  задержки, делитель частоты и первый и второй разделительные диоды, причем первьп и второй стробоскопические преобразователи соединены через соответствующий компаратор соответственно с первым и вторым входами второго преобразовател  врем  - код, тактовый вход которого соединен с выходом цифровой линии задержки и первыми входами стробоскопических преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму ультразвуковым преобразовател м, соединенным через диоды с выходом генератора возбуждающих импульсов, вход которого через делитель подключен к выходу кварцевого генератора и первому входу цифровой линии задержки, второй вход которой соединен с первым вко- , дом приемника и выходом генератора возбуждающих импульсов.