SU395724A1 - SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER - Google Patents

SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER

Info

Publication number
SU395724A1
SU395724A1 SU1419631A SU1419631A SU395724A1 SU 395724 A1 SU395724 A1 SU 395724A1 SU 1419631 A SU1419631 A SU 1419631A SU 1419631 A SU1419631 A SU 1419631A SU 395724 A1 SU395724 A1 SU 395724A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
inputs
mixers
outputs
generator
Prior art date
Application number
SU1419631A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А. Г. Сафин Е. А. Борисевич В. И. Филатов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to SU1419631A priority Critical patent/SU395724A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU395724A1 publication Critical patent/SU395724A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

1one

Изобретеннс касаетс  расхода с помощью ультразвука.The invention concerns flow using ultrasound.

В известных однокапальных ультразвуковых расходомерах, осуществл юн1,нх квантование нитервалов времени импульсамн с частотоп следовани , пропорциональной скорости ультразвука, не полностью исключаетс  зависимость выходного сигнала от скорости ультразвука в измер емой среде.In the known single-drop ultrasonic flowmeters, the quantization of the time intervals of pulses with a frequency rate proportional to the speed of ultrasound is not completely eliminated, the dependence of the output signal on the speed of ultrasound in the measured medium is not completely excluded.

В предлагаемом устройстве дл  иовышеПИЯ точности измерительное устр011ство выполнено в виде генератора стабильной частоты , подключеииого к входу смесител , к другому входу которого подключен генератор , а выходы соединены со вxoдa пI смеснтелей , другие входы которых соединены с выходамИ соответствующих одновпбраторов, а - со входами умножителей частоты , выходы которых соединены со входами соответствующих смесителей, другие входы которых соединены с умножителем частоты генератора стабильной частоты, а выходы - со входами триггеров Шмитта с дифференцирующими цепочками, выходы которых соединены со входами цифрового измерител  интервалов времени.In the proposed device for precision measurement, the measuring device is designed as a stable frequency generator, connected to the mixer input, to another input of which a generator is connected, and the outputs are connected to the input nI of the mixers, the other inputs are connected to the outputs of the respective single frequency switches, and to the inputs of frequency multipliers The outputs of which are connected to the inputs of the respective mixers, the other inputs of which are connected to the frequency multiplier of the stable frequency generator, and the outputs to the inputs of the Schmit trigger one with differentiating chains, the outputs of which are connected to the inputs of a digital meter of time intervals.

Измерительное устройство содержит расширитель интервалов вре.мепп между импульсами Л/, нроиорпнональных расходу потока жидкости, цифровой измеритель расщиренных иитервалов времеии и исключает зависимость выходного сигнала расходомера от скорости ультразвука в измер емом потоке жидкости за счет преобразовани  частоты со (иропорцпональпой скорости ультразвука С) следовани  интервалов времени Л в стабильную частоту (.) п за счет квантовани  в цифровом измерителе иптервалов времеии импульсами с частотой следовани  kF, iipoпо;рцнопальной скоростп ультразвука С.The measuring device contains an expander of time intervals between pulses L, horizontal or liquid flow rate, a digital meter of extended time intervals and eliminates the dependence of the output signal of the flow meter on the ultrasound speed in the measured fluid flow due to frequency conversion from (ultrasonic velocity of ultrasound C). time L to a stable frequency (.) n due to quantization in a digital meter and time intervals by pulses with the following frequency kF, iipo; nd speed of ultrasound S.

На чертеже дана схема нредлагаемого устройства.The drawing is a diagram of the proposed device.

Расходомер содержнт акустпческнй преобразователь / с четырьм  ньезоэлементамиFlowmeter contains acoustical converter / with four bad elements

9-.9-.

импульсный геэ , уснлитель ИМПУЛЬСОВpulsed gee, impulse amplifier

нератор /, селективные усилители имиульсов 8 и 9, одновибратор Ю, 11 и измерительное устройство, содержащее смесители 12-16, генератор стабпльиой частоты 17, умножители частоты 18-21, триггеры Шмптта с дифференцирующими цепочками 22 п 23, цифровой измеритель интервалов времени 24.nerator /, selective amplifiers imuls 8 and 9, single vibrator Yu, 11 and measuring device containing mixers 12-16, generator of stable frequency 17, frequency multipliers 18-21, Schmptt triggers with differentiating chains 22 p 23, digital time interval meter 24.

Одииочные впдоимпульсы с геператора 7 одиовремещк) поступают на ньезоэлементы 2, 3 п 5 п подаютс  также на селективные усилители 8 и 9 дл  их запираии  па врем  излучени  импульсов. Период Т посылки импульсов иьезоэлемеитами обратно нропорциопален скорости С ультразвука в жидкости иотока и определ етс  известной схемой сии рокольца , образованного излучающим пьезоэлементом 5, потоком, приемным иьезоэлементом 4, усилителем импульсов 6, имиульсиым геператором 7 и равен Т-- i . , СF где D - рассто ние между излучаюнигм 5 и приемным 4 иьезоэлементами, равное диаметру трубы нреобразовател . Излученные пьезоэлементом 2 но потоку и пьезоэлеме |том 3 против потока импульсы поступают соответственно на ньезоэлементы 3 н 2 через врем  D t,, . ,(2) sin . (С -J- V cos .) D sin a (С - V COS 2) где а - угол излучени ; V - средн   скорость потока. Прин тые пьезоэлементами 3 и 2 имиульсы усиливаютс  соответственпо селективными усилител ми 9   8 и подаютс  на запуск одновибраторов // и 10. Последние вырабатывают короткие имнульсы длительностью /1 Т, причем каждый импульс с одиовибратора // опережает имиульс с одиовибратора 10 на врем  Д/, равное разности времени , и /, V, т. е. 2 Dctff X &f t,. - t.,. V .(4) С- -WJcOS a Поскольку C2 , членом , в знаменателе выражени  (4) пренебрегаем, тогда Из выражени  (5) видно, что инте:рвал Д/ меладу импульсами одновибраторов W к 11 пр мо пропорционален средней скорости потока V и значит пропорционален расходу потока. Наличие в выражении (5) знаменател  С обусловливает погрешность измерений от вариаций скорости ультразвука С. Импульсы с одновибрато1ров 10 и // подаютс  на измерительное устройство. Измерительное устройство расшир ет интервал At между импульсами одновибраторов 10 и //в («-J-1) раз, исключает зависимость выходного сигнала от скорости ультразвука С; измер ет цифровым из.мерителем расширенный иите,рвал времени. Измерительное устройство работает следующим образо.м. Генератор 17 вырабатывает гармонические колебани  с круговой частотой ыо. Гармоннческие колебанн  соо с генератора 17 подаютс  на смеситель 14 и умножитель частоты 20. На смеситель М нодаютс  также имиульсы с геиератора 7, кругова  частота первой гармоники равна со 2л/-. С.меситель 14 выдел ет су.ммарную частоту co-f соо. С выхода смесител  14 гармонические колебани  w + too/ подаютс  на смесители 12 и 13. На смесители 12 и 13 иодаютс  также периодические последовательности импульсов соответственно с одновибраторов 10 и //, частота следовани  которых равна F. Первые гармоники этих периодических последовательностей импульсов, подаваемых на смесители 12 и 13 (ири начальной фазе колебаннй, ноступающих с одповибратора 10 на смеситель 12, равной 0), равны соответственно (О/ и (о(/ + Д/). Смесители 12 и 13 выдел ют разности частот иодаваемых гармонических колебаннй. сигналы с которых, соответственно (равные ), нодаютс  ( ОО/ и 10о(/ + на умножители частоты 18 19. Последние умножают в ( «+) раз частоту иодаваемых на их колебаний. С выходов умножителей частоты 19 гармонические колебанн , равные ветственрю (п+) (Оо/ и (n+l)( (i + нодаютс  на смесители /5 и 16. На смесители 15 и 16 нодаютс  также гармонические колебани  /коо/ с умножител  частоты б , умножающего в п раз частоту гармонических колебаний генератора 17. Смесители 15 и 16 выдел ют разностную частоту подаваемых на их входы колебаний. С выходов смесителей /5 и 6 гармонические колебаии . соответствеппо равные Mai и ( /: J- 1) 0)0(/ +). подаютс  па входы триггеров Шмитта с дифференцируюии1ми leпочками 22 и 23. Триггеры срабатывают в момент нулевой фазы подаваемых па их вход гармонических колебаний. Пр моугольные импульсы с триггеров Шм-итта, сдвинутые относительно одни другого на интервал времени A/ (rt + 1) .t, дифференцируютс  дифференцирующими цепочками и иодаютс  на цифровой измеритель интервалов времени 24. С выхода триггера Шмитта с дифференцирующей ценочкой 23 ностуиает на цифровой измеритель интервалов времени 24 стартимпульс , с выхода триггера с дифференцирующей цепочкой 22 - стоп-импульс. Квантующие импульсы kF, пропорциональные скорости ультразвука С, подаютс  на цифровой измеритель интервалов вре.мени 24 с умножител  частоты 21, умножающего в k раз частоту нериодического сигнала F, поступающего на него с импульсного генератора 7. Количество нмнульсов, измеренное счетчиком цифрового измерител  интервалов времени 24 N At/fef ,(n+ 1) Л . 1 . Как видно из выражени  (8), входной сигнал цифрового измерител  интервалов времени 24 пр мо пропорционален средней скорости потока v и. не зависит от скорости ультразвука С. Расход жидкости равен произведению средней скорости потока на площадь поперечного сечени  преобразовател . Предмет и з о б ip е т е п и   Однокапальный ультразвуковой расходомер , содержащий акустический преобразователь , уоилитель, генератор, два селективных усилител , два одновиоратора, умножитель частоты и измерительное устройство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности , измерительное устройство выполнено в виде генератора стабильной частоты, подключенного к входу смесител , к другому входу которого подключен генератор, а выходы соединены со входами смесителей, другие входы которых соединены с выходами соответствующих одновибраторов, а выходы - со входами умножителей частоты, выходы которых соединены со входами соответствующих смесителей, другие входы которых соединены с умножителем частоты генератора стабильной частоты, а выходы - со входами триггеров Шмитта с дифференцирующими цепочками, выходы которых соединены со входами цифрового измерител  интервалов времени.Single impulses from the heater 7 of the single displacement) are fed to the bad elements 2, 3 and 5 and 5 are also fed to the selective amplifiers 8 and 9 to lock them away during the pulse emitting time. The period T of sending pulses and zozoelemites back to the proportional to the velocity C of ultrasound in a fluid and current is determined by the well-known scheme of this rokolc formed by the radiating piezoelectric element 5, the flow, the receiving element and the elec- , СF where D is the distance between the radiating unit 5 and the receiving 4 environmental elements, equal to the diameter of the tube of the converter. The pulses emitted by the piezoelectric element 2 but the flow and the piezoelectric element 3 against the flow, respectively, arrive at the 3 3 2 negative elements through time D t ,,. , (2) sin. (C -J-V cos.) D sin a (C-V COS 2) where a is the angle of radiation; V is the average flow rate. The received piezoelectric elements 3 and 2 imiuls are amplified by corresponding selective amplifiers 9 8 and are fed to start one-shot vibrators // and 10. The latter produce short impulses of duration 1 T, and each pulse from the odiovibrator // advances the emulsion from the single vibrator 10 by time D /, equal to the time difference, and /, V, i.e. 2 Dctff X & ft ,. - t.,. V.. (4) C -WJcOS a Since C2, a member, is denied in the denominator of expression (4), then From expression (5) it can be seen that the online: tolled the D / melade by one-shot pulses W to 11 directly proportional to the average flow rate V and so proportional to the flow rate. The presence in expression (5) of the denominator C determines the measurement error due to variations in the velocity of ultrasound C. The pulses from single vibrators 10 and // are fed to the measuring device. The measuring device expands the interval At between the pulses of one-shot 10 and // by (-J-1) times, eliminates the dependence of the output signal on the ultrasound speed C; Measures with a digital isomer extended and iteration time. The measuring device works as follows. The generator 17 generates harmonic oscillations with a circular frequency ω. Harmonic oscillations from generator 17 are fed to mixer 14 and frequency multiplier 20. Mixers M are also combined with emulsions from the geyoretor 7, the circular frequency of the first harmonic is 2l / -. C. Mixer 14 allocates a co-f co. From the output of the mixer 14, harmonic oscillations w + too / are fed to mixers 12 and 13. Mixers 12 and 13 also receive periodic pulse sequences, respectively, from single vibrators 10 and //, the frequency of which is equal to F. The first harmonics of these periodic pulse sequences applied to mixers 12 and 13 (and the initial phase of the oscillations coming from the generator 10 to the mixer 12 equal to 0) are equal respectively (O / and (O (/ + D /). Mixers 12 and 13 separate the frequency differences of the harmonized oscillations. from which x, respectively (equal), nodayutsya (OO / and 10o (/ + on frequency multipliers 18 19. The latter multiply (+ +) times the frequency iodized by their oscillations. From the outputs of the frequency multipliers 19 harmonic oscillations equal to vectors (n +) (Oo / and (n + l) ((i + nodayutsya to mixers / 5 and 16. Mixers 15 and 16 also add harmonic oscillations / coo / c frequency multiplier b, multiplying n times the frequency of harmonic oscillations of the generator 17. Mixers 15 and 16 allocate the difference frequency of oscillations supplied to their inputs. From the outputs of mixers / 5 and 6 harmonic oscillations. corresponding to equal Mai and (/: J- 1) 0) 0 (/ +). The inputs are supplied to Schmitt flip-flops with differentiation of lepochechki 22 and 23. Triggers are triggered at the time of the zero phase supplied to their input harmonic oscillations. Right-angle pulses from Schmt-Itta triggers, shifted relative to one another by the time interval A / (rt + 1) .t, are differentiated by differentiating chains and iodized to a digital meter of time intervals 24. From the output of a Schmitt trigger with differentiating price 23, it hits a digital meter time intervals 24 start pulse, from the output of the trigger with a differentiating chain 22 - stop-pulse. Quantized kF pulses, proportional to the ultrasound speed C, are fed to a digital time interval meter 24 from frequency multiplier 21, multiplying by k times the frequency of the non-periodic signal F received from the pulse generator 7. The number of nm pulses measured by a digital time meter counter 24 N At / fef, (n + 1) L. one . As can be seen from expression (8), the input signal of the digital time interval meter 24 is directly proportional to the average flow velocity v and. does not depend on the speed of ultrasound C. Fluid consumption is equal to the product of the average flow velocity and the cross-sectional area of the transducer. Subject and problem of ip etep and a single-drop ultrasonic flow meter containing an acoustic transducer, a amplifier, a generator, two selective amplifiers, two single-choppers, a frequency multiplier and a measuring device, characterized in that, in order to improve accuracy, the measuring device is made as a stable frequency generator connected to the mixer input, to another input of which a generator is connected, and the outputs are connected to the inputs of the mixers, the other inputs of which are connected to the outputs of the corresponding Ator, and outputs - to the inputs of frequency multipliers, the outputs of which are connected to the inputs of respective mixers, the other inputs of which are connected to a multiplier oscillator of stable frequency, and outputs - to the inputs of Schmitt triggers with the differentiating circuit, the outputs of which are connected to the inputs of a digital time-interval meter.

SU1419631A 1970-04-03 1970-04-03 SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER SU395724A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1419631A SU395724A1 (en) 1970-04-03 1970-04-03 SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1419631A SU395724A1 (en) 1970-04-03 1970-04-03 SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU395724A1 true SU395724A1 (en) 1973-08-28

Family

ID=20451259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1419631A SU395724A1 (en) 1970-04-03 1970-04-03 SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU395724A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6727308B2 (en) Improved beam shaping acoustic signal propagation time difference type flow meter
US3869915A (en) Digital flowmeter
US3625057A (en) Ultrasonic flowmeter
US3727454A (en) Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids
RU2186399C2 (en) Ultrasonic device measuring flow velocity
US3623363A (en) Ultrasonic flowmeter
SU395724A1 (en) SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC FLOWMETER
FR2391456A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING FILLING DISTANCES OR HEIGHTS BY ACOUSTIC SOUNDING IN A GASEOUS FLUID BY MEANS OF SOUND WAVES
US3204455A (en) Ultrasonic flowmeter
SU569854A1 (en) Ultrasonic flowmeter for
SU146517A1 (en) Ultrasonic method for measuring fluid flow
JPS6040916A (en) Correcting method of temperature-change error of ultrasonic wave flow speed and flow rate meter
SU468094A1 (en) Ultrasonic flow meter
SU445837A1 (en) Ultrasonic method of measuring fluid flow
RU2773980C1 (en) Method for measuring the speed of sound in a liquid
SU503130A1 (en) Ultrasonic flow meter
RU29371U1 (en) FLOWMETER
SU853397A1 (en) Ultrasonic flowmeter
SU248269A1 (en) SINGLE-CHANNEL FREQUENCY-PULSE
JPS58176522A (en) Ultrasonic current meter
SU479000A1 (en) Ultrasonic flow measurement method
SU451031A1 (en) Ultrasonic range meter
SU696295A1 (en) Ultrasonic rate-of-flow meter
RU2079815C1 (en) Method of measurement of flow rate of fluid media
SU735922A1 (en) Correlation rate-of-flow meter