SU523355A1 - Ульразвуковой измеритель скорости потока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области акустических измерений и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства дл  измерени  скорости потока жидкостей или газов, а также дл  измерени  скорости движени  кораблей и летательных аппаратов.

Известны ультразвуковые измерители скорости потока, содержащие два импульсных электроакустических синхрокольца с отдельными электроакустическими парами преобразователей и схему измерени  разности частот повторени  импульсов, формируемых в этих синхрокольцах, или схему определени  разности количества импульсов за определенные промежутки времени 1, 2. В этих измерител х электроакустические преобразователи расположены вдоль потока, и в одном синхрокольце акустические сигналы излучаютс  по направлению потока, а в другом - против направлени  потока. При одина|Ковых рассто ни х между электроакустическими преобразовател ми отдельных синхроколец разностна  частота повторени  генерируемых в них импульсов получаетс  пр мо пропорциональной скорости потока относительно преобразователей .

Ввиду того, что частота повторени  импульсов , генерируемых в электроакустических синхрокольцах, определ етс  рассто нием между преобразовател ми и акустическими

параметрами среды, наход щейс  между этими преобразовател ми. При работе таких измерителей скорости потока получаютс  значительные погрешности из-за разности путей

акустических сигналов и из-за разности физических характеристик (температуры, состава и др.) рабочей среды в зонах размещени  преобразователей. Эти недостатки устранены в ультразвуковых измерител х скорости потока, работающих с одной парой электроакустических преобразователей и имеющих электронную схему коммутации, обеспечивающую последовательную работу двух импульсных электроакустических синхроколец, в которых преобразователи попеременно работают в режимах излучени  и приема.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  ультразвуковой измеритель скорости потока, включающий два обратимых электроакустических преобразовател , два приемника, два импульсных генератора и коммутатор, образующие два коммутируемых в противоположных направлени х синхрокольца, блок выделени  сигналов разностной частоты и индикатор 3. В этом измерителе информаци  о скорости движени  среды относительно электроакустических преобразователей выдаетс  в конце

полного цикла коммутации, поэтому он не

обеспечивает высокого быстродействи  измерени  и не может быть использован дл  измерений в случа х быстрых изменений скорости движени  среды. Так как в одном полупериоде коммутации суммируютс  импульсы, формируемые в синхрокольце, в котором акустические сигналы распростран ютс  в направлении течени , а в другом полупериоде вычитаютс  импульсы, формируемые в синхрокольце , работающем в противоположном направлении, любое изменение скорости среды в течение полного цикла коммутации вызывает погрешность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  измерений.

Поставленна  цель достигаетс  благодар  тому, что в каждое синхрокольцо введены когерентный генератор с пам тью, ключ и триггер , причем входы когерентных генераторов подключены к выходам соответствующих импульсных генераторов, а их входы - к блоку выделени  сигналов разностной частоты и к одному из входов ключей, выходы которых подключены к входам импульсных генераторов , а вторые управл ющие входы - к триггерам , управл ющие входы которых подключены к выходам приемников и к коммутатору.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого измерител  скорости; на фиг. 2, а-и - временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Измеритель скорости содержит электроакустические преобразователи 1, 2, расположенные в измер емом потоке, ждущие импульсные генераторы 3, 4, приемники 5, 6, коммутатор 7, когерентные генераторы 8, 9 с пам тью, ключи 10, 11, триггеры 12, 13, блок 14 выделени  сигналов разностной частоты и индикатор 15.

Измеритель скорости работает следующим образом.

Электроакустические преобразователи 1, 2, импульсные генераторы 3, 4 и приемники 5, 6 образуют два электроакустических синхрокольца , работа которых при помощи коммутатора 7 управл етс  таким образом, что в один полупериод коммутации подаютс  открывающие импульсы (фиг. 2, а) на приемник 5 и импульсный генератор 3, а в другой полупериод коммутации (фиг. 2, б) - на приемник 6 и импульсный генератор 4. Таким образом, в одном полупериоде коммутации в одном электроакустическом синхрокольце формируетс  сери  импульсов (фиг. 2, в), частота повторени  которых Fi(, где с - скорость акустических волн в неподвижной среде измерени , v - скорость потока относительно преобразователей, / - рассто ние между преобразовател ми, а в другом полупериоде коммутации в другом электроакустическом синхрокольце генерирзетс  сери  импульсов (фиг. 2, г) с частотой повторени  F, (c+v)ll

Во врем  работы электроакустического синхрокольца с генератором 3 от этого генератора синхронизируетс  по частоте и фазируетс  по фазе когерентный генератор 8 с нам тью, а во врем  работы синхрокольца с генератором 4 синхронизируетс  и фазируетс  когерентный генератор 9 с пам тью. Пам ть каждого когерентного генератора выбрана такой , что частота генерируемых им импульсов остаетс  неизменной и в полупериод коммутации , когда на него не подаютс  фазирующие импульсы от импульсного генератора соответствующего электроакустического синхрокольца .

Дл  того, чтобы исключить переходные процессы при фазировании когерентных генераторов в момент перехода из одного полупериода коммутации в другой, первый импульс в цикле работы электроакустического синхрокольца запускаетс  импульсом с выхода когерентного генератора. С этой целью выходы когерентных генераторов через ключи 10 и И соединены соответственно с запускающими входами импульсных генераторов 3 н 4. Ключи 10 и 11 открываютс  импульсами триггеров 12 и 13 (фиг. 2,д,е), которые формируютс  путем перевода триггеров в рабочее состо ние в начале рабочих циклов соответствующих электроакустических синхроколеи и путем перевода в начальное состо ние в момент приема акустических сигналов, прощедщих от электроакустического излучател  к приемнику.

Так как триггер в рабочее состо ние может переводитьс  только передним фронтом импульсов коммутатора, импульсные генераторы 3 и 4 в начале рабочего цикла соответствующих электроакустических синхроколец зап)скаютс  прошедшими через ключи 10 и 11 импульсами когерентных генераторов 8 и 9, а далее электроакустические синхрокольца работают в режиме синхрогенерации, т. е. прошедп1ий рабочзю среду и прин тый приемником сигнал запускает импульсный генератор . Таким образом, на выходах когерентных генераторов 8 и 9 формируютс  непрерывные последовательности импульсов с частотами повторени  FI и FZ (фиг. 2, ж и з). Эти импульсы подаютс  на блок выделени  сигналов разностной частоты, а с выхода этого блока сигналы (фиг. 2, и) подаютс  на индикатор - частотомер 15, показани  которого пропорциональны скорости потока, так как разностна  частота

F , 2vll.

Использование когерентных генераторов и схем фазировани  импульсных генераторов электроакустических синхроколец выходными сигналами когерентных генераторов позвол ет существенно увеличить быстродействие измерител  скорости потока и соответственно повысить точность измерени  в случае нестационарных потоков, что значительно расшир ет область его применени ..

Claims (3)

1.Патент США № 3625057, кл. 73-194А, 07.12.71.

2.Патент Великобритании № 1347351, кл. Н 4D, 20.02.74.

3. Патент ФРГ Я 1244451, кл. 420,15, 13.07.67.

а.

5

ff

ж