SU599163A1 - Импульсный одноканальный ультразвуковой расходометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к акустическим измерени м, предназначено дл  измерени  расхода или скорости потока жидких и газообразных сред и может быть использовано в химической, сельскохоз йственной,; пищевой , гидрометаллургйческой н других отрасл х промышленности. Известны импульсные одноканальаые ульт развуковые расходомеры, содержащие генератор импульсов, акустический преобразователь с двум  пьезоэлементами, два идентичных приемных тракта с разв зывающими эле ментами, широкополосными усилител ми, вре менными селекторами, формировател ми ко ротких импульсов, преобразователь временных интервалов 1,2 . Однако они имеют невысокую точность измерений. Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому  вл етс  импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь временных инте валов, генератор импульсов, акустический преобразователь с двум  пьезоэлементами, включенными каждый в один из идентичных приемных трактов, содержащих последовател но соединенные разв зывающий элемент, один из входов которого соединен с выходом генератора импульсов, широкополосный усилитель , временной селектор и формирователь коротких импульсов 3J . Недостатком известного устройства  вл етс  наличие систематических погрешностей за счет преобразовател  временных интервалов , например, нелинейности нечетной работы при преобразовании малых временных интервалов, соответствующих малым скорост м потока и невысока  точность измерений. Цель изобретени  - устранение систематических погрешностей преобразовател  временных интервалов и повышени  точности кз мерений. Указанна  цель достигаетс  тем, что расходомер снабжен включенным в один из приемных трактов элементом задержки и преобразователем напр жение-частота с выходом , соединенным со входом генератора импульсов , к одному из вь1ХодоБ которого подключен частотомер, а к другому - задерживающее устройство, своими выходами через селекторы и формирователи двух приемных

трактов соединенное со входами формнрова- теЛ  интервальных импульсов, выход которого прд14лючен через преобразователь временных интервалов и введенный в устройство интегрирующий каскад к входу преобразовател - напр жение - частота.

На фиг. 1 приведена структурна , cxetjia предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма сигналов Б различных узлах схемы устройства.

Импульсный однокана ьный ультразвуковой расходомер содержит акустический преобразователь 1 с приемо-передаюшими пьезоэлементами 2 и 3, к которым через разв зываюшие элементы 4 и 5 подключен ждущий генератор 6 импульсов. Каждый из приемных трактов содержит последовательно включенные разв зьюаюшие элементы 4 и 5 широкополосные ус}шнтели 7 и 8, временные селекторы 9 и 10, формирователи 11 и 12 коротких импульсов, св заЕ1ными с двум  разными входами быстродействующего формировател .. 13 интервальных импульсов, который своим выходом св зан со входом нсду ,Вдегэ генератора 6 импульсов через после- довательно включенные преобразователь 14 временных интервалов в напр жение, интегрирующий каскад 15, преобразователь 16 напр жение-частота.Один из выходов ждушего генератора 6 подключен к частотомеру 17 и через задерживающее устройство 18к дополнительным входам временных селекторов 9 и 10, причем в один из трактов включен элемент 19 задержки.

Устройствэ работает следующим образом, Ждущий генератор 6 импульсов запускаетс  сигналом с выхода преобразовател  16 напр жение-частота и вырабатывает короткие запускающие импульсы (см. фиг. 2а), кторые через разв зывающие элементы 4 и 5 возбуждают приемо-передающие пьезопреобразователи 2 и 3. Период возбунаденн  пьезопреобразователей дл  разных режимов работы устройства в два -три раза больще времени действи  реверберационноб помехи, что обеспечивает помехоустойчивость работы устройства.

Акустический сиг-нал проходит в разных направлени х контролируемую среду, имеющую опреде/генную скорость потока; затем преобразуетс  каждым из пьезоэлементов 2 и 3 в электрические сигналы (см. фиг. 2 б, в ), которые через соответствук шие разв зывающие элементы 4 и 5 подаютс  на входы широкополосных усилителей 7 и 8.

Сигнал против потока среды аоаопнктепьно задерживаетс  высокхгтабидьаым элементом 19 задержки 2 3 мкс, что необходимо дл  обеспечени  исходного режима работы устройства при нулевом потоке среды

С выхода -широкополосных усилителей 7 и 8 сигналы подаютс  на формирователи 11 и 12 коротких импульсов через временные селекторы 9 и 10, которые запускаютс  от ждущего генератора 6 импульсов через задерживающее устройство 18 и назначением которых  вл етс  зашита схемы измерений от действи  реверберационных и электромагнитных сигналов, что обеспечивает помехозащищенность устройства в делом.

С формирователей 11 и 12 короткие импульсы поступают на быстродействующий формирователь 13 интервальных импульсов, который вырабатывает нормированный по амплитуде импульс с длительностью tT,

н равной

г..-г +tr,

(1)

-величина временной задержки

где сигнала элементом 19 задержки;

/

tr

-разность времени распространени  ультразвуковых сигналов против поток среды и по ее потоку.

Интервальные импульсы с быстродействующего формировател  13 подаютс  на преобразователь 14 временных интервалов в напр жение, который на своем Щз1ходе обеспечивает напр жение ILo (см, фиг. 2), одновременно пропорциональное длительности С и частоте F повторени  импульсов , т.е.

С2)

UO-K

где К - коэффициент пропорциональности. Величина данного напр жени  через интегрирующий каскад 15 управл ет преобразоватедем 16 напр жени  в частоту, который , в свою очередь, запускает ждущий генератор 6 импульсов.

При изменении, например увеличении, скрости потока среды увеличива ;тс  длительность интервального импульса Г. , который вызывает увеличение напр жени  UQ на выходе преобразовател  14. Незначитель .ному увеличению Ug соответстйует значительное уменьшение частоты F преобразовател  15 напр жение-частота. Уменьшение частоты Р зондирующих импульсов, в свою очередь, вызывает по цепи обратной св зи уменьшение UQ .

Таким образом, в устройстве дл  измерений скорости потока устанавливаетс  четкое равновесие, критерием которого  вл етс . и„- -constИсход  из этого н на основании выражени  (2), длительность интервального импульс  в,предложенном устройстве обратно пропорциональна частоте повторени  импульсов.

Таким образом, преобразователь 14 вре- менных инт.ервалов в напр жение работает строго, определенное врем  за любые достаточно большие, но равные промежутки времени при разных скорост х потока ., и напр жение на его выходе  вл етс  посто нкой величиной. Этим устран ютс  систематические погрешности преобразовател  временного интервала, например нелинейность , увеличиваетс  четкость работы за счет того, что нагрузочна  способность прв образовател  остаетс  посто нной,- Точность измерений повышаетс  также за счет того, что с одной стороны информаци  о скорости потока представл етс  в частном виде, а с другой стороны длительна  нестабильность работы преобразовател -16, не имеет никакого значени , так как устройство-автоматически -регулируетс  по цепи обратной св зи.

Claims (3)

1. Авторское свидетельство № ЗЗО346, Q 01 Т 1/66, 1970.

2.Патент США № 355899, С- О1 р 5/О 1974.

3.Авторское свидетельство № 21О4О4, Q 01 F 1/66, 1965.

иип а,

41 )

4w,

6)

%. S)

IJQ )

-

-Ь-.

Ал

Д