SU717543A1 - Ультразвуковой расходомер - Google Patents

Description

t . Изобретение относитс  к иэмери:тельной технике и может быть испоЛ эовано дл  определени  расхода в .нефтепереработывающей, нефтехими ческой, химической и других отрасл х- , промышленности .;

Известен ультразвуковой расхог домер 1 содержащий одноканальный акустический преобразователь и схему измерени , включающую усилители , генератор, два одновибратора , умножитель частоты, расширитель интервалов времени и цифровой измеритель расширенных интервалов времени.

Недостатки известного расходомера обусловлены тей, что воэбуждеййе колебаний в синхрокольцах обеспечиваетс  за счет флуктуации напр зхёни  питани  или приема случайных акустических сигналов, вследствие чего срывы колебаний из-за внешних воздействий могут привести к остановке процесса измерени . В результате снижает;с  поме соустойчивость работы измерител .

Наиболее близким по техничесл«. сущности  вл етс  ультразвуковой расходомер 2, содерж&щий одно- . канальный акустический преобразователь , два пьезоэлемента которого соединены d выходами двух соответствующих генераторов зондирующих импуль сов и входами двух соответствующих

клзочей, выходы ключей через схему ИЛИ подключены к входу усилител фЬрмировател j выход которого через вторую схему .ИЛИ подключен к входу схемы управлений, сигнальный выход

О которой соединен с входами двух схем И,.а два управл ющих выхода кочорой соединены соответственно с другими входами двух схец И и управл ющими входами двух ключей, выходы двух схем И подключены к входам

соответствующих генераторов зондирующих импульсов и через схему выделени  разностной частоты - к частотомеру . 20 в этом расходомере таюхе низка помехоустойчивость работы из-за случайных срывов автоколебаний в синхрокольцах .

Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости работы расходомера .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что расходомер снабжен схемой автоматического запуска, содержащий

30 интегратор, два инвертора, автогенератор , три схемы ИЛИ-НЕ, три триггера, три схемы И-НЕ, п ть формирователей .импульсШ, сйгйалйзатЬр сбо  и одновибратор, причем .выход интегратора чере-з; первый инвертор подключен к управл ющему входу авто-, генератора и через первую схему ИЛИ-НЕ - к входу установки единицы . первоготриггера, -пр мой выход которого соединен с входом первой схемы И-НЕ, другой вход которой под-.

ключей к выходу автогенератора, вход установки нул  первого триггера подключен к выходу второй схе- мы ИЛИ-НЕ, один вход которой соеди- . . выходом первого формировател  импульсов7 а другой вход - с выходом второй, схемы Иг-НЕ, укоторой, бдин вход соединен с заходомпервой схемы И-НЕ и входом первбго- . формировател  импУЛьсов/ а дpSгoй .

вход подключен к выходу третьей .

схемы ИЛИ-НЕ, ВХОДЫ которой соеди- .

. нЬны с выходами fifoporo и третьего -формирователей импульсов, включенкых навыходах второго трйзггё а Г

.. входы триггера соединены с. входами соответствующих .генераторов зондйрую щих Импульсов, выход первой схемы И-НЕ через второй инвертор и четвертый формирователь импульсов, а также через первыйформирователь импульсов подключен к двум входам вто-.

рой схемы ИЛИ и нёпосредственно к входу сигнализатора.сбо , выход автогенератора соединен с вхйдом одновибратора, которого пвдключен к входу третьей схемы И-НЕ и; через третий инвертор, п тый формирователь импульсов, третий триггер подключен кдругому входу третьей схемы ИЛИ-НЕ, вход установки нул  третьего триггера соединен с входом установки нул  первого триггера, а выход третьей схемы И-НЕ. соединен . . с вторым входом первой схемы ИЛИ-НЕ..

На фиг. 1 предстайлена б.лрк-схе- , ма ультра3вукового расходомера; на

фйг. 2 - эпюры напр жени  на отдель ных узЛах схемы. Ультразвуковой расходомер содержит одноканал1 иый .акустй-ческий преобразователь 1, два пьезозлемёнта 1,1 и 1.2 KOtSpbTip соединены с выходами двух .етствую . цих-генераторов зондирующих импульсов 21 .1 и 2.2 и входами двух соответствующих ключей 3.1 и 3.2, выходы которых через схемы ИЛИ 4.1 и 4.2.и усилитель-формирователь 5 подключены к входу схемы управлени  6, сигнальный вйход которой соединен с входами двух схем И 7.1 и 7.2, а два управл ющих выхода которой соединенысоот . - ветственно с дру;-ими .входами двух

схем И 7.1 и 7.2 и управл ющими . ..входами двух ключей 3.1 и 3.2, вы- .- ходы двух схем И 7-. 1 и 7.2 подКлю к входам соответствующих гёне раторов зондйрумщих импульсов 2.1 ii

2.2 и через схему выделени  разностг ной частоты 8 - к частотомеру 9, а также схему автоматического запуска, содержащую интегратор 10, выход которого через первый инвертор 11.1 подключен к управл ющему входу авто-г генератора 12 и через первую схему ИЛИ-НЕ 13 - к входу установки .единицы первого триггера 14, пр мой выход которого соединен с входом

первой схемы И-НЕ.15, другой вход котОрой подключен к выходу автргенератОра 12;вход установки нул  первого

триггера 14 подключен к выходу второй схеььа ИЛИ-НЕ 16,. один вход которой

соединен с выходом первого формировател  импульсов 17, а другой вход с выходом второй схемы И-НЕ 18, у которой ОДИН вход соединен с выходом первой схемь И-НЕ 15 и входом перво-. гО формирова тел  17, а другой вход

подключен к выходу третьей схемы ИЛИ-НЕ 19, входы которой соединены с выходами второго 20 и третьего 21 формировател  импульсов, включенных на выходах второго триггера .22,

входы триггера соединены с входами сортветствующих генераторов зондирующих импульсов 2.1 и 2,2, выход первой схемы И-ЦЕ 15 через второй инвертор 11.2 и четвертый формирователь импульсов 23, а так се через первый формирователь импульсбв 17 подключен к двум. входам первой схемы ИЛИ 4,2 и непос-. редствённо - к входу сигнализатору сбо  24, выход автогенератора 12 соединен с входом одновибратора 25, выход которого подключен к входу , третьей схемы Й-НЕ 26 и через третий инвертор 11.3, п тый формирователь импульсов 27, третий триггер 28 подключен к другому входу третьей

схемы И-НЕ 26, вход установки нул  Третьего триггера 28 соединен с входом установки нул  первого триггера . 14 ,аЪыходтретьей схемы И-НЕ 26 соединен с вторым входом йервой

схемы ИЛИ-НЕ 13..

На фиг. 2 представлены эпюры напр жений на выходах еледук цих уэ- лов схемы: I - интегрирующей цепи 10 при включении расходомера П

автогенератора 12, Ж -схемы или-НЕ 4. 2 при запуске, И -триггера 14 j V- схемы И-НЕ 15, и - формирователь 17, ЧН - схе№1 ИЛИ-НЕ 16,Vji - одновибратора 25, lit- триггера 28, X - схе .мы И-НЕ 26.

РасхоДОМер работает следующим образом.

С момента подачи питани  на схему конденсатор интегрирующей цепи 10 начинает зар жатьс  до пороговогО значени  отпирани  твердотельных логических.схем. При этом через первую схему ИЛИ-НЕ 13 на входе установки..1 V триггера 14 в течении времени зар да конденсатора

будет дей ствовать логический О устанавливающий. на пр мом выходе триггера 14 и соответственно на входе схемы И-НЕ 15. .; После отпирани  инвертора 11.1 автогенератор 12 начинает работать , выдава  отрицательные импульсы с длительностью, меньшей ожидаемого значени  времени прохождени  сигнала по акустическому тракту (периода синхрокольца) и периодом, ме шим Полутора - двух периодов синхрокольца (см. фиг. 2, эпюра 2) . На входе установки i триггера 14 после окончани  зар да конденсатора будет иметьс  , не измен й ща  состо ние .триггера. Импульс автогенератора 12 в положительной пол рности подаетс  на второй вход схемы И-НЕ 15 и, поскольку на перво входе схемы имеетс  с выхода И-НЕ 15, в отрицательной пол рно ст этот импульс подаетс  на формирова тель импульсов 17, а после инверто ра 11.2 - на формирователь импульсов 23. Сформированные из передне1г и заднего фронтов короткие импул ьсы через схему ИЛИ 4.2, устройство управлени  б, схемы И 7.1 или 7.2 подаютс  на запуск генераторов зон дирующих импульсов 2.1 или 2.2 соо ветственно, в зависимости от того, по какому синхрокольцу разрешена в данный момент работа от устройст ва управлени  б. Импульс с генератора 2.1 или 2.2 возбуждает COOT-. ветствующий пьезоэлемент 1.1 или 1.2 ив измер емую среду излучае.тс  акутический сигнал. Спуст  некоторое малое врем  после прохо дени  первого импульса запуска устрой ство управлени  б переключает padходомер на работу по второму син хрокольцу и импульс запуска, сформированный из заднего фронта импуль са автогенератора 12, запускает другой генератор зондир5 щих импуль сов, импульс с которого возбужда- ет второй пьезоэлемент, и в измер емую среду излучаетс  встречный акустический сигнал.: Устройство управлени  6 снова переключает расходомер на работу по первому синхрокольцу. Второй импульс запуска после, формировате л  17 подаетс  на вход второй схемы ИЛИ-НЕ 16 и далее на вход установки нул  первого и второго триггеров 14 и 28 соответственно. Триггер 14 переключаетс , на входе схемы И-НЕ 15 устанавливаетс  0, запрещак ций прохождение импульсов с генератора 12.:, Весь промежуток времениот пер-; вого до второго импульсов запуска триггера на входе установки 14 имеетс  , что обеспечивает; втора  схемы И-НЕ 18, на одном .входе которой в это врем  имеетс  нулевой потенциал с выхода схемы И-НЕ 15. Это предотвращает ложное опрокидывание триггера 14 по входу установки нул  сразу после посылки первого зондирук цего импульса, когда в результате пролезани  зондирующего сигнала через закрытый ключ на вход усилител -формировател .  5 с последнего снимаетс  импульс, проход щий затем на второй вход схемы И-НЕ 18. При наличии разрешени  работы по первому синхрокольцу ключ 3.1 к моменту приема акустического сигнала с пьезоэлемента 1.2 открыт,и с выхода его через схему ИЛИ-НЕ 4.1 на усилитель-формирователь 5 поступает радиосигнал, который усиливаетс , формируетс  и передним фронтом импульса формировател  через схему ИЛИ 4.2, устройство управлени  6, схему И 7.1 вновь запускает генератор зондируквдйх импульсоб 2.1, возбуждакнций передан ций пьезоэлемент 1.1. После этого устройство управлени  б вновь переключает расходомер на работу уйсе по второму синхрокольцу, дл  которого пьезоэлемент 1.2  вл етс  передак дим, а пьезоэлемент 1.1 - приемным. ОдноврёМёйноГс йбейлкой нрврг о 36Wдирующего импульса импульс с входа генератора 2.1 (2.2) через триггер 22, формирователи .20, 21, схему ЙЛИ-НЕ 19 подаетс  на вход схемы И-НЁ 18 и далее через схему ИЛИ-НЕ 16 на вход установки триггера 14, подтвержда  О на входе И-НЕ 15. Следуккдие импульсы после усилител  формировател  5 также подтверждают на йходе И-НЕ 15. Таким образом, в обоих синхрокольцах устанавливаетс  автоциркул ци  импульсов. При наличии расхода контролируемой среды через пр еобразователь 1 частоты синхроколец отличны друг от друга. Исключение методов совпадени  импульсов встречных синхроколёц обеспечиваетс  устройством управлени  б, Одновибратор 25, запускаемый отццательнйм перепадом каждого импульса генератора 12, формирует отриательный импульс длительностью, ольшей, чем период синхрокольца, но меньшей, чем период автогенератоа 12 (см. 8, фиг. 2), который одаетс  на вход третьей схемы И-НЕ 26. Коротким импульсом на входе установки единицы третьего триггера 28, формируемым из переднего фронта каждого Импульса одновибратора 25 с помощью п того формировател  импульсов 27, инвертора 11.3, триггера 28 установливаетс  в на пр мом выходе, соединенном С вторым.входом схемы И-НЕ 26. ервый импульс, проход щий после Этого на вход установки риггера 28, вновь опрокидывает н.а пр мом выходе риггер в

- (эпюра 9, фйг. 2), Перекрыти  во времени положительных перепадов напр жений на йходах И-НЕ 26 в течгёмие всего, времени нормальной работы расходомера в результате, очевидно , не произойдет (см. эпюру 10, фиг. 2) . . УльтразвукбвЬйрасходойёр , работающий по .ОДНОМУ акустическому каналу одновременно по двум синхрокОльцам , останавливаетс  при срыве колебаний в любом из них. При этом импульсы с выхода усилител .формировател  5 больше не поступают и триггер 28 очерёдньйл кбрОткйм импульсом с бдновиёратора 25 уст анав .лйваетс  в j на пр мом выходе , и на выходе . схемы i Иг-НЕ 26 по вис  импульс, через схему ЙЛИ-НЕ 13 устанавливающий триггер 14 в Ч«на пр момвйхоДе , когда снова Шй|)еlaaefcflпрохождение импульса с генератора 12через схему И-НЕ 15 на формирование двух импульсов запуска синхроколец. В дальнейшем процессы в cxejvie происход т аналогично. Повторный запуск синхроколец рас годомёра будет автоматически сигналов по акг сгйчеркому тракту преоб разЬватё л  1,, йослё чего схема автоматического запуска ё новь отключа ётс  от расходомера. Таким образом, расходрмер автоматически запускаетс  при включении и при любомнарушении нормальных условий прохождени  сигналаПо акус тичёскому и электронному трактам, встречных синхроколец, чем обеспечиеаётсгй нёЩ1ёжйЬс ь фуйШйонйроНани  расхбДомера, . .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР ,W 395724, кл, G 01 F 1/66, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 479000, кл. G 01 F 1/66, 1972 (прототип)./ ..

&s

.CI JIUILJI

„Jlti JiiTt)

I

UL

ILJ