SU735923A1 - Ультразвуковой расходомер - Google Patents

Description

.-..

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю ультразвуковым методом .и может быть использовано в системах измерени  скорости потока..

Известен ультразвуковой расходомер, содержащий несколько пар излучательприемник ультразвуковых колебаний , расположенных в плоскости,пересекающей контролируемый поток, на одинаковых рассто ни х друг от друга (i.

Недостатками расходомера   вл ютс  невысока  точность измерени  вследствие того, что преобразователи установлены непосредственно в потоке и создают повышенную турбулентность в зоне зондировани  ультразвуком, а также недостаточное быстродействие измерени  и сложность схемы расходомера, что обусловлено тем, что пары преобразователей посредством усилителей соединены после- .довательно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ультраовуковой расходомер, содержащий ульт

развуковой излучающий пьезопреобрайователь с двухлучёвой диаграммой направленности , два расположенных на противоположной от излучающего пьёзопр образовател  стенке трубопровода ультразвуковых приемных пьезопреобразовател , схему измерени  с возбуждающим генератором , подключенным к ультразвуковому излучающему пьезопреобразователю, и индикатсфом 2|.

to

Недостатком этого измерител   вл етс  узкий частотный диапазон преобразователей с двухлучёвой диграммой направленности , исключает возможность работы в импульсйом режиме, который

15 позвол ет реализовать высокую точность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Дл  этого в п эедлагаемсим устройстве

X ультразвуковые пьезопреобразователи расположены по углам пр моугольного треугопьнШса и вьтолнены в виде пол ризованных по длине пьезоэлектрических

стержней с -нанесеш1ыми на торцовую и боковую поверхности токопровод щими электродами, причем боковые электроды йёЛучакэщего и одного из приемньХ пьезопреобразователей , расположенн ых в острых углах пр моугольного треугольника, выполнень под углом к торцовым актив . ным поверхност м пьезоэлектрических стержней и параллельно друг другу, а боковой электрод другого приемного пьезопреобразовател  выполнен параллельно торцовой активной поверхности пьезоэлектрического стержн , в схемуизмерени  введены два формировател  временных интервалов, блок пам ти временных иигервалов, функциональный преобразователь , блок разностного интервала времени и решающее устройство, причем к первым входам двух формирователей временных интервал6в подключены соответственно первый и второй ультразвуковые приемные пьезопреобразователи, а ко вторым входам - выход возбуждающего генератора , выход первого формировател  временных интервалов соединен с первым входом блока пам ти временных интервалов , вторым входом подключённым к выходу второго формировател  временных интервалов, который также соединен с входом функционального преобразовател , выход блока пам ти временных интервалов соединен с одним из входов блока разностного интервала времени, другой

вход которого подключен к выходу функционального преобразовател  и с первым вводом рещаюшего устройства, второй вход которого соединен с выходом блока разностного интервала времени, третий вход решающего устройства соединен с выходом второго формировател  временных интервалов, а выход решающего устройства подключен к индикатору.

На чертеже представлена структурна  схема расходомера.

Ультразвуковой расходомер расположенньге на стенке трубопровода 1 ультразвуковой излучающий пьезопрёобразователь 2 с двухлучевой диаграммой направленности и двй ульт 1азв уковых приемных пьезопреобразовател  3 и 4, один из которых (пьезопреобразователь З) имеет однолучевую диаграмму направленности , а другой {пьезопреобразователь 4)- двухлучевую. Ультразвуковые пьеаопреобразователи 2,3 и 4 расположены в держател х 5 по углам пр моугольного треугольника 6 и выполненнь в виде Пбл ризбванных по длине пьёзОЭ;геКтрических стержней с нанесенными на торцовую и боковую поверхности токопровод щими электродами 7. Причем боковые электроды пьезопреобразователей 2 и 4 выполнены под углом к торцовым активным поверхност м и параллельно друг другу, а боковой электрод пьезопреобразовател  3 выполнен параллельно торцовой активной поверхности.

, Блок измерени  содержит возбуждающий генератор 8, подключенный к излучающему пьезопреобразователю 2 и два формировател  временных интервалов 9 и 10. К первым входам последних подключены соответственно первый 3 и второй 4 приемные пьезопреобразователи, ко вторым входам - выход возбуждающего генератора 8. Выход первого формировател  временных интервалов 9 соединен с первьгм входом блока пам ти временных интервалов 11, вторым входом подключенным к выходу второго формировател  временных интервалов 10, . который также соединен с входом функционального преобразовател  12, выход

блока пам ти временных интервалов 11

соединен с одним из входов блока разностного интервала времени 13, другой

вход которого подключен к выходу функционального преобразовател  12, и с первым входом решающего устройства 14, второй вход которого соединен с выходов блока разностного интервала времени 13. Третий вход решающего устройства 14

соединен с выходом второго формировател  временных интервалов 10, а выход решающего устройства 14 подключен к индикатору 15.

Расходомер работает следующим об- разом .

Дл  пьезопреобразователей с неоднородным электрическим полем источниками ультразвука  вл ютс  торцова  и бокова  поверхности пьезоэлектрического стержн , на которых расположены электроды 7. Из-оа интерференции акустических сиг налов в стержне, вызываемой линейноизмен ющимс  рассто нием между плоскост ми электродов 7, диаграмма направленности такого пьезопреобразовател  имеет два максимума, первый, перпендикул рный к торцовой поверхности, второй под углом к торцовой поверхности пьезопреобразователей 2 и 4. Диаграмма направленности пьезопреобразовател  3,

Claims (1)

1. рабочие электроды 7 которого параллельны друг другу, имеет один максимум, перпендикул рный к торцовой поверхностиПодобные пьезопреобразователи обладают широкой полосой пропускани , что позвол ет реализовать импульсный режим рабо ты расходомера. При расположении пьезопреобразователей 2, 3 и 4 по углам пр моугольного треугольника скорость потока определ етс  формулой . , К У - рассто ние между пьезопреобразовател ми 2 и 3; (t г- рассто ние между пьезопреобразовател ми 2 и 4; оС - угол между вектором скорости потока и пр мой и ; С. - скорость ультразвука в среде. Схема расходомера реализует этот ал горитм. Импульсный генератор 8, работающий в автоколебательном режиме с периодом повторени  С , превышающим максималь но возможный интервал времени С. возбуждает излучающий преобразователь 2 двух лучевой диаграммой направленн ост и и .одновременно запускает формирователи 9 и 10. временных интервалов Ультразвуковой импульс проходит исследуемый поток и принимаетс  пьезоприемниками 3 и 4. Интервал времени С:, соответствует времени прохождени  акустическим сигналом рассто ни  И , а . времени прохождени  сигналом рассто ни  fi . Прин тый пьезопреглра- ;зовател ми 3 и 4 ультразвуковой сигна преобразуетс  в электрический и поступает соответственно на вторые входы формирователей 9 и 10 временных интервалов t;. На выходе формировател  9 образует с  импульс длительностью Ь , которьгй поступает на блок 11 пам ти временных интервалов tr , в котором запоминаетс  до окончани  импульса с выхода формиро вател  10. На выходе последнего образуетс  импульс с длительностью t , Который одновременно поступает на функциональный преобразователь 12 .%- Первый вход решающего усггройства 14, в котором запоминаетс  (аналогично блоку 11) до прихода импульса с выхода блока 11, и на второй вход блока пам ти 1J.. По окончании импульс длительностью С импульс длительностью 2 с выхода блока пам ти 11 поступает одновременно на решающее устройство 14 и блок разностного интервала времени 13, на второй вход которого поступает импульс с выхода функционального преобразовател  12 . При этом на выходе блока 13 образуетс  импульс с дгаггельностгью . который поступает на третий вход решающего устройства 14, который осуществл ет следующие операции: х t . ,. С tXiHa выходе решающего устройств&й6лучаетс  сигнал, соответст вующий CKqpocTH потока, ксиируетс  и поступает на индикатор 15. Формула изобретени  Ультразвуковой расходомер, содержащий ультразвуковой излучающий пьезопреобразователь с двухлучевой диаграммой направленности, два расположенных на 1ФОТИВОПОЛОЖНОЙ от излучающего пьезопреобразовател  стенке трубопровода ультразвуковых приемных преобразовател , и схему измерени  с возбуждающим генератором , подключенным к ультразвуковому излучающему пьезопреобразователю, и шздикатором, отличаю;щийс  тем, что, с целью повьщ1ени  точности , ультразвуковые пьезопреобразователи расположены по углам пр моугольного треугольника ивьшолнены в ввде пол ризованных по длине пьезоэлектрических стержней с нанесенными на торцовую и боковую поверхности токопровод щими электродами, причем боковые эаектроды излучающего и одного из приемiatbix пьезопреобразователей, расположенных в острых углах пр моугольного треугольника , вьшолнены под углом к торцовым активным поверхност м пьезоэлектрических стержней и параллельно друг ДРУГу, а боковой электрод другого приемного пьееопреобразовател  вьшолнен параллельно терцовой поверхности пьезоэлектрического стержн , в схему измерени  введены два формировател  временных интервалов, блок пам ти временных интервалов, функциональный преобразователь , блок разн(эстного интервала време1Ш и решающее устройство,, причем к первым входам двук формирователей временных интервалов подключены соответственно первый и второй ультразвуковые приемные пьезопреобразователи, а