SU777438A1 - Automatic ultrasonic flowmeter - Google Patents
Automatic ultrasonic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- SU777438A1 SU777438A1 SU782617534A SU2617534A SU777438A1 SU 777438 A1 SU777438 A1 SU 777438A1 SU 782617534 A SU782617534 A SU 782617534A SU 2617534 A SU2617534 A SU 2617534A SU 777438 A1 SU777438 A1 SU 777438A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- pulse
- trigger
- input
- discriminator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
ход - к опорным входам фазометра и временного дискриминатора, сигнальный вход фазометра соединен с выходом коммутатора , управл ющий вход временного дискриминатора подключен к п тому выходу блока управлени , а выходы временного, дискриминатора подключены к единичному входу одного триггера и через инвертор к нулевому входу другого триггера, вторые входы двух триггеров соединены с шестым выходом блока управлени , а выходы двух триггеров и фазометра подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входами двух ключей.move to the reference inputs of the phase meter and temporary discriminator, the signal input of the phase meter is connected to the switch output, the control input of the temporary discriminator is connected to the fifth output of the control unit, and the outputs of the time discriminator are connected to the single input of one trigger and through an inverter to the zero input of another trigger , the second inputs of two triggers are connected to the sixth output of the control unit, and the outputs of two triggers and a phase meter are connected to the inputs of an adder, the output of which is connected to the inputs of two keys.
На фиг. 1 изображена структурна схема автоматического ультразвукового расходомера; на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений на отдельных узлах схемы; на фиг. 3 - временные диаграммы напр жений на пьезоэлементах и статические характеристики фазометра, временного дискриминатора и сумматюра.FIG. 1 shows a structural diagram of an automatic ultrasonic flow meter; in fig. 2 - time diagrams of voltages at individual nodes of the circuit; in fig. 3 shows time diagrams of voltages on piezoelements and static characteristics of a phase meter, time discriminator, and summator.
Автоматический ультразвуковой расходомер содержит два установленных на трубопроводе / пьезоэлемента 2 и 3, соединенных с коммутатором 4, включающим, например, две пары последовательно соединенных ключей 5, 6 и 7, 8 с подключением выхода ключа 5 к пьезоэлементу 2, а выхода ключа 7 к пьезоэлементу 3, генератор ударного возбуждени 9, выход которого соединен с входами ключей 5 и 7, блок управлени 10, состо щий, например, из двух ключей // и /2 и последовательно соединенных распределител импульсов 13, вход которого подключен к выхода1м ключей // и 12, и триггера 14, дополнительный ключ 15, включенный на выходе генератора ударного возбуждени 9, фазометр 16 и временной дискриминатор /7, сигнальные входы которых подключены ж выходам ключей 6 и 8, а опорные входы - к выходу дополнительного ключа 15, выход фазометра соединен с одним из входов сумматора 18, а выходы временного дискриминатора 17 соединены с входом инвертора 19 и единичным входом триггера 20, выход инвертора 19 подключен к нулевому входу триггера 2-1, выход которого, так же как и выход триггера 20, подключен к входу сумматора 18, две цепи, состо щие из последовательно соединенных ключа 22 и управл емого генератора 23, а также ключа 24 и управ емого генератора 25, которые включены на выходе сумматора 18, выходы управл емых генераторов 23 и 25 подключены к входам частотомера 25 и ключей // и 12 блока управлени 10. Выход «а блока упавлени 10 подключен к управл ющим входам ключей 5, 8, 12 и 22, выход «Ь - управл ющимвходамключей 6,7, 11 и 24, ЫХ10Д «-С - к входу генератора ударного озбуждени 9, выхрд «d - к управл ющему входу ключа 15, вых:од «е - к упавл ющему входу временного дискриминатора 17 и выход «f - к нулевому входу триггера 20 и единичному входу триггера 21.Automatic ultrasonic flow meter contains two installed on the pipeline / piezoelectric element 2 and 3 connected to the switch 4, including, for example, two pairs of serially connected keys 5, 6 and 7, 8 with connecting the output of the key 5 to the piezoelectric element 2, and the output of the key 7 to the piezoelectric element 3, the shock excitation generator 9, the output of which is connected to the inputs of the keys 5 and 7, the control unit 10, consisting, for example, of two keys // and / 2 and serially connected pulse distributor 13, whose input is connected to the output 1m of the keys // and 12, and tr the gage 14, the additional switch 15 turned on at the output of the shock excitation generator 9, the phase meter 16 and the time discriminator / 7, the signal inputs of which are connected to the outputs of the keys 6 and 8, and the reference inputs to the output of the additional switch 15, are connected to the output of the phase meter the inputs of the adder 18, and the outputs of the time discriminator 17 are connected to the input of the inverter 19 and the single input of the trigger 20, the output of the inverter 19 is connected to the zero input of the trigger 2-1, the output of which, like the output of the trigger 20, is connected to the input of the adder 18, two chain consisting u E from the series-connected key 22 and the controlled generator 23, as well as the key 24 and the controlled generator 25, which are connected at the output of the adder 18, the outputs of the controlled generator 23 and 25 are connected to the inputs of the frequency meter 25 and the keys // and 12 of the control unit 10 The output "a of the control unit 10 is connected to the control inputs of the keys 5, 8, 12 and 22, the output" b - control inputs of the keys 6,7, 11 and 24, NX10D "-C - to the input of the generator of shock excitation 9, output" d - to the control input of the key 15, outputs: one "e - to the control input of the temporary discriminator 17 and the output" f - to zero vomu Valid Trigger 20 and trigger unit 21 entry.
Автоматический ультразвуковой расходомер работает следующим образом.Automatic ultrasonic flow meter works as follows.
При изменении скорости потока V (см. фиг. 2) происходит, например, увеличение скорости ультразвука по потоку С+ Vcosa и уменьшение против потокаWhen the flow rate V changes (see Fig. 2), for example, an increase in the ultrasound velocity along the C + Vcosa stream and a decrease against the flow occurs.
С-Vcosa, где С - скорость ультразвука в неподвижной среде, а - угол между векторами С и V. Измерение расхода (скорости V) предлагаемым устройством осуществл етс в два такта. В одном такте происходит измерение и преобразование в частоту скорости ультразвука по потоку, а в другом такте - измерение и преобразование в частоту скорости ультразвука против потока, разность указанных частот пропорциональна измер емой величине скорости потока V.C-Vcosa, where C is the speed of ultrasound in a stationary medium, and is the angle between vectors C and V. The proposed device is used to measure the flow rate (velocity V) in two cycles. In one cycle, the ultrasonic velocity along the flow is measured and converted, and in the other cycle the ultrasonic velocity is measured and converted into the frequency, the difference between the indicated frequencies is proportional to the measured value of the velocity of flow V.
Пусть триггер il4 блока управлени 10 находитс в таком состо нии, что напр жением Ui(a) (см.фиг. 2) с выхода «а открыты ключи 5 и 5 коммутатора 4 и ключи 22 12 на входе и выходе управл емо го генератора 23. Выходным сигналом «Ъ триггера 14 ключи 6, 7, 24 и :11 заперты. Таким образом, след ща автоматическа Let the trigger il4 of the control unit 10 is in such a state that the voltage Ui (a) (see Fig. 2) from the output opens keys 5 and 5 of the switch 4 and the keys 22 12 at the input and output of the controlled generator 23 The output signal "b trigger 14 keys 6, 7, 24 and: 11 are locked. Thus, the following automatic
система подключена дл измерени скорости ультразвука по потоку. Импульсы /2з управл емого генератора 23, осуществл ющие коммутацию выходов блока управлени W через ключ 12, поступают на входThe system is connected to measure the speed of ultrasound downstream. The pulses / 2h of the controlled generator 23, which carry out the switching of the outputs of the control unit W through the switch 12, are fed to the input
распределител импульсов 13. Допустим, что максимальное количество импульсов в этом такте равно семи. Указанное количество импульсов выбрано исход из конструкции акустической части расходомераpulse distributor 13. Suppose that the maximum number of pulses in this cycle is seven. The specified number of pulses is selected based on the design of the acoustic part of the flow meter
и акустических свойств среды (чем меньще затухание ультразвука в среде, тем большее количество импульсов).and acoustic properties of the medium (the smaller the attenuation of ultrasound in the medium, the greater the number of pulses).
При поступлении на вход распределител импульсов 13 второго импульса на его выходе «с возникает импульс, возбуждающий генератор ударного возбуждени 9, формируетс импульс напр жени f/g, заполненный высокочастотным напр жением,When a second pulse arrives at the input of the pulse distributor 13, a pulse arises at its output, c, the excitation generator of shock excitation 9, a voltage pulse f / g is formed, filled with high-frequency voltage
фаза которого Жестко св зана с передним фронтом импульса. Одновременно с этим с выхода «е распределител импульсов 13 поступает импульс (e), который подготавливает к работе временной дискриминатор 17. Высокочастотный импульс генератора ударного возбуждени 9 через ключ 5 коммутатора 4 поступает на пьезоэлемент 2 в виде напр жени U, который излучает в среду ультразвуковой импульс, проход щийthe phase of which is rigidly connected with the leading edge of the pulse. At the same time, a pulse (e) comes from the output of the pulse distributor 13, which prepares the time discriminator 17. The high-frequency pulse of the shock excitation generator 9 through the switch 5 of the switch 4 enters the piezoelectric element 2 in the form of a voltage U, which emits an ultrasonic medium impulse passing
через поток среды под углом а. Импульс принимаетс пьезоэлементом 3 через про/through the flow of the medium at an angle a. The pulse is received by the piezoelectric element 3 through pro /
-, где / - расмежуток времени- where / is the time lag
C + Fcos а сто ние между пьезоэлементами 2 и 5. Импульс напр жени f/з с пьезоэлемента 3C + Fcos and the standing between piezoelectric elements 2 and 5. Pulse voltage f / 3 from piezoelectric element 3
5five
через ключ 8 подаетс на сигнальные входы фазометра 16 и временного дискриминатора /7. Третьим импульсом управл емого генератора 23 формируетс с выхода «d распределит(гл импульсов 13 импульс напр жени Uiz(d), который открывает ключ 15. При этом одновременно по сигналу сthrough the key 8 is applied to the signal inputs of the phase meter 16 and the time discriminator / 7. The third impulse of the controlled generator 23 is formed from the output "d will distribute (with the pulses of 13 the voltage pulse Uiz (d), which opens the key 15. At the same time, the signal c
выхода «с распределител импульсов 13 генератор ударного возбуждени 9 формирует второй высокочастотный импульс f/g, поступающий через открытый ключ 15 на, опорные входы фазометра /5 ,и временного дискриминатора 17. На фазометре 16 происходит преобразование временного сдвига Дт (ом. фиг. 3, а) между высокочастотными колебани ми, заполн ющими сигнальный и опорный импульсы, в напр жение /le в соответствии со статической характеристикой фазометра 16 (Air), приведенной на фиг. 3, б. Статическа характеристика фазометра 16 имеет неоднозначность, котора корректируетс с помощью временного дискриминатора 17, инвертора 1 и триггеров 20 и 21. Во временном дискриминаторе ./7 осуществл етс преобразование сдвига вре ,-мени Дт в импульс напр жени f/iy, ампли-туда которого в соответствии с его статической характеристикой (см. фиг. 3, б) пропорциональна Дт, по вл ющийс на первомthe output from the pulse distributor 13, the shock excitation generator 9 generates a second high-frequency pulse f / g, coming through the open key 15 on, the reference inputs of the phase meter / 5, and the time discriminator 17. On the phase meter 16, the time shift is transformed Dt (om. Fig. 3 , a) between high-frequency oscillations, which fill the signal and reference pulses, at a voltage / le in accordance with the static characteristic of the phase meter 16 (Air) shown in FIG. 3, b. The static characteristic of the phase meter 16 has ambiguity, which is corrected by the time discriminator 17, inverter 1, and flip-flops 20 and 21. The temporal discriminator ./7 converts the time shift, -dt to pulse voltage f / iy, the amplitude of which in accordance with its static characteristic (see Fig. 3, b) is proportional to Dt, appearing on the first
или втором выходе временного дискриминатора 17 в зависимости от пол рности. Импульс Un положительной пол рности с первого выхода временного дискриминатох .ра 17 поступает на единичный вход триггера 20, что переводит его в другое устойчивое состо ние, и в результате формируетс передний фронт импульса f/2o. Если импульс Un отрицательной пол рности, то со второго выхода временного дискриминатора 17 импульс f/17 поступает - на нулевой вход триггера 21 через инвертор 19. Совме-. щенна релейна характеристика триггера 20 и триггера 21 с инвертором 19 привёде-на на фиг. 3, в. Дл стыковки характеристик фазометра 16 (см. фиг. 3, б) и релейной or the second output of the temporary discriminator 17, depending on the polarity. The positive pulse Un from the first output of the temporary discriminator P17 enters the single input of the trigger 20, which translates it into another steady state, and as a result the leading edge of the pulse f / 2o is formed. If the pulse is Un of negative polarity, then from the second output of the temporary discriminator 17, the pulse f / 17 is sent to the zero input of the trigger 21 via the inverter 19. Together. The puppy relay characteristic of the trigger 20 and the trigger 21 with an inverter 19 is illustrated in FIG. 3, c. To dock the characteristics of the phase meter 16 (see Fig. 3, b) and the relay
- необходимо, чтобы порог срабатывани триггера 20 или 21 был меньшим, чем максимальный выходной сигнал f/ie фазометра 16. Сигналы с фазометра 16 и триггера .20 (или 2.1) поступают на сумматор 18. Зависимость выходного сигнала сумматора- it is necessary that the trigger threshold of 20 or 21 is smaller than the maximum output signal f / ie of the phase meter 16. Signals from the phase meter 16 and the trigger .20 (or 2.1) are fed to the adder 18. The dependence of the output signal of the adder
-от входной величина Дт (см. фиг. 3, г) не имеют неоднозначности. Выходной сигнал сумматора 18 через ключ 22 осуществл ет сначала грубую подстройку периода следовани импульсов управл емого генератора 23 в сторону уменьшени выходного сигна-ла временного дискриминатора 17 до величины порога срабатывани триггера 20 (или 21), а затем производитс точна подстройка управл емого генератора таким образом , чтобы уменьшить выходной сигнал фа-зометра .до нул . В результате в первом такте измерени перепад следовани имnv .TlbfTiR лХпп тчлармпгп грнрп тлп 9.9 Т/ч- from the input value Dt (see Fig. 3, d) do not have ambiguity. The output signal of the adder 18 through the switch 22 performs first a coarse adjustment of the pulse-following period of the controlled generator 23 in the direction of reducing the output signal of the time discriminator 17 to the trigger threshold 20 (or 21), and then fine tuning of the controlled generator is performed in this way to reduce the output signal of the phase meter. down to zero. As a result, in the first step of measurement, the difference of the following imnv .TlbfTiR lHpp tchlarmpg uahrp tlp 9.9 T / h
становитс равным времен распространени ультразвукового импульса по потокуbecomes equal to the propagation time of the ultrasonic pulse downstream
., а частота следовани этих имС + У-cosa., and the frequency of these IMC + V-cosa
пульсов равнаpulses equal to
С + V-COSa. With + V-COSa.
F,, F ,,
Т,,T ,,
При поступлении на вход распределител импульсов 13 седьмого импульса управл емого генератора 25 триггер 20 импульсом с выходаф устанавливаетс в исходное состо ние и формируетс задний фронт импульса Uzo, а триггер 14 иереходит в другое устойчивое состо ние. При этом элементы расходомера переключаютс в режим работы с преобразованием скоростиWhen the pulse distributor 13 arrives at the input of the seventh pulse of the controlled generator 25, the trigger 20 is reset with the output pulse and the trailing edge of the pulse Uzo is formed, and the trigger 14 returns to another steady state. In this case, the elements of the flow meter are switched to the mode of conversion speed
ультразвука против потока С-У - cqsa в частоту импульсов управл емого генератора 25.ultrasound versus C – V flow - cqsa per pulse frequency of controlled oscillator 25.
Работа устройства во втором такте измерени происходит аналогично первому.The operation of the device in the second measurement cycle is similar to the first.
В результате во втором такте измерени происходит точна подстройка периода следовани импульсов управл емого генератора 25 Т25, который станрвитс р авным времени распространени ультразвуковых импульсов против потока ,--,-,---, а частоО - V COS ЛAs a result, in the second measurement cycle, there is an accurate adjustment of the pulse follow-up period of the controlled generator 25 T25, which determines the correct propagation time of the ultrasonic pulses against the flow, -, -, ---, and often - V COS L
та следовани импульсов равнаthe following pulse is
С - У-cos C - Y-cos
1one
, /, /
Г,.G ,.
Частотомер 26 измер ет разность частот импульсов на выходах управл емых генераторов 23 и 25, значение которой пропор40 ционально скорости потока среды.Frequency meter 26 measures the difference between the frequency of the pulses at the outputs of controlled oscillators 23 and 25, the value of which is proportional to the velocity of the medium.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782617534A SU777438A1 (en) | 1978-05-19 | 1978-05-19 | Automatic ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782617534A SU777438A1 (en) | 1978-05-19 | 1978-05-19 | Automatic ultrasonic flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU777438A1 true SU777438A1 (en) | 1980-11-07 |
Family
ID=20765451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782617534A SU777438A1 (en) | 1978-05-19 | 1978-05-19 | Automatic ultrasonic flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU777438A1 (en) |
-
1978
- 1978-05-19 SU SU782617534A patent/SU777438A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1157935A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
US2831348A (en) | Apparatus for suppressing undesirable modes in ultrasonic flowmeters | |
US4557148A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
US4384491A (en) | Analog ultrasonic flowmeter | |
US3653259A (en) | Ultrasonic flowmeter systems | |
US3727454A (en) | Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids | |
US4616510A (en) | Fluid velocity measuring method and apparatus | |
SU777438A1 (en) | Automatic ultrasonic flowmeter | |
US4611496A (en) | Ultrasonic flow meter | |
US4345479A (en) | Flowmeter system with synchronous clock for generation of timing signals | |
US4542656A (en) | Fluid flow monitoring | |
US4203322A (en) | Apparatus for the ultrasonic measurement of the flow velocity of fluent media | |
US4372168A (en) | Flowmeter | |
US4321835A (en) | Apparatus for measuring the flow velocity of a fluid | |
SU1530915A2 (en) | Automatic ultrasonic flow meter | |
US4312239A (en) | Method and apparatus for ultrasonic measurement of the rate of flow | |
GB2131173A (en) | Fluid flow monitoring | |
EP0250660B1 (en) | Fluid velocity measuring method and apparatus | |
SU767523A1 (en) | Method for measuring flow rate | |
JP2821665B2 (en) | Phase-locked loop and phase-locked ultrasonic flowmeter | |
SU1111031A1 (en) | Resonance-type level indicator | |
SU864011A1 (en) | Ultrasonic time-frequency flowmeter | |
SU1411590A1 (en) | Device for measuring increment in velocity of ultrasound propagation | |
SU1583752A1 (en) | Meter of sound speed | |
SU1059432A2 (en) | Ultrasonic flowmeter |