SU800652A1 - Ультразвуковой расходомер - Google Patents

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкох:тей.

Известны одноканальные ультразвуковые расходомеры, содержащие ультразвуковой преобразователь, генератор электрических импульсов, усилитель, коммутатор, умножитель частот,смеситель , частотомер, автогенератор с автоматической подстройкой частоты , амплитудный детектор ,интегрирующее устройство и выходное устройство 1 .

Недостатком этих расходомеров  вл етс  ограниченный диапазон применени  расходоме5 а вследствие того что при нелинейной зависимости емкости варикапов от напр жени  практически невозможно обеспечить посто нство коэффициента умножени  в широком диапазоне изменени  скорости звука, которое получаетс , например, при переходе с одной контролируемой среды на другую. Особенно сильно этот недостаток ощутим при больших коэффициентах умножени , которые необходимо иметь при измерении расхода в трубоп1зоводах большого диаметра , когда приращение разностной

частоты от расхода сильно уменьшаетс .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь с двум  пьезо- . элементами, соединенными через переключатель с генератором импульсов и усилителем, выход которого соединен со входом генератора импульсов, кварцевый генератор, выход которого соединен с электронным переключателем , управл ющим входом реверсивного счетчика и запоминающим устройством , вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход соединен со входом выходного преобразовател  2.

Недостатками этого устройства  вл ютс  низка  чувствительность и недостаточно высока  точность измерений .

Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства и точности измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в ультразвуковой расходомер введены след щий генератор с автоподстройкой частоты, делитель частоты элемент сравнени  и детектор,причем

элемент сравнени  одним входом соединен с генератором импульсов, а вторым - с выходом делител  частоты вход которого соединен с выходом след щего генератора, подключенного ко входу реверсивного счетчика и выходу детектора, вход которого под .ключен к выходу элемента сравнени .

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого расходомера.

Расходомер содержит преобразователь 1 с двум  пьезоэлементами 2 и 3, генератор 4 импульсов, усилитель 5, переключатель б направлени  излучени , кварцевый генератор 7,элмент 8 сравнени , делитель 9 частоты , след щий генератор 10, детектор 11/ реверсивный счетчик 12,, запоминающее устройство 13 и выходной преобразователь 14.

Предлагаемый расходомер работает следующим образом.

При синхронизации генератора 4 импульсов сигналами, прин тыми с преобразовател  1, в-электронноакустической цепи, состо щей из преобразовател  1 с пьезоэлементами 2 и 3, гейератор 4 импульсов, усилител  5 и переключател  6,устанавливаетс  частота следовани  импульсов котора  при излучении по потоку жидкости равн етс  , а при излучении против потока - . f-v Импульсы с частотой следовани  и поочередно поступают на один из входов элементов 8 сравнени , на второй , вход которого подаетс  сигнал со след щего генератора 10 через дискретный делитель частоты 9, с коэффициентом делени  М.

В результате сравнени  сигналов двух отличающихс  частот - сигнала с усилител  5 с частотой следовани  f.y (или f-v) и сигнала с выхода делител  9 с частотой, равной частоте генератора,поделенной М раз, получаетс  напр жение разбаланса, которое после детектировани  детектором 11 используетс  дл  управлени , частотой след щего генератора 10 и его частота становитс  равной тпри излучении по потоку или при излучении против потока. Сигналы со след щего генератора с частотами и поочередно поступают на реверсивный счетчик 12, в котором осуществл етс  выделение разности количеств импульсов

M()(T-t«)

AN

4-V

где Т - длительность такта;

to - длительность импульса запирани  входа счетчика. Дл  передачи на выход устройства непрерывной информации о расходе служит запоминающее устройство 13, в котором полученное в виде кода

количество импульсо U.N хранитс  в течение рабочего цикла реверсив ного счетчика 12. Выходной преобразователь 14 служит дл  преобраз р-. вани  кода в унифицированный выходной сигнал

вЫХ BblX 4-v -v) (т-to) .

и.

к.

с учетом известных выражений дл  и f-v

Cj-Vcosct .

«-V

С - VcoscL

f-v

71

15

где С - скорость звука в неподвижной жидкости;

V - средн   скорость потока жидкости;

Е - рассто ние между пьезоэлементами;

cL - угол между направлением ультразвукового луча и осью трубопровода. Получаем окончательно

и 2M(T-to)- K bix-cos d.

V

Bbtlk

е

В св зи с тем, что коэффициент делени  М делител  частоты может выбиратьс  независимо от диапазона измерени  скорости звука в жидкости, его величина может быть достаточно

большой (м 100), чтобы обеспечить высокую разрешающую способность и точность расходомера.Кроме того, при изменении в широких пределах скорости звука в жидкости, например, при переходе с одной контролируемой среды на другую, коэффициент М остаетс  неизменным и не требует подстройки.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   45

   Ультразвуковой расходомер,содержащий преобразователь с двум  пьезоэлементами , соединенными через переключатель с генератором импульсов и усилителем, выход которого соединен со входом генератора импульсов, кварцевый генератор, выхоД которого соединен с переключателем, управл ющим входом реверсивного счетчика и

   запоминающим устройством, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход соединен со входом выходного преобразовател , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что,

   с целью повышени  чувствительности устройства и точности измерений, в .него введены след щий генератор с автоподстройкой частоты, делитель частоты, элемент сравнени  и детектор , причем элемент сравнени 

   одним входом соединен с генератором импульсов, а вторым - с выходом делител  частоты, вх.ад которого соединен с выходом след щего генератора, подключенного ко входу реверсивного счетчика и выходу детектора, вход которого подключен к выходу элемента сравнени .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертиза

   1, Авторское свидетельство CCCl 248269, кл. G 01 F 1/66, 1969.
2. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2436494/10, кл. G 01 F 1/66, 1977.