SU802791A1 - Способ запуска и восстановлени РАбОТы ульТРАзВуКОВОгО чАСТОТНО- иМпульСНОгО РАСХОдОМЕРА иуСТРОйСТВО дл ЕгО ОСущЕСТВлЕНи - Google Patents

Description

леаии работы расходомера. При этом возможно получение ложных результатов измерени  вследствие попадани  на вход амплитудного детектора сигналов помех.

Недостатком известных способов  вл етс  низка  помехозащищенность расходомеров, так как скнхрокольцо расходомера оказываетс  открытым все врем , и в случае ложного заinycKa от помехи в кольце может установитьс  режим автоциркул ции двух и более импульсов, что приводит к неправильному измерению.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ запуска и восстановлени  работы ультразвукового частотноимпульсного расходомера, основанный на подаче в синхрокольцо запускающих импульсов и запирани синхрокольца на врем , меньшее времени распространени  ультразвукового сигнала в контролируемой среде, при этом ультразвуковой расходомер содержит по крайней мере одно синхрокольцо , состо щее из последовательно соединенных усилител -формировател , схемы запрета, формировател  импульсов возбуждени  и акустического преобразовател , и измерительный блок з.

Согласно этому способу запоминают наличие Шлпульса в синхрокольце и при нарушени х электроакустического канала восстанавливают работу расходомера, запомненным импульсом .

Недостатком этого способа  вл етс  невозможность автоматического .запуска расходомера. Кроме того, при увеличении времени распространени  ультразвукового сигнала в контролируемой среде увеличиваетс  врем , во врем  которого синхрокольцо оказываетс  открытым, что повышает веро тность ложного запуска синхрокольца.

Целью изобретени   вл етс  автоматизаци  процесса запуска и восстановлени  работы расходомера.

Это достигаетс  тем, что измен ют период следовани  запускающих гмпульсов в диапазоне возможных изменений периода следовани  импульсов автоциркул ции синхрокольца, определ ют момент совпадени  периодов следовани  импульсов автоциркул ции и запускающих импульсов, прекращают подачу запускающих импульсов в синхрокольцо и провод т фазовую автоподстройку частоты запускающих импульсов с импульсами автоциркул дии.

Дл  повышени  помехозащищенности синхрокольцо открывают запускающим импульсом на врем , не превышающее его длительности.

Дл  повыиени  достоверности результатов измерени  определ ют совпадение каждого импульса автоциркул ции и запускающего импульса, по наличию совпадени  суд т о восстановлении работы расходомера и осуществл ют регистрацию результатов имерени .

В устройство дл  осуществлени  способа к каждог синхрокольку подключены управл емый автогенератор запускающих импульсов, схема И, запоминающий элемент, схема поиска и фазовой автоподстройки, при этом выход схемы поиска и фазовой автоподстройки соединен с входом управл емого автогенератора запускающих импульсов, выход которого подключен к входам измерительного блока, запоминающего элемента, схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента, а выходс входами формировател  импульсов возбуждени  и схемы запрета, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента, выход которого соединен со вторым входом схем поиска и фазовой автоподстройки.

Дл  повышени  достоверности результатов измерени  между выходом запоминающего элемента и разрешающим входом измерительного блока включен второй запоминающий элемент, синхровход которого соединен с выходом управл емого автогенератора запускающих импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема ультразвукового частотно-импульсног расходомера, регшизующего способ запуска и восстановлени  работы расходомера на фиг. 2 - диаграммы напр жений .

Устройство содержит одно синхрокольцо , состо щее из акустическог преобразовател  1 с пьезоэлементами 2 и 3, формировател  4 импульсов возбуждени , усилител -формировател  5 и схемы запрета 6, к которому подключены управл емый автогенератор 7 запускающих импульсов, запоминающий элемент 8, например RS-триггер, запоминающий элемент 9, например 0-триггер, схема 10 поиска и фазовой автоподстройки и схема И а также измерительный блок 12. При этом выход схемы 10 поиска и фазово автоподстройки соединен со входом управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов, выход которого подключен к входам измерительного блока 12, запоминающего элемента 8, схемы 10 поиска и фазовой автоподстройки и схемы И 11, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента 8, а выход - с входами формировател  4 импульсов возбуждени  и схемы запрета 6, выход которой подключен к другому запоминающего элемента 8, выход которого соединен со вторым

э.ходом схемы 10 поиска и фазовой автоподстройки, между выходом запоминающего элемента 8 и разрешающим входом измерительного блока 12 включен запоминающий элемент 9, синхровход которого соединен с выходом управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Напр жение с выхода схемы 10 поиска и автоподстройки фазы (фиг.2д) подаетс  на вход управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов, перестраива  его частоту. В момент подачи питающих напр жений напр жение на выходе схемы 10 поиска и автопоцстройки , фазы равно нулю. При этом период импульсов управл емого автогенератора 7 минимален Т.др, (фиг, 2а) и меньше минимального времени распространени  сигнала по электроакустическому каналу. Перестройка периода управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов выбираетс  с таким расчетом, чтобы максимальный период импульсов на ег выходе был больше максимального времени распространени  сигнала по эле троакустическому каналу. В момент подачи питающих напр жений импульс с выхода управл емого автогенератор 7 запускающих импульсов отсутствует и на его выходе низкий уровень. Этот уровень фиксируетс  запоминающим элементом 8, при этом на его выходе высокий уровень. На выходе схе мы запрета б в исходном состо нии высокий уровень. Поскольку выход триггера соединен с входом схемы И 11, то первый же положительный импульс с выхода управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов через схему И 11 (фиг. 26) поступает на схему запрета 6, открыва  ее, и на запуск формировател  4 импульсов возбуждени . Запуск формировател  4 импульсов возбуждени  осуществл етс  задним фронтом положительного импульса«Импульс с формировател  4 импульсоз возбуждени  (фиг. 2в ) поступает на пьезоэлемент 2, преобразуетс  в ультразвуковой сигнал, который проходит контролируемую среду и принимаетс  пьезоэлементом 3, преобразующим его в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на усилитель-формирователь 5, где усиливаетс  и формируетс  в пр моугольный импульс (фиг. 2г), после чего поступает на схему запрета 6. Импульс с усилител -формировател  5 задержан относительно импульса с выхода формировател  4 импульсов возбуждени  на врем  . Поскольку период управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов минимален и меньше 3tJ9 второй импульс с выхода

схемы поступает на вход схемы запрета 6 раньше,чем 1-1мг1ульс с выхода усилител  формировател  5, и схема запрета 6 к моменту прихода 11мпульса с усилител -формировател  5 оказываетс  закрытой. Второй импульс с выхода схемы И 11 проходит по электроакустическое/ каналу аналогично первому и т.д. Одновременно положительные импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 запус10 кающих импульсов поступают на схе- му 10 поиска и автоподстройки фазы, увеличива  напр жение на ее выходе. При этом период управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов уве15 личиваетс  до тех пор, пока к моменту прихода импульса с усилител -формировател  5 на.схему запрета 6 схема запрета б не оказываетс  открытой импульсом с выхода схемы И 11, Тогда импульс с усилител -формирова0 тел  5 проходит на вход формировател  4 импульсов возбуждени , запуска  его передним фронтом отрицательного импульса, синхрокольцо запущено . Одновременно отрицательный

5 импульс с выхода схемы запрета 6, поступа  на вход запоминающего элемента 8 устанавливает на его выходе низкий уровень, так что на схему И 11 подаетс  Запрет, что приводит

0 к ограничению длительности импульса на ее выходе (момент времени tor.pна фиг.26).При этом задний фронт положительного импульса на выходе схемы И 11 будет совпадать с передним

5 фронтом отрицательного импульса на выходе схел1ы запрета б, т.е. дальнейна  работа управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов не оказывает вли ни  на работу

0 синхрокольца, следовательно управл емый автогенератор 7 запускающих импульсов автоматически отключаетс .

После этого схема Ю поиска и автоподстройки фазы из режима поиска переходит в режим автоподстройки фазы

5 управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов с импульсами автоциркул ции синхрокольца. Высокий уровень на выходе запоминающего элемента 8 вновь ycTaHOBSiTCH по задне0 му фронту положительного импульса с управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов.

Запускающий импульс поступает на вход схемы 10 поиска и автоподстрой5 ки фазы, а на другой ее вход поступают импульсы с выхода запоминающего элемента 8, передний фронт которых совпадает с передним фронтом импульса синхрокольца, црошедшего схему запрета 6. Схема 10 поиска

0 и автоподстройки фазы выдел ет ошибку рассогласовани  по времени между запускающим импульсом и передиш фронтом импульса автоциркул ции .синхрокольца, преобразует ошибку

5

В управл ющий сигнал, с помощью которого управл ет частотой и фазой управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов. Причем подстройка производитс  таким образом, чтобы передний фронт импульса автоциркул ции синхрокольца по времени находилс  внутри запускающего импульса , предпочтительно на его середине . Тогда схема запрета б И, следовательно , синхрокольцо будут открьшатьс  по переднему фронту запускающего импульса, а закрыватьс  по переднем фронту импульса синхрокольца , т.е. врем  открытого синхрокольца составит половину длительнрсти запускающего импульса. С точки зрени  помехозащищенности длительность запускающего импульса выбирают равной 1-2% от периода следовани  импульсов автоциркул ции. Таким образом, запускающие импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов оказываютс  св занными по частоте и фазе с импульcciMH синхрокольца, и частоту следовани  импульсов синхрокольца можно определ ть, подава  импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 запускающих импульсов на вход измерительного блока 12. Кроме того, по совпадению каждого из импульсов синхрокольца с запускающим импульсом можно судить об исправной работе расходомера. Дл  этого импульсы с выхода запоминак цего элемента 8 подают на информационный вход запоминающего элемента 9, например D-триггера , а импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 запускан цих импульсов - на синхровход запоминающего элемента 9. Напр жение на вь ходе запоминающего элемента 9  вл етс  критерием исправной работы расходомера. Его подают на разрешающий вход измерительного блока 12. В случае нарушени  элект1Х акустического канала к моменту прихода заднего фронта импульса с управл емого автогенератора 7 запускающих ш«1ульсов на синхровход запоминающего элемента 9 на его информационном входе высокий уровень, характеризующий закрытое состо ние синхрокольца. Задний фронт запускающего импульса сотрет информацию о совпадении запускающих ш« пульсов и импульсов синхрокольца, при этом с выхода запоминающего элемента 9 на разрешающий вход измерительного блока 12 поступит Запрет Импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 .запускающих импульсов будут продолжать поступать на вход схемы 10 поиска, и автоподстройки фазы, увеличива  напр жение на ее выходе, при этом период запускающих импульсов будет увеличиватьс . При максимальном напр жении на выходе схемы 10 поиска и автоподстройки фазы этот период будет максимален , схема 10 поиска и автоподстрой- .ки фазы осуществит разр д этого напр жени  до нул , после чего устройство будет работать аналогично описанному. Чтобы осуществить

запуск расходомера в первом же цикле изменени  периода запускающих импульсов, каждый последующий период запускающих импульсов должен измен тьс  не более, чем на длительность

запускающего импульса.

Таким образом, ультразвуковой расходомер автоматически запускаетс  при включении и восстанавливает свою работу после временного наруше 5 ни  электроакустического канала, имеет высокую помехозащищенность, обусловленную тем, что электроакустический канал открывают только на врем , необходимое дл  пропускани 

20 импульса синхрокольца. Расходомер исключает регистрацию ложных измерений .

Claims (5)

1. Способ запуска и восстановлени  работы ультразвукового частотно-импульсного расходомера, основанный на nofia ie в синхрокольцо запускающих ю шульсов и запирании с синхрокольца на врем , меньшее времени распространени  ультразвукового сигнала в контролируемой среде, отличающийс  тем, что, с целью автоматизации процесса запуска и восстановлени  работы расходомера , измен ют период следовани  запускаюошх гаипульсов в диапазоне возможных изменений периода

0 следовани  импульсов автоциркул ции синхрокольца, определ ют момент совпадени  периодов следовани  импульсов автоциркул ции и запускающих «мпульсов. прекраищют подачу

с запускающих импульсов в синхрокольцо и производ т фазовую автоподстройку частоты запускающих импульсов с импульсами автоциркул ции.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехозащищенности, симхрокольцо открывают запускгцощим импульсом на врем , не превышающее его длительности.

3.Способ по п. 1, о т л и 5 чающийс  тем, что, с целью

повьанени  достоверности результатов измерени , определ ют совпадение каждого импульса автоциркул ции и запускающего импульса, по нгшичию Q совпадени  суд т о восстановлении раработы расходомера и осьоцествл ют регистрацию результатов измерени .

4.Устройство рл  осуществлени  Способа по п. 1, содержащее по крайней мере одно синхрокольцо, состо щее из последовательно соединенных усилител -формировател , схемы запрета , формировател  импульсов возбуждени  и акустического преобразовател , и измерительный блок, от ли чающийс  тем, что к каждому синхрокольцу подключены управл емый автогенератор запускающих импульсов , схема И, запоминающий элемент , схема поиска и фазовой автоподстройки , при этом выход схемы поиска и фазовой автоподстройки соединен с входом управл емого автогенератора запускающих импульсов, выход которого подключен к входам измерительного блока запоминающего элемента, , схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента, а выход - с входс1ми формировател  импульсов возбуждени  . и схемой ;;апрета, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента, выход которого

соединен с вторым входом схемы поиска и фазовой автоподстройки.

5. Устройство дл  осуществлени  способа по п. 4, отличающеес  тем, что между выходом запоминёшицего элемента и разрешающим входом измерительного блока включен второй запоминакиций элемент, с нхровход которого соединен с выходом управл емого автогенератора запускающих импульсов.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Биргер Г.И., Бражников Н.И., 15 Ультразвуковые расходомеры. Металлурги  г 1964, с. 66-70.

2.Биргер Г.И., Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры. Металлурги , 1964, с. 295-303.

20 3. Авторское свидетельство СССР 526827, м. кл. G 01 Р 5/00, 30.08,76.

/ /

V3Tffiff/

«

I

faa

«6i«