SU802792A1 - Ultrasonic flowmeter - Google Patents
Ultrasonic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- SU802792A1 SU802792A1 SU782628720A SU2628720A SU802792A1 SU 802792 A1 SU802792 A1 SU 802792A1 SU 782628720 A SU782628720 A SU 782628720A SU 2628720 A SU2628720 A SU 2628720A SU 802792 A1 SU802792 A1 SU 802792A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- pulses
- frequency
- output
- ring
- circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Изобретение относитс к области измерени потока и расхода веществ и может быть использовано в нефт но химической, гидрометаллургической и других отрасл х промышленности. Известен одноканальный ультразву ковой расходомер, вк.пючакнций два синхрокольца, состо щие из последевательно соединенных усилител , фор мировател , схемы совпадени , гене ратора и общего дл двух синхроколец акустического преобразовател и блок управлени и регистрации результатов измерени l. Недостатком известного расходомера вл етс отсутствие автоматического запуска и восстановлени ег работы после временного нарушени электроакустического канала, которое может возникнуть из-за рассе ни ультразвукового луча на газовых пузырьках и других неоднородност х в контролируемой среде. Наиболее близким по технической сущности к предложенному расходомеру вл етс ультразвуковой расходомер , который содержит два синхрокол ца, состо щие из последовательно соединенных схемы запрета, формировател и общих дл сннхроколец акустического преобразовател и приемника , подключенные к синхрокольцам два блока запуска, каждый из которых состоит из схемы поиска и автоподстройки фазы, выход которой через автогенератор подключен к делителю частоты, а входал - к одним из входов .запоминан цего элемента м схемы И, при этом выход запоминающего эле-. :мента подключен к входу схемы И, выход которой соединен со вторыми входами формировател и схемы запрета , выходом подключенной к второму входу запсйлинающего элемента, и измерительный блок, состо щий из смесител , входы которого подключены к выходам двух автогенераторов, а выход - к входу индикатора 2. Недостатки известного измерител обусловлены тем, что два синхрокольца могут устойчиво работать с одним акустическим преобразователем лишь последовательно. Это .приводит к снижению точности измерени скорости потока вследствие изменени физических свойств среды между тактами коммутации. Кроме того, возникает необходимость запоминани частоты синхроимпульсов одного синх{Рокольца во врем работы другого, что ведет к дополнительной погрешности измерени . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Это достигаетс тем, что первое синхрокольцо расходомера снабжено формирователем рабочих импульсов, вход которого подключен к выходу делител частоты,а выход - к входам схемы И и запоминающего элемента, а второе синхрокольцо снабжено последовательно соединенными формирова телем рабочих импульсов и устройством анализа, причем вход формировател рабочих импульсов соед1;1нен с выходом делител частоты, один выход устройства анализа подключен к входам схемы И и запоминающего элемента , .второй выход - к третьему входу формировател , а вход устройства анализа соединен с выходом фор мировател рабочих импульсов первог синхрокольца. На фиг. 1 изображена блок-схема .ультразвукового расходомера; на фиг, 2 - диаграммы напр жени , по сн ющие работу одного синхрокольца с блоком запуска; на фиг. 3 диаграммы напр жений, по сн ющие одновременную работу двух синхроколец с одним акустическимпреобразователем ., Ультразвуковой расходомер содерж акустический преобразователь 1 с пьезоэлементами 2 и 3, автогенерато ры 4 и 5, делители частоты б и 7, формирователи 8 и 9 рабочих импульсов , схемы 10 и 11 поиска и автопод стройки фазы, устройство 12 анализа схемы И 13 и 14, запоминающие элементы 15 и 16, схемы запрета 17 и 18, формирователи 19 и 20, приемник 21, смеситель 22 и индикатор 23. При этом первое синхрокольцо (кото рое вл етс ведущим) состоит из последовательно соединенных общего дл синхроколец приемника 21, схемы запрета 18, формировател 20 и общего дл синхроколец акустическо го преобразовател 1, к первому синхрокольду подключен блок запуск состо щий из схемы 11 поиска и автоподстройки фазы, подключенной вы ходом к входу автогенератора 5, вы ход которой .через делитель частоты 7 и формирователь 9 рабочих импуль подключен к первым входам схемы 11 поиска и автоподстройки фазы,схемы 14 и запоминающего элемента 16, BH ход схемы И 14 соединен со вторыми входами формировател 20 и схемы запрета 18, выход которой подключе к второму входу запоминающего элемента 16, выход которого соединен со вторыми входами схемы 11 поиска и.автоподстройки фазы и схемы И 14 Второе синхрокольдо (которое вл етс ведомым) состоит из последовательно соединенных приемника 21, схемы запрета 17, формировател 19 и акустического преобразовател 1, к второму синхрокольцу подключен блок запуска, состо щий из схемы 10 поиска и автоподстройки фазы, подключенной выходом к входу автогенератора 4, выход которого через делитель частоты 6, формирователь 8 рабочих импульсов, и устройство 12 анализа подключен к первым входам схемы 10 поиска и автоподстройки фазы, схемы И 13 и запоминающего элемента 15, выход схемы И 13 соединен со вторыми входами формировател 19 и схемы запрета 17, выход которой подключен к второму входу запоминающего элемента 15, выход которого соединен со вторыми входами схемы 10 поиска и автоподстройки фазы и схемы И 13, другой вход устройства 12.анализа соединен со вторым выходом формировател 9 рабочих импульсов первого синхрокольца, а его второй выход - . с третьим входом формировател 19 первого синхрокольца, измерительный блок состоит из смесител 22, входы которого подключены к выходам двух автогенераторов 4 и 5, а выход - к входу индикатора 23. Расходомер работает следующим образом. Напр жение с выхода схемы 11 поиска и автоподстройки фазы (фиг. 2е) подаетс на вход управл емого автогенератора 5, перестраива его частоту . В момент подачи питающих напр жений напр жение на выходе схемы 11 поиска и автоподстройки фазы равно нулю. При этом период следовани импульсов управл емого автогенератора 5 минимален (Фиг. 2а). Кроме того,, должно выполн тьс условие, чтобы период следовани импульсов с выхода делител частоты 7 с коэффициентом делени К ( К) был меньше минимального времени распространени сигнала по электроакустическому каналу. Перестройка периода управл емого автогенератора 5 выбираетс с таким расчетом, чтобы максимальный период импульсов на выходе делител частоты 7 был больше максимального времени распространени сигнала по электроакустическому каналу. В момент подачи питающих напр жений импульс на выходе автогенератора 5 отсутствует, поэтому отсутствуют импульсы и на выходах делител частоты 7 и формировател 9 рабочих импульсов, при этом на выходе формировател 9 рабочих импульсов низкий уровень. Этот уровень фиксируетс запоминающим элементом 16, в качестве которого можно использовать RS-триггер, при этом на его выходе высокий уровень. На выходеThe invention relates to the field of measuring the flow and consumption of substances and can be used in the petrochemical, hydrometallurgical and other sectors of the industry. A single-channel ultrasonic flow meter is known, including two synchro rings, consisting of successively connected amplifiers, a for maker, a coincidence circuit, a generator and a common for two synchro rings of an acoustic transducer and a control unit and recording measurement results l. A disadvantage of the known flow meter is the lack of automatic start-up and restoration of its operation after temporary disruption of the electro-acoustic channel, which may occur due to scattering of the ultrasonic beam on gas bubbles and other irregularities in a controlled environment. The closest in technical essence to the proposed flow meter is an ultrasonic flow meter, which contains two synchrockets, consisting of series-connected prohibition schemes, a driver and common for a snoop acoustic transducer and receiver, two start-up units connected to the synchro rings, each of which consists of search and auto-tuning of the phase, the output of which is connected to the frequency divider through the auto-generator, and entered to one of the inputs. Mina element. : The ment is connected to the input of the circuit I, the output of which is connected to the second inputs of the imaging device and the prohibition circuit, the output connected to the second input of the storage element, and the measuring unit consisting of the mixer, the inputs of which are connected to the outputs of two autogenerators, and the output to the input of the indicator 2. The disadvantages of the known meter are due to the fact that two synchroables can work stably with one acoustic transducer only sequentially. This leads to a decrease in the accuracy of the flow velocity measurement due to a change in the physical properties of the medium between the switching cycles. In addition, it becomes necessary to memorize the frequency of the sync pulses of one synch {Rokoltsa during the operation of the other, which leads to an additional measurement error. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. This is achieved by the fact that the first synchronizer of the flow meter is equipped with a driver for working pulses, the input of which is connected to the output of the frequency divider, and output to the inputs of the AND circuit and a storage element, and the second synchronous ring is equipped with serially connected generator of the working pulses and an analysis device pulses are connected; 1nen with the output of the frequency divider, one output of the analysis device is connected to the inputs of the AND circuit and the storage element, the second output is connected to the third input of the driver, and the input the analysis device is connected to the output of the formaker of the working pulses of the first synchroable. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic flow meter; Fig. 2 shows voltage diagrams for the operation of a single synchro-ring with a trigger unit; in fig. 3 voltage diagrams for simultaneous operation of two synchro rings with one acoustic transducer., Ultrasonic flowmeter contains acoustic transducer 1 with piezoelectric elements 2 and 3, autogenerators 4 and 5, frequency dividers b and 7, drivers 8 and 9, working pulses, circuits 10 and 11 search and auto-tuning phase, device 12 analysis of the circuit And 13 and 14, the storage elements 15 and 16, the prohibition scheme 17 and 18, shapers 19 and 20, the receiver 21, the mixer 22 and the indicator 23. The first synchro ring (which is leading) consists of a sequence connected to the sync ring of the receiver 21, the inhibit circuit 18, the imaging unit 20 and the synchroscopic acoustic transducer 1 common to the first synchrocord are connected to a starting block consisting of a search circuit 11 and an auto-tuning phase connected to the input of the autogenerator 5, the output of which is . Through the frequency divider 7 and the driver 9 working pulse is connected to the first inputs of the circuit 11 search and auto-tuning phase, circuit 14 and the storage element 16, BH circuit And 14 is connected to the second inputs of the driver 20 and the prohibition circuit 18, output for which it is connected to the second input of the storage element 16, the output of which is connected to the second inputs of the search circuit 11 and the phase-locked circuit and the AND circuit 14. The second synchro-holder (which is a slave) consists of a series-connected receiver 21, a prohibition circuit 17, a former 19 and an acoustic Converter 1, to the second synchro-ring is connected to the start-up block, consisting of a search and auto-tuning circuit 10, connected by an output to the input of the auto-oscillator 4, the output of which is through frequency divider 6, the driver 8 operating pulses, and The analysis device 12 is connected to the first inputs of the phase search and auto-tuning circuit 10, the AND 13 circuit and the storage element 15, the output of the AND circuit 13 is connected to the second inputs of the driver 19 and the inhibitory circuit 17, the output of which is connected to the second input of the storage element 15 whose output is connected with the second inputs of the search and auto-tuning circuit 10 and the circuit AND 13, the other input of the analysis device 12. is connected to the second output of the driver 9 of the working pulses of the first sync ring, and its second output is. with the third input of the imaging unit 19 of the first sync ring, the measuring unit consists of a mixer 22, the inputs of which are connected to the outputs of two autogenerators 4 and 5, and the output to the input of the indicator 23. The flow meter operates as follows. The voltage from the output of the search circuit 11 and the auto-tuning of the phase (Fig. 2e) is fed to the input of the controlled oscillator 5, rearranging its frequency. At the moment of supplying the supply voltages, the voltage at the output of the search circuit 11 and the automatic phase adjustment is zero. At the same time, the period of the following pulses of the controlled oscillator 5 is minimal (Fig. 2a). In addition, the condition must be fulfilled that the pulse period from the output of frequency divider 7 with the division factor K (K) is shorter than the minimum signal propagation time through the electroacoustic channel. The tuning of the period of the controlled oscillator 5 is chosen so that the maximum period of the pulses at the output of frequency divider 7 is greater than the maximum time of signal propagation through the electroacoustic channel. At the moment of supplying the supply voltage, there is no pulse at the output of the oscillator 5, therefore there are no pulses and at the outputs of frequency divider 7 and shaper 9 working pulses, while at the shaper output 9 working pulses a low level. This level is fixed by the memory element 16, for which an RS-trigger can be used, with a high level at its output. At the exit
схемы запрета 18, в качестве кото .рой может быть использована схема И-НЕ, в исходном состо нии высокий уровень.prohibition scheme 18, in which the AND-NOT scheme can be used, in its initial state it is a high level.
Поскольку выход запоминающего элемента 16 соединен с входом схемы И 14, то первый же положительный импульс с выхода формировател 9 рабочих импульсов (фиг, 26) через схему И 14 (фиг. 2в) поступает на схему запрета 18, откЕилва ее, и на запуск формировател 20. За .пуск формировател 20 осуществл етс задним фронтом положительного импульса, т.е. по отрицательному перепаду. Импульс с формировател 20 {(фиг. 2rJ поступает на пьезоэлемент 3, преобразуетс в ультразвуковой сигнал, который проходит контролируемую среду и принимаетс пьезоэлементом 2, преобразующим его в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на приемник 21, где усиливаетс и формируетс в пр моугольны импульс (фиг. 2д), после чего поступает на схему запрета 18. Импульс на выходе приемника 21 задержан относительно импульса с выхода формировател 20 на врем Поскольку период импульсов с выхода формировател 9 рабочих импульсов минимален и меньше t, то второй импульс с выхода схемы И 14 поступит на вход схемы запрета 18 раньше чем импульс с выхода приемника 21, и схема запрета 18 к моменту прихода импульса с приемника 21 оказываетс закрытой. Тем не менее второй швгульс с выхода схемы И 14 продет по электроакустическому каналу гшадогнч о первому и т.д.Since the output of the storage element 16 is connected to the input of the AND 14 circuit, the very first positive pulse from the output of the imaging unit 9 of the working pulses (FIG. 26) through the AND circuit 14 (Fig. 2c) goes to the inhibit circuit 18, unloading it, and starting the imaging unit 20. The starting of the former 20 is performed by the falling edge of the positive pulse, i.e. by negative differential. A pulse from a driver 20 {(Fig. 2rJ) is fed to a piezoelectric element 3, converted into an ultrasonic signal, which passes through a controlled medium and is received by a piezoelectric element 2, which converts it into an electrical signal. This signal goes to a receiver 21, where a pulse is amplified and formed into a square pulse ( Fig. 2d), then enters the prohibition circuit 18. The pulse at the output of the receiver 21 is delayed relative to the pulse from the output of the imaging unit 20 for a time Since the period of the pulses from the output of the imaging unit 9 of the operating pulses is minimal and less than t , then the second pulse from the output of the circuit 14 will arrive at the input of the inhibit circuit 18 earlier than the pulse from the output of the receiver 21, and the inhibit circuit 18 will be closed by the time the pulse arrives from the receiver 21. However, the second pulse from the output of the circuit 14 is electroacoustic Gshadognch channel about the first, etc.
Одновременно положительные импульсы с выхода формировател 9 рабочих 1№1пульсов поступают на схему 11 поиска и автоподстройки фазы, увеличива напр жение на ее выходе. При этом период управл емого автогенератора 5 увеличиваетс до тех пор, пока к моменту прихода юоульса с приемника 21 на схему запрета 18 схема запрета 18 не оказываетс открыта импульсом с выхода схемы И 14. Тогда импульс с приемника 21 пр ходит через схему запрета 18 на вход ф ормировател 20 импульсов возбуждени , запуска его передним фронтом отрицательного импульса. Ведущее синхрокольцо расходомера запущено . Одновременно отрицательный импульс с выхода схемы запрета 18 поступает на вход запоминающего элемента 16, устанавлива на его выходе низкий уровень, так что на схему И 14 подаетс Запрет, что приводит к ограничению длительности импульса на ее выходе (момент времени на фиг. 2в). При этом задний фронт положительного импульса на выходе схемы И 14 будет совпадатьAt the same time, the positive pulses from the output of the former 9 working pulleys 1 and 1 pulses are fed to the search and auto-tuning circuit 11, increasing the voltage at its output. At the same time, the period of the controlled autogenerator 5 is increased until by the moment of arrival of youuls from the receiver 21 to the inhibitor circuit 18 the inhibitor circuit 18 does not appear to be opened by the pulse from the output of the AND circuit 14. Then the pulse from the receiver 21 passes through the inhibit circuit 18 to the input Formulate 20 excitation pulses, triggering it with the leading edge of a negative pulse. The master flow meter sync ring is running. At the same time, a negative pulse from the output of the inhibitor circuit 18 is fed to the input of the storage element 16, and a low level is set at its output, so that a ban is applied to the AND 14 circuit, which limits the pulse duration at its output (point in time in Fig. 2c). In this case, the leading edge of the positive pulse at the output of the circuit And 14 will coincide
передним фронтом отрицательного импульса на выходе схемы запрета 18, ,т.е. дальнейша работа управл емого автогенератора 7 не оказывает вли ни на работу синхрокольца. Следовательно , управл емый автогенератор 5 автоматически отключаетс . В дальнейшем ведущее синхрокольцо работает непрерывно.the leading edge of a negative pulse at the output of the prohibition scheme 18, i.e. Further operation of the controlled oscillator 7 does not affect the operation of the synchro-ring. Therefore, the controlled oscillator 5 is automatically switched off. In the future, the leading synchro-ring runs continuously.
После этого схема 11 поиска и автоподстройки фазы из режима поиска After this, circuit 11 of the search and auto-tuning of the phase from the search mode
0 переходит в режим автоподстройки фазы управл емого автогенератора 5 с импуп льсс1Ми автоциркул ции синхрокольца. Высокий уровень на выходе запоминающего элемента 16 вновь установитс 0 enters the auto-tuning mode of the phase of the controlled auto-oscillator 5 with impulse 1 of the autocirculation of the synchro-ring. The high level at the output of the storage element 16 is re-established
5 по заднему фронту положительного импульса с выхода формировател 9 рабочих импульсов. Импульсы с выхода формировател 9 рабочих импульсов поступают на вход схемы 11 поиска и авто0 подстройки фазы, а на другой ее вход поступают импульсы с выхода запомиНснощего элемента 16, передний фронт которых совпадает с передним фронтом импульса синхрокольца, прошедшего схему запрета 18. Схема 11 поиска 5 on the trailing edge of the positive impulse from the output of the former 9 working impulses. The pulses from the output of the imaging unit 9 working pulses are fed to the input of the search circuit 11 and auto-adjusting the phase, and its other input receives pulses from the output of the memory of the 16, the leading edge of which coincides with the leading edge of the pulse of the synchrole, passed the prohibition 18. Search circuit 11
5 и автоподстройки фазы выдел ет оцшбку рассогласовани по времени между импульсом с выхода формировател 9 рабочих импульсов и передним фронтом импульса автоциркул ции синхроколь0 ца, преобразует ошибку в управл ющий сигнал, с помощью которого управл ет частотой и фазой автогенератора 5. Причем подстройку производитс таким образом, чтобы перед5 ний фронт импульса автоциркул ции синхрокольца по времени находилс внутри импульса с выхода формировател 9 рабочих импульсов, предпочтительно на его середине. Тогда 5 and the phase locked loop allocates a time error between the pulse from the output of the driver 9 working pulses and the leading edge of the autocirculation pulse of the sync ring, converts the error into a control signal with which it controls the frequency and phase of the autogenerator 5. Moreover, the adjustment is performed in this way so that the front of the synchro-autocirculation pulse front is located within the pulse from the output of the imaging unit 9 working pulses, preferably in its middle. Then
0 схема запрета 18 и, следовательно, ведущее синхрокольцо будет открыватьс по переднему фронту импульса с выхода формировател 9 рабочих юшульсов, а закрыватьс по переднему фронту импульса синхрокольца, 0 the prohibition scheme 18 and, therefore, the leading synchro-ring will open on the leading edge of the pulse from the output of the driver 9 operating points, and close on the leading edge of the sync ring pulse,
$ т.е. врем открытого синхрокольца составит половину длительности юшульса с выхода формировател 9 рабочих импульсов. с точки зрени помахозащищенности длительность $ ie open synchroclock time will be half the length of the pulse from the output of the imager 9 working pulses. From the point of view of the repeatability
0 KMfiynbca с выхода формировател 9 рабочих импульсов выбирают равной 1-2% от периода следовани импульсов автоциркул ции.0 KMfiynbca from the output of the imager 9 working pulses is chosen equal to 1-2% of the period of the autocirculation pulses.
В случае нарушени электроакус5 тического канала импульсы с выхода формировател 9 рабочих импульсов будут продолжать поступать на вход схемы 11 поиска и автоподстройки фазы, увеличива напр жение на ее выходе. При этом период импульсов In case of violation of the electro-acoustic channel, the pulses from the output of the imaging unit 9 of the working pulses will continue to flow to the input of circuit 11 of the search and auto-tuning of the phase, increasing the voltage at its output. In this period of impulses
0 на выходе формировател 9 рабочих импульсов будет увеличиватьс . При напр жении на выходе схемы 11 поиска и автоподстройки фазы зтот период будет максимален.0 at the output of the imaging unit 9 operating pulses will increase. With a voltage at the output of the search circuit 11 and phase self-tuning, this period will be maximum.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782628720A SU802792A1 (en) | 1978-06-12 | 1978-06-12 | Ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782628720A SU802792A1 (en) | 1978-06-12 | 1978-06-12 | Ultrasonic flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU802792A1 true SU802792A1 (en) | 1981-02-07 |
Family
ID=20770167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782628720A SU802792A1 (en) | 1978-06-12 | 1978-06-12 | Ultrasonic flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU802792A1 (en) |
-
1978
- 1978-06-12 SU SU782628720A patent/SU802792A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU802792A1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
US3971959A (en) | Timing mode selector | |
SU964455A2 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
US4312239A (en) | Method and apparatus for ultrasonic measurement of the rate of flow | |
RU2210062C1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
SU862081A1 (en) | Method of frequency digital measuring | |
SU802791A1 (en) | Method of starting and restoring operation of frequency-pulse ultrasonic flowmeterand apparatus for realizing it | |
SU523355A1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
SU1413590A2 (en) | Device for time scale correction | |
RU2125736C1 (en) | Vernier meter of time interval sequence | |
SU1693713A1 (en) | Digital phase discriminator | |
SU1379644A1 (en) | Sound level meter | |
SU1474538A1 (en) | Device for measuring sound velocity | |
SU849089A2 (en) | Device for measuring medium frequency of random signal | |
SU845289A1 (en) | Repetition rate scaler | |
SU1500837A1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
SU1272214A1 (en) | Device for differential measuring of propagation velocity of ultrasound | |
SU773520A1 (en) | Digital phase meter | |
RU1783310C (en) | Acoustic level indicator | |
SU655902A1 (en) | Frequency-type ultrasonic flowmeter | |
SU954873A1 (en) | Meter of ultrasound speed in liquid | |
SU1666969A1 (en) | Tracking phase meter | |
SU1367067A1 (en) | Time interval calibration oscillator | |
SU792135A1 (en) | Digital ultrasonic liquid density meter | |
SU1072755A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplier |