SU808854A1 - Ультразвуковой измеритель скоростипОТОКА - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м и может быть использовано в системах контрол  скрости потока.

Известен ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий двухканальный акустический преобразователь с жидкостными, эвукопроводами , дополнительный излучатель, помещенный в один из звукопроводов, расположенный в другом звукопроводе дифференциальный приемник, сервопривод , масштабный блок и фазоизмерительный блок Ц.

Однако эти устройства имеют низкое быстродействие регулировки диаграммы направленности излучател  из-за наличи  в устройстве сервопривода .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий, камеру дл  пропускани  контролируемой жидкости, расположенные на стенках камеры пьезоизлучатель и два разнесенных вдоль продольной оси камеры пьезрприемника с электродами, блок измерени  с генератором импульсов, под .ключенным к пьезоизлучателю 2.

Недостатком такого ультразвукового измерител  скоррсти потока  вл етс  невысока  точность измерений.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в ультразвуковой измеритель скорости потока введено два коммутатора электродов пьезопреобразовате0 лей, измеритель временных интервалов и интегратора, при этом выход блока измерени  соединен со входом пьезоизлучател  через первый коммутатор и с первым входом измерител  временных

5 интервалов, второй вход которого подключен к выходу первого пьезоприемника , выход второго пьезоприемника подключен ко входу второго коммутатора , выход которого подсоединен к пер0 вому входу блока измерени , выход измерител  временных интервалов подключен ко второму входу блока измерени  и входу интегратора, выход которого соединен с управл ющими входами обоих упом нутых коммутаторов.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства .

У.аьтразвуковой измеритель скорости потока содержит первый коммутатор 1, пьезоизлучатель 2, первый и второй пьезоприемники 3 и 4, второй коммутатор 5, при этом первый приемник 3 через измеритель 6 временных интервалов, интегратор 7, второй коммутатор 5, блок 8 измерени  и первый коммутатор 1 подключен к излучателю 2, Выход блока 8 измерени  подключен ко второму входу измерител  б временных интервалов, выход которого подсоединен ко второму входу измерительного блока 8. Выход интегратора соединен с управл ющими входами первого и второго коммутаторов 1 и 5.

Устройство работает следующим образом.

После включени  напр жени  питани  импульсный генератор (не показан ), который находитс  в блоке 8 измерени  и работает в автоколебательном режиме с периодом повторени  Т, превышающим максимально возможный интервал времени прохождени  ультразвуковым импульсом рассто ни  между преобразовател ми 2 и 4, возбуждает излучающий преобразователь 2 с двухлучевой диаграммой направленности и одновременно запускает измеритель 6 временных интервалов. Ультразвуковой импульс проходит исследуемый поток и принимаетс  пьезоприемниками .3 и 4, Интервал времени Г, соответствует времени прохождени  акустического сигнала через рассто ние Н, а f j времени прохождени  сигнала через рассто ние .i.

Прин тый преобразовател ми 3 и 4 ультразвуковой сигнал преобразуетс  в электрический и поступает на измеритель 6 временных интервалов и на аналогичное устройство в блоке 8 измерени , в котором формируетс  импульс длительностью 1 . С выхода измерител  б временных интервалов импульс длительностью Т поступает на блок 8 измерени  и на интегратор 7.

На выходе интегратора 7 получаетс  напр жение U KjC , где Kj- посто нна  интегрировани . Это напр жение поступает на коммутаторы 1 и 5. В случае изменени  параметров контролируемой среды (например, изменении температуры потока) из-за изменений скорости ультразвука на выходе измерител  6 временных интервалов будут формироватьс  импульсы различной длительности. Поскольку период изменени  параметров среды обычно во много раз превышает период повторени  импульсов зондировани  ожно считать, что напр жение н выхода интегратора 7 будет следить за скоростью ультразвука в контролнруемой среде.

По уровню напр жени  U на управ ющих входах коммутаторов однознач

но определ ют направление излучени  и приема ультразвуковых колебаний в контролируемой среде.

В качестве ультразвуковых пьезопреобразователей 2 и 4 в предлагаемом ультразвуковом измерителе скорости потока могут быть использованы пьезоэлектрические стержни с нансенными на торцовую и боковую поверхности электродами. Электроды на боковой поверхности пьезоэлектрического стержн  выполнены в виде колец , которые расположены в плоскост х , составл ющих различные углы с торцовой плоскостью стержн . В предлагаемом устройстве на боковых поверхност х пьезопреобразователей нанесено несколько кольцевых электродов . Угол максимума диаграммы направленности пьезопреобразователей 2 и 4 зависит от скорости ультразвука в среде и от угла между торцовым и боковым электродами, его можно мен ть, переключа  при помощи коммутаторов 1 и 5 другой кольцевой электрод на боковой поверхности пьезоэлектрического стержн . Это вызвано тем, что когда торцовый и боковый электроды пьезопреобразователей 2 и 4 расположены под углом, на излучающей поверхности преобразователей получаетс  неравномерное по амплитуде и фазе распределение упругих смещений. Рассто ние между ос ми симметрии стержней подбираетс  в зависимости от угла максимума диаграммы направленности пьезопреобразователей 2 и 4 и ди-;аметра трубопровода.

Таким образом, блоки 1-7 образую замкнутую цепь автоматического регулировани , позвол ющую поддерживать направление излучени  и приема ультразвуковых колебаний на одной пр мой. Это позвол ет стабилизировать амплитуду прин того акустического сигнала при изменении параметров контролируемой среды, что повышает точность контрол  и расшир ет область применени  устройства.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 322622, кл. G 01 F 1/бб, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 617683, кл. G 01 F 1/66, 1973.