SU932240A1 - Ultrasonic flow meter - Google Patents

Ultrasonic flow meter Download PDF

Info

Publication number
SU932240A1
SU932240A1 SU802955731A SU2955731A SU932240A1 SU 932240 A1 SU932240 A1 SU 932240A1 SU 802955731 A SU802955731 A SU 802955731A SU 2955731 A SU2955731 A SU 2955731A SU 932240 A1 SU932240 A1 SU 932240A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
key
divider
input
inputs
time
Prior art date
Application number
SU802955731A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Дмитриев
Альберт Гатович Сафин
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1686
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1686 filed Critical Предприятие П/Я А-1686
Priority to SU802955731A priority Critical patent/SU932240A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU932240A1 publication Critical patent/SU932240A1/en

Links

Description

(5) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР(5) ULTRASONIC FLOW METER

II

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к технике измерени  расхода жидких сред.The invention relates to instrumentation, in particular to the technique of measuring the flow of liquid media.

Известны ультразвуковые частотно-временные расходомеры, основанные на поддержании посто нным отношени  времени прохождени  ультразвукового импульса по потоку и против него к периоду следовани  импульсов соответствующего генератора. Расходомеры содержат два управл емых импульсных генератора, соединенных через ключи с пьезопреобразовател ми,схему управлени  частотой и измеритель разности частот till.Ultrasonic time-frequency flow meters are known based on maintaining a constant ratio of the transit time of an ultrasonic pulse along and against the flow to the pulse period of the corresponding generator. The flow meters contain two controlled pulse generators connected via piezo transducers with keys, a frequency control circuit and a measure of the difference in the frequency of the till.

Недостатком расходомеров  вл етс  низка  точность измерени .A disadvantage of flow meters is low measurement accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ультразвуковой одноканальный расходомер, содержащий два управл емых генератора , выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами первого ключа, выход которого через ;The closest in technical essence to the present invention is an ultrasonic single-channel flow meter containing two controlled oscillators, the outputs of which are connected to a frequency difference meter and the inputs of the first key, the output of which is through;

триггер, формирователь зондирующих импульсов, второй ключ, соединен с входами обратимых преобразователей, а затем через третий ключ, усилительформирователь , временной селектор четвертый ключ и интеграторы - с управл ющими входами генераторов. Кроме того, устройство содержит коммутатор , управл ющий входами ключей 2.the trigger, the probe pulse shaper, the second key, is connected to the inputs of the reversible transducers, and then via the third key, the amplifier shaper, the time selector, the fourth key, and the integrators to the control inputs of the generators. In addition, the device contains a switch that controls the inputs of the keys 2.

Номинальна  статическа  характеристика ультразвукового частотно-временного расходомера имеет вид: 2т f 2t3-C The nominal static characteristic of an ultrasonic time-frequency flow meter is: 2m f 2t3-C

-) V,-) V,

(1Ci )(1Ci)

F LF l

1515

где F - выходна  частота расходомера;where F is the output frequency of the flow meter;

L - длина базы акустического канала ; L is the base length of the acoustic channel;

m - коэффициент делени  делител  частоты управл емых генерато ров;m is the division ratio of the frequency divider of controlled oscillators;

С - скорость распространени  ультразвуковой волны в измер емой жидкости; V - осредненна  по длине акустического канала скорость потока; врем  задержки в блоках, мембранах и карманах расходомера В услови х эксплуатации скорость ультразвука (С) может отличатьс  по каким-либо причинам от градуировочног Значени , что обуславливает изменение статической характеристики - 2m f - (1 дС ) V (2) Как видно из (2) наличие члена дС вызывает увеличение погрешности измерени  2. Недостатком известного расходомера  вл етс  низка  точность измерени  из-за зависимости измер емого параметра от измер емой жидкости. Цель изобретени  - повышение точности измерени  расхода. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено делителем, четырьм  дешифраторами ипреобразователем период-врем , причем входы дешифраторов через делитель подключены к выходу первого ключа, выход первого дешифратора через преобразователь период-врем  подключен ко входу формировател  зондирующих импульсов, выходы второго и третьего дешифраторов подключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключен к входу коммутатора и установочному входу делител . На фиг. 1 представлена блок-схема расходомера; на фиг. 2 - временные диаграммы. Расходомер содержит два управл емых генератора 1 н 2, соединенных через первый 3 и второй А ключи с пьезопреобразовател ми 5 и 6. Схема управлени  частотой генераторов выполнена в виде триггера 7 со счетным вхо , дом и временного селектора 8, измерительный вход которого через третий ключ 9 соединен с пьезопреобразовател ми , а выходы - через четвертый ключ 10 и интеграторы 11 и 12 подключены к генераторам 1 и 2. Устройство содержит также формирователь-13 зонди рующих импульсов, усилитель-формирова тель 1 прин тых сигналов, измеритель 15 разности частот и коммутирующее , устройство 16. Кроме того, в состав расходомера вход т делитель 17, дешиф раторы 18-21, а также преобразовател период-врем  22. Устройство работает следующим образом . Сигналом коммутатора (фиг, 2 эпюра а) осуществл етс  коммутаци  ключей (3, и 10), обеспечивающа  измерение в одном направлении, например по потоку. Импульсы генератора 1 через ключ подаютс  в регистр 17, который в исходном состо нии сброшен на нуль (фиг. 26), при достижении кода К дешифратор 18 выдает сигнал на преобразователь 22 (фиг. 2,г), который через определенное врем  формирует сигнал (фиг, 2,д). Последний через формирователь импульсов возбуждени  13 и ключ 4 подаетс  на пьезопреобразователь 5. После прохождени  через измер емую жидкость прин тый сигнал (фиг. 2,к)через ключ 9 подаетс  на усилитель-формирователь 14 и дальше на вход временного селектора 8 в качестве измерительного сигнала. Опорным сигналом селектора служат импульсы триггера 7 (фиг. 2, и), которые формируют следующим образом. После достижени  кода 1 в регистре дешифратор 19 сигнал (фиг. 22, д) на изменение состо ни  триггера 7 (фиг.2,и), а после достижени  кода го сигнал дешифратора 20 (фиг. 2,в) перебрасыва-. ет триггер в исходное состо ние (фиг. 2,и). Перепад напр жени ,получаемый с триггера служит опорным сигналом дл  селектора 8, Описанный выше процесс в режиме излучени  по потоку выполн етс  один раз, так как такой принцип действи  расходомера (формирование только одного ультразвукового 1мпульса в измер емой жидкости в каждом режиме излучени ) сокращает врем  измерени  расходомера , что обуславливает уменьшение его погрешности за счет флуктуации физических свойств измер емой жидкости. Использвание в предлагаемом устройстве одного делител  с несколькими дешифраторами упрощает его функциональную схему и конструкцию в сравнении с использованием нескольких параллельно действующих делителей. Сигнал управлени , поступающий на вход интегратора 12, зависит от временного положени  опорного и измерительного сигналов селектора. Управление периодом следовани  импульсов (Т) генератора Рвыходным напр жением интегратора осуществл етс  до выполнени  услови  t 1 (m - 1)Тр .,. 1- L 1 С + V где Т-1 - период следовани  импульсов генератора 1. При достижении в регистре кода п дешифратор 21 выдает сигнал (фиг.2,ж) на коммутирующее устройство 16 дл  пе10 C is the propagation velocity of the ultrasonic wave in the measured fluid; V is the flow velocity averaged along the length of the acoustic channel; delay time in blocks, membranes and pockets of the flow meter. Under operating conditions, the ultrasound velocity (C) may differ for some reason from the calibration value, which causes a change in the static characteristic - 2m f - (1 dS) V (2) As can be seen from ( 2) the presence of the dS term causes an increase in measurement error 2. A disadvantage of the known flow meter is the low measurement accuracy due to the dependence of the measured parameter on the measured liquid. The purpose of the invention is to improve the accuracy of flow measurement. The goal is achieved by the fact that the device is equipped with a divider, four decoders and a period-time converter, the decoder inputs are connected to the output of the first key through a divider, the output of the first decoder is connected to the input of the probe pulse generator, and the outputs of the second and third decoders are connected to the trigger inputs, and the fourth decoder output is connected to the switch input and the divider setting input. FIG. 1 is a block diagram of a flow meter; in fig. 2 - time diagrams. The flow meter contains two controlled oscillators 1 n 2 connected via the first 3 and second A keys with piezoelectric transducers 5 and 6. The frequency control circuit of the generators is designed as a trigger 7 with a counting input and a temporary selector 8, the measurement input of which through the third key 9 is connected to the piezoelectric transducers, and the outputs are connected via the fourth key 10 and the integrators 11 and 12 to the generators 1 and 2. The device also contains the former-13 probe pulses, the amplifier-former 1 of the received signals, the meter 15 and the switching device 16. Furthermore, in the entrance of the flowmeter m divider 17, deshif tors 18-21, as well as the time-period of transducer 22. The apparatus operates as follows. The switch signal (FIG. 2, plot 2 a) switches keys (3, and 10), providing measurement in one direction, for example, along a stream. Generator 1 pulses through a key are fed to register 17, which is reset to zero in the initial state (Fig. 26). When the K code is reached, the decoder 18 outputs a signal to the converter 22 (Fig. 2, d), which after a certain time generates a signal ( Fig, 2, d). The latter through the driver of the excitation pulses 13 and the key 4 is fed to the piezoelectric transducer 5. After passing through the measured liquid, the received signal (Fig. 2, k) through the key 9 is fed to the amplifier-driver 14 and further to the input of the time selector 8 as a measuring signal . The reference signal of the selector are the pulses of the trigger 7 (Fig. 2, and), which are formed as follows. After reaching code 1 in the register, the decoder 19 signal (Fig. 22, e) changes the state of trigger 7 (Fig. 2, i), and after reaching the code, the signal of the decoder 20 (Fig. 2, c) is flip- off. The trigger is reset (Fig. 2, i). The voltage drop received from the trigger serves as a reference signal for the selector 8. The process described above in the flow mode is performed once, since this principle of the flow meter (the formation of only one ultrasonic pulse in the measured fluid in each radiation mode) reduces the time measuring the flow meter, which causes a decrease in its error due to fluctuations in the physical properties of the measured liquid. The use in the proposed device of one divider with several decoders simplifies its functional diagram and design in comparison with the use of several parallel operating dividers. The control signal to the input of integrator 12 depends on the temporal position of the reference and measurement signals of the selector. The control of the pulse period (T) of the generator by the output voltage of the integrator is carried out until the condition t 1 (m - 1) Tr.,. 1- L 1 C + V where T-1 is the period of the pulse generator 1. When the code n is reached in the register, the decoder 21 outputs a signal (FIG. 2, g) to the switching device 16 for ne10

реключени  направлени  излучени  и положений ключей 3, 9 и 10 (фиг. 2,а) и на регистр 17 дл  сброса его на нуль.switching the radiation direction and the positions of the keys 3, 9 and 10 (Fig. 2, a) and to the register 17 to reset it to zero.

При работе в режиме излучени  против потока период следовани  импульсов генератора 2 измен етс  до выполнени  услови When operating in the upstream mode, the pulse period of the generator 2 is changed until the condition

tn (m - 1)1,; t, L(4) tn (m - 1) 1; t, L (4)

1 С - V где Tn - период следовани  импульсов,1 С - V where Tn is the pulse following period,

генератора 2. Измеритель 15 разности частот выдел ет разностную частоту генератора 1 25 Р - - 2(т - 1) ,г . Т Т7 - 1 1 Как видно, выражение (5) отличаетс  от (1) отсутствием члена т.е. показани  предлагаемого устройства не будут зависить от изменени  скорости ультразвуковой волны относительно ее градуированного значени , что приводит к повышению точности измерени  расхода. Таким образом, повышение точности измерени  осуществл етс  за счет введени  в расходомер преобразовател  22 параметры которого выбираютс  таким о разом, что зондирующий импульс формировател  13 опережает момент смены со то ни  триггера 7 всегда на одну и ту же величину, равную суммарному времени задержки ультразвуковых колебаний в электроннь1х блоках, мембранах,и кар манал акустических головок расходомера (t). Величина t дл  каждого экземпл ра расходомера может быть определена с большой точностью, в услови х эксплуатации она остаетс  практически посто нной. Назначение и принцип действи  преобразовател  22 определ ютс  из его функционального назначени , которое заключаетс  в выработке импульса через стабильное врем  t после получе9322 5 generator 2. The meter 15 of the frequency difference allocates the difference frequency of the generator 1 25 P - - 2 (t - 1), g. T T7 - 1 1 As can be seen, expression (5) differs from (1) by the absence of a member, i.e. The readings of the proposed device will not depend on the change in the velocity of the ultrasonic wave relative to its graduated value, which leads to an increase in the accuracy of flow measurement. Thus, an increase in the measurement accuracy is achieved by introducing a converter 22 into the flow meter, the parameters of which are chosen so that the probe pulse of the driver 13 advances the moment of change from that trigger 7 always by the same value equal to the total delay time of ultrasonic oscillations electron blocks, membranes, and a carriage of acoustic flowmeter heads (t). The value of t for each flowmeter instance can be determined with great accuracy, it remains almost constant under operating conditions. The purpose and principle of operation of converter 22 is determined from its functional purpose, which is to generate a pulse at a stable time t after receiving 9322 5

ва криогенных сред и жидких металлов, так как оно сохран ет свои характеристики , определенные при градуировке , например на воде.the cryogenic media and liquid metals, since it retains its characteristics determined during calibration, for example, on water.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Ультразвуковой расходомер, содержащий два управл емых генератора, выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами первого ключа, последовательно соединенные формирователь зондирующих импульсов. 06 ни  сигнала с делител  17. Величина данного времени t св зана с периодом следовани  импульсов генераторов 1 и 2 выражени ми t (1 - K)T-j - t з в режиме излучени  по потоку (6); t (1 - K) tjB режиме излучени  против потока (7). Предлагаемое устройство может найти широкое применение дл  измерени  с большой точностью расхода и количествторой ключ, два обратимых электроакустических преобразовател , третий ключ, усилитель-формирователь, временной селектор, четвертый ключ, выходы которого через первый и второй интеграторы подключены к входам управл емых генераторов, триггер, выход которого соединен с входом временного селектора , и коммутатор, соединенный с управл ющими входами четырех ключей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , устройство снабжено делителем четырьм  дешифраторами и преобразовател м период-врем , причем входы дешифратоР° делитель подключены к первого ключа, выход первого де шифратора через преобразователь период-врем  подключен к входу формировател  зондирующих импульсов, вы второго и третьего дешифраторов подключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключен к входу коммутатора и установочному входу делител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 16233, кл. G 01 F 1/66, 1962. An ultrasonic flow meter containing two controlled oscillators, the outputs of which are connected to the frequency difference meter and the inputs of the first switch, are connected in series to the driver of the probe pulses. 06 of the signal from the divider 17. The magnitude of the given time t is related to the pulse period of the generators 1 and 2 by the expressions t (1 - K) Tj - t in the flux mode (6); t (1 - K) tjB radiation upstream mode (7). The proposed device can be widely used for measuring with high flow rate accuracy and a quantitative key, two reversible electroacoustic transducers, a third key, an amplifier-shaper, a time selector, a fourth key, the outputs of which through the first and second integrators are connected to the inputs of controlled generators, trigger, the output of which is connected to the input of the time selector, and a switch connected to the control inputs of the four keys, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the devices The divider is equipped with four decoders and period-time converters, the decoder ports and the divider are connected to the first key, the output of the first encoder through the period-time converter is connected to the input of the probe pulse former, you have the second and third decoders connected to the trigger inputs, and the output the fourth decoder is connected to the input of the switch and the installation input of the divider. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 16233, cl. G 01 F 1/66, 1962. 2.Авторское свидетельство СССР №523285, кл. G 01 F 1/66, 197 (прототип;) .2. USSR author's certificate No. 523285, cl. G 01 F 1/66, 197 (prototype;). Фиг.11 н tn t /77/7/ 77/7 f tf t
SU802955731A 1980-07-09 1980-07-09 Ultrasonic flow meter SU932240A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802955731A SU932240A1 (en) 1980-07-09 1980-07-09 Ultrasonic flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802955731A SU932240A1 (en) 1980-07-09 1980-07-09 Ultrasonic flow meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU932240A1 true SU932240A1 (en) 1982-05-30

Family

ID=20908022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802955731A SU932240A1 (en) 1980-07-09 1980-07-09 Ultrasonic flow meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU932240A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238587A (en) * 2020-01-20 2020-06-05 浙江威星智能仪表股份有限公司 Ultrasonic transducer transmission time calibration method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238587A (en) * 2020-01-20 2020-06-05 浙江威星智能仪表股份有限公司 Ultrasonic transducer transmission time calibration method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4308754A (en) Ultrasonic flowmeter
EP0441531A2 (en) Method and system for digital measurement of acoustic burst travel time in a fluid medium
WO1990005283A1 (en) Method and apparatus for measuring mass flow
US20190170550A1 (en) Ultrasonic transducers using adaptive multi-frequency hopping and coding
US3727454A (en) Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids
WO1988008516A1 (en) Ultrasonic fluid flowmeter
SU932240A1 (en) Ultrasonic flow meter
US3204455A (en) Ultrasonic flowmeter
SU572648A2 (en) Ultrasonic single-channel flowmeter
US3283574A (en) Ultrasonic flowmeter
SU853397A1 (en) Ultrasonic flowmeter
SU546818A1 (en) Ultrasonic device for automatic measurement of flow rate
SU1002966A1 (en) Device for measuring liquid and gaseous media flow speed and consumption rate
RU2018089C1 (en) Multichannel ultrasonic flowmeter
SU901828A1 (en) Single-channel ultrasonic flowmeter
SU1462114A1 (en) Device for graduating ultrasonic flowmeters
SU838551A1 (en) Ultrasonic instrument for monitoring chemical technological processes
RU88460U1 (en) ULTRASONIC FLOW METER (OPTIONS)
SU767523A1 (en) Method for measuring flow rate
RU2160887C1 (en) Ultrasonic flowmeter
SU1141294A1 (en) Ultrasonic phase flowmeter
SU870957A1 (en) Device for pulse ultrasonic flow speed meter graduation
RU2190191C1 (en) Ultrasonic pulse flowmeter
SU115993A1 (en) Ultrasonic device for measuring the flow rate
SU885808A1 (en) Pulse ultrasonic flowmeter