SU970223A1 - Flow speed ultrasonic meter - Google Patents

Flow speed ultrasonic meter Download PDF

Info

Publication number
SU970223A1
SU970223A1 SU3237130A SU3237130A SU970223A1 SU 970223 A1 SU970223 A1 SU 970223A1 SU 3237130 A SU3237130 A SU 3237130A SU 3237130 A SU3237130 A SU 3237130A SU 970223 A1 SU970223 A1 SU 970223A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
converter
input
output
time
digit
Prior art date
Application number
SU3237130A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Арминас Валерионович Рагаускас
Романас Романович Хомскис
Original Assignee
Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
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 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса filed Critical Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority to SU3237130A priority Critical patent/SU970223A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU970223A1 publication Critical patent/SU970223A1/en
Priority to LTRP1347A priority patent/LT2480B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
    • G01P5/07Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes with electrical coupling to the indicating device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА(54) ULTRASONIC FLOW SPEED METER

Изобретение относитс  к области акустических измерений и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства дл  измерений скорости истоков газов, контрол  за ходом технологических процессов и при управлении скоростью потоков, например, в аэродинамических установках .The invention relates to the field of acoustic measurements and can be used in various sectors of the national economy for measuring the velocity of the sources of gases, monitoring the progress of technological processes and controlling the velocity of flows, for example, in aerodynamic installations.

Известны ультразвуковые измерители скорости потока, содержащие два обратимых электроакустических преобразовател , передатчик, приемник импульсных сигналов, преобразователь типа временной интервал - цифра, блок вычислени  обратных цифровых , величин и вычитающее устройство flj.Ultrasonic flow velocity meters are known, comprising two reversible electroacoustic transducers, a transmitter, a pulse signal receiver, a time interval-digit converter, a unit for calculating inverse digital values, and a subtractor flj.

Недостатком известных устройств  вл етс  неработоспособность при измерении скорости сверхзвуковых потоков , скорость которых превышает величину скорости ультразвука в потоке .A disadvantage of the known devices is the inoperability when measuring the speed of supersonic flows, the speed of which exceeds the value of the speed of ultrasound in the stream.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вддетс  ультразвуковой измеритель скорости потоков, содержащий два обратимых электроакустических преобразовател , передатчик, приемник, синхронизатор, преобразователь типа временной интервал - цифра, блок опорной цифры, блок вычислени  обратных цифровых величин, вычитающее устройство, два сумматора, три ключа, цифроаналоговый преобразователь, дифференциальную цепочку и переключатель f2.The closest in technical essence to the proposed ultrasonic flow velocity meter contains two reversible electroacoustic transducers, a transmitter, a receiver, a synchronizer, a time interval-digit converter, a block of the reference digit, a reverse digital value calculator, a subtractor, two totalizers, three keys , digital-to-analog converter, differential circuit and switch f2.

Недостатком известного устройства  вл етс  наличие подготовительного режима работы устройства, в котором A disadvantage of the known device is the presence of a preparatory mode of operation of the device, in which

10 излучение акустических импульсов производитс  против направлени  -потока , т.е. устройство неработоспособно при сверхзвуковых скорост х потока. Быстродействие этого устройства ограничено длительностью принимаемых акустических импульсов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности измерени 10, acoustic pulses are emitted against the flow direction, i.e. The device is inoperable at supersonic flow rates. The speed of this device is limited by the duration of the received acoustic pulses. The purpose of the invention is the extension of functionality due to the possibility of measuring

20 скорости сверхзвуковых потоков и20 speeds of supersonic flows and

увеличение быстродействи  измерений.increase measurement speed.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство введены третий электроакустический преобразователь , множительное устройство, второе входное устройство, второй преобразователь временной интервал цифра и второй блок вычислени  обратных величин, причем первый электро акустический преобразователь под- The goal is achieved by the fact that a third electroacoustic transducer, a multiplying device, a second input device, a second time interval digit and a second unit for calculating the reciprocals, the first electro-acoustic transducer

ключей к выходу передатчика, второй через первое входное устройство,; первый преобразователь временной интервал - цифра и множительное устройство подключен к входу первого блока вычислени  обратных величин, третий электроакустический преобразователь через второе входное устройство , второй преобразователь временной интервал - цифра и второй блок вычислени  обратных величин пoдкJнoчeн к второму входу вычитающего устройства, входы управлени  преобразователей временной интервал цифра , блоков вычислени  обратных величин, блока опорной цифры и второго входного устройства подключены к выходам синхронизатора, при этом выходы блока опорной цифры подключены к вторым входам первого и второго преобразователей временной интервал - цифра.keys to the transmitter output, the second through the first input device; the first time interval converter is a digit and a duplicating device connected to the input of the first block for calculating return values, the third electroacoustic converter through a second input device, the second time interval converter is a digit and the second block for calculating feedback values is transmitted to the second input of the subtractor, the converter control inputs the time interval the digit, the return calculation blocks, the reference digit block and the second input device are connected to the sync outputs torus, the unit outputs the reference numbers connected to the second inputs of the first and second converters timeslot - figure.

На фиг.1 представлена еЗлок-схема устройства; на фиг.2 - графики по сн ющие работу устройства.Figure 1 is an eLock diagram of the device; 2, graphs illustrating the operation of the device.

В устройство вход т необратимый электроакустический преобразователь 1 и два акустоэлектрических преобразовател  2 и 3, передатчик 4, два входных устройства 5 и 6, синхронизатор 7, состо щий, например, из импульсных генераторов и цепей задержки , два преобразовател  временной интервал - цифра 8 и 9, множительное устройство 10, блок 11 опорной цифры, два блока 12 и 13 вычислени  обратных цифровых величин .и вычитающее устройство 14.The device includes an irreversible electroacoustic transducer 1 and two acoustoelectric transducers 2 and 3, a transmitter 4, two input devices 5 and 6, a synchronizer 7, consisting, for example, of pulse generators and delay circuits, two time transducers - digit 8 and 9 , a multiplier device 10, a reference figure block 11, two blocks 12 and 13 for calculating the reciprocal digital values, and a subtractor device 14.

Электроакустический преобразователь 1 соединен с выходом передатчика 4. Акустоэлектрический преобразователь 2 соединен с входным устройством 5, выход которого соединен с первшл входом преобразовател  8 временной интервал - цифра и входом синхронизатора 7. Выход преобразовател  3 соединен с входом множи- . тельного устройства 10, выход которого соединен с входом блока 12 вычислени  обратных величин. Выход блока 12 соединен с первым входом вычитающего устройства 14. Акустоэлектрический преобразователь 3 соединен с входным устройством б, выход которого уерез первый вход преобразовател  9 временной интервал - цифра и блок 13 вычислени  обратных величин соединен с вторым входом вычитающего устройства 14. первый выход синхронизатора 7 соединен с входом передатчика 4 и входами управлени  преобразователей В и 9 временной интервал-цифра. Вторые входы преобразователей 8 и 9 соответственно соединены с первым и вторым выходами блока 11 опорной цифры Входы управлени  входных устройств 5 и б, блока 11 опорной цифры, блоков 12 и 13 вычислени  обратных величин и вычитающего устройства 14 соответственно соединены с вторым, третьим, четвертым и п тым выходами синхронизатора 7.The electroacoustic transducer 1 is connected to the output of the transmitter 4. Acoustoelectric transducer 2 is connected to the input device 5, the output of which is connected to the first input of the converter 8 time interval - digit and the synchronizer input 7. The output of the converter 3 is connected to the input of the multiple. The device 10, the output of which is connected to the input of the block 12 for calculating the reciprocals. The output of block 12 is connected to the first input of the subtractor 14. Acoustoelectric transducer 3 is connected to the input device b, the output of which is through the first input of the transducer 9 time interval - digit and the block 13 for calculating the return values connected to the second input of the subtracting device 14. the first output of the synchronizer 7 is connected with the input of the transmitter 4 and the control inputs of the transducers B and the 9 time interval digit. The second inputs of converters 8 and 9, respectively, are connected to the first and second outputs of reference block 11. The control inputs of input devices 5 and b, reference figure block 11, blocks 12 and 13 of the calculation of return values and subtracter 14 are respectively connected to second, third, fourth and fifth outputs of the synchronizer 7.

Ультразвуковой измеритель скорости сверхзвуковых потоков работает следующим образом.Ultrasonic speed meter supersonic flow works as follows.

Передатчик 4 периодически запускаетс  импульсами, поступающими сTransmitter 4 is periodically triggered by pulses coming from

выхода синхронизатора 7, причемsynchronizer output 7, and

период Т повторени  запускающих импульсов установлен согласно условию , где-fj - врем  прохождени  i -го акустического импульса по направлению потока от электроакустического преобразовател  1 до электроакустического преобразовател  3. При этом наэлектроакустический преобразователь 1 поступают импульсы возбуждени  с периодом Т. Акустические импульсы, излучаемые только по направлению потока, принимаютс  преобразовател ми 2 и 3 и через входное устройство 5 поступают на вход синхронизатора 7 и преобразователь 8 временный интервал - цифра, а через входное устройство б поступают на преобразователь 9. В момент времени t;, + tj, , где Т - врем  прохождени  первым акустическим импульсом рассто ни  между преобразоЕс.телем 1 и преобразователем 3, импульсом, поступающим с первого выхода синхронизатора 7 на вход управлени  преобразовател  9, цифрова  величинаthe repetition period T of the triggering pulses is set according to the condition, where -fj is the transit time of the i-th acoustic pulse in the direction of flow from the electroacoustic converter 1 to the electroacoustic converter 3. At the same time, excitation pulses with period T arrive at the electroacoustic converter. Acoustic pulses emitted only along to the direction of flow, are taken by converters 2 and 3 and through the input device 5 are fed to the input of the synchronizer 7 and the converter 8 time interval - digit , and through the input device b arrive at the converter 9. At the moment of time t ;, + tj, where T is the time of the first acoustic impulse for the distance between the converter E 1 and converter 3, the pulse coming from the first output of the synchronizer 7 to the input control converter 9, digital value

N Т переписываетс  в регистры блока времени ,4 ч-г ZZ utl .+i N T is rewritten into time block registers, 4 hr ZZ utl. + I

13. в,момент 13. at, moment

+ , где /J. « dT - врем  задержки в цеп х синхронизатора 7, а tj интервал времени между приемом (1-1) и i-ro импульсов, запускаетс  блок опорной цифры 11 и на второй вход преобразовател  9 поступает отрицательна  опорна  цифра /-NO/S Т, котора  суммируетс  с содержанием регистров преобразовател  9. После окончани  суммировани  в моменты + where / j. "DT is the delay time in the synchronizer circuit 7, and tj is the time interval between reception (1-1) and i-ro pulses, the reference digit block 11 is started, and the negative reference digit / -NO / S T is input to the second input of converter 9, which is summed up with the contents of the converter registers 9. After the end of the summation at the moments

ремени t.4 tr -i-Ilutj +гЛ У . ctremeni t.4 tr -i-Ilutj + GL. ct

равлени  преобразовател  9 поступают импульсы с первого выхода синхронизатора 7, после чего начинаетс .суммирование текущей цифровой величины,the converter 9 receives pulses from the first output of the synchronizer 7, after which the current digital value is summed,

содержащейс  в регистрах преобразо- . вател  9, и величины aN-E/sfl.Registered transform. paddle 9, and aN-E / sfl values.

Таким образом, в каждый i-й момент времени формируетс  i-  цифрова  величина N согласно выражениюThus, at every i-th instant of time, an i-digit value N is formed according to the expression

, , ,,

M N45::dN:.,-{i-i)., са)M N45 :: dN:., - (i-i)., Sa)

3,где3 where

C+ f cosc V (t)ai - средн   величина п ременной скорости V(t) исследуемого потока за интервал времени Т. ; скорость ультразву в измерительном по токе; рассто ние между электроакустически преобразовател ми 1 и 3; ot - угол между базой d и вектором скорост исследуемого поток После каждого поступлени  цифро величины N{ на выход преобразовател 9 импульсами синхронизатора 7, поступающими с его четвертого выхода, запускаетс  блок 13. После окончани  вычислений в блоке 13 на его вы ходе периодически формируетс  цифрова  величина 1/N|, котора  записы ваетс  в регистры первого слагаемог вычитающего устройства 14, после чего блок 13 сбрасываетс  и подготавливаетс  импульсами синхронизатора 7. Электроакустический преобразователь 2, входное устройство 5 и преобразователь 8 временный интервал .цифра работают таким же образом, как и преобразователь 3, входное устройство 6 и преобразователь 9 врем гнный интервал - цифра. Таким, образом, в каждый з.-й момент времени на выходе преобразовател  8 формируетс  цифрова  величина N) согласно выражению N.мч z: uN.-ci-im jS t:i, (5) где N.Hf - цифрова  величина, котора  формируетс  в МОмент времени на выходе преобразовател  9, пропорционально времени прохождени  первог акустического импульса по направлению потока между электроакустическими преобразовател ми 1 и 2; лм|. - текуща  цифрова  величи на, пропорциональна  интервалу времени между двум  акустическими импульсами , принимаемыми электроакустическим пре образователем 2;. -jJi- -врем  прохождени  по . C v|cos() направлению потока 1-го акустического импульса между электроакустическими преобразовател ми „ f 1 и 2; V ;;:4-|VWol средн   величина переvJ менной скорости иссле ду&лого потока за интервал времени, fj , d2 - рассто ние между электроакустическими преобразовател ми 1 и 2. Угол :Л(фиг.1) установлен сох-ласно условию 0«сЛ« Ti/2f чтобы преобразователь 3 не заслон л преобразовател  2. Кажда  цифрова  величина N с выхода преобразовател  8 поступает на вход множительного устройства 10 и умножаетс  на величину К , котора  вводитс  предварительньвл программированием в множительное устройство 10. После каждого поступлени  цифровой величины К-ы на выход множительного устройства 10 ш-шульсом синхронизатора 7, поступающим с его четвертого выхода, запускаетс  блок 12 вычислени  обратных цифровых величин. После окончани  вычислений в блоке. 12 на его выходе периодически формируетс  цифрова  величина 1/К-N, котора  записываетс  в регистры второго cta гаемого вычитающего устройства 14. осле этого блок 12 сбрасываетс  и одготавливаетс  импульсом синхронизатора 7. В дискретные мсментьз времени t, + (i--()T + S: , где L tуммарное врем  вычислений, на выход ычитающего устройства 14, согласно выражени м {«) и (6), поступают цифовые величины M.i /N---f/K-N- -f - /K-Tj. ри выполнении услови  cf« J//2, дейтвительно созЫ соз (с6+сЛ) . При этом ифрова  величина М выражаетс  ормулой M(t)dt ( УГУ;)СО v(i,a. Ци4роэа  величина М,- поступает а вход вычитающего усуройства 14 периодом Т повторени  зондирующих кустических импульсов причем T«Tj. . Устройство впервые обеспечивает озможность ультразвукового измереи  скорости сверхзвуковых потоков, ериод флюктуации которых намного еньше времени прохождени  акустиеского импульса базового рассто и  . по направлению потока. Врем  интегрировани  впервые / меньшено до величины сЛ. 7 ,C + f cosc V (t) ai is the average value of the p belt speed V (t) of the flow under study during the time interval T.; the speed of the ultrasound measuring current; the distance between electroacoustic converters 1 and 3; ot is the angle between the base d and the velocity vector of the flow under investigation. After each arrival the digital value N {at the output of the converter 9 by the synchronizer pulses 7 coming from its fourth output, block 13 is started. After the calculations are completed, in block 13, a digital value is periodically generated at its output 1 / N |, which is written to the registers of the first term of the subtractive device 14, after which the block 13 is reset and prepared by the pulses of the synchronizer 7. The electroacoustic converter 2, the input device 5 and the transducer The transducer 8 time interval. The digital work in the same way as the transducer 3, the input device 6 and the transducer 9, the time interval is a digit. Thus, in each s.th instant of time, a digital value N is generated at the output of converter 8) according to the expression N.m.ch: unN.-ci-im jS t: i, (5) where N.Hf is a digital value, which is formed at the output time of the transducer 9, is proportional to the transit time of the first acoustic pulse in the direction of flow between the electroacoustic transducers 1 and 2; lm | - the current digital value is proportional to the time interval between two acoustic pulses received by the electroacoustic transducer 2 ;. -jJi- -time passing by. C v | cos () the direction of flow of the 1st acoustic pulse between the electroacoustic transducers „f 1 and 2; V ;;: 4- | VWol is the average value of the variable speed for the research & stream flow over a time interval, fj, d2 is the distance between the electroacoustic transducers 1 and 2. Angle: L (Fig. 1) is set to condition 0 "TL" Ti / 2f so that converter 3 does not cover the converter 2. Each digital value N from the output of converter 8 is fed to the input of the multiplying device 10 and multiplied by the value K, which is entered pre-programmed into the multiplying device 10. After each digital value K -y multiplies the output The device 10 by the synchronizer 7 Sh-pulse arriving from its fourth output starts the block 12 for calculating the reciprocal digital values. After completing the calculations in the block. 12, a digital value of 1 / K-N is periodically generated at its output, which is recorded in the registers of the second set subtractive device 14. After this, the block 12 is reset and prepared by a synchronizer pulse 7. In discrete times t, + (i - () T + S:, where L is the total computation time, the output of the reading device 14, according to the expressions () and (6), receives digital values Mi / N --- f / KN- –f - / K-Tj. When the condition cf «J // 2, is valid, the cosm of the cos (c6 + cl). At the same time, the IF value M is expressed by the formula M (t) dt (USU;) CO v (i, a. Ci4roea value M, - arrives at the input of the subtracting unit 14 by the repetition period T of the probing bushy impulses, T T Tj. ultrasonic measurement of the speed of supersonic flows, the period of fluctuations of which is much less than the time of passage of the acoustic impulse of the base distance and in the direction of flow. The integration time is for the first time / less to the value of CL 7,

т.о. до величины, равной разнице времени прохождени  акустическими импульсами базовых рассто ний d и d по направлению потока, причем 0. « Т, Этим обеспечено . увеличение быстродействи  и уменьшение динамической погрешности не менее, чем в Т /о ;; раз.so up to a value equal to the difference in the transit time of acoustic pulses of base distances d and d in the direction of flow, with 0. “T, This is ensured. increase in speed and decrease in dynamic error not less than in T / o ;; time.

Использование предложени  особено полезно при контроле и управлении процессами в аэродинамических сверхзвуковых установках, а также в научных исследовани :: взрывных процессов.The use of the proposal is particularly useful in monitoring and controlling processes in aerodynamic supersonic installations, as well as in scientific research: explosive processes.

Claims (2)

1.За вка ФРГ № 2431346, кл. G 01 Р 5/00, 1976.1. Forward Germany No. 2431346, cl. G 01 P 5/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2820222/18-10,2. USSR author's certificate for application number 2820222 / 18-10, кл. G 01 Р 5/00, 1979 (прототип).cl. G 01 P 5/00, 1979 (prototype). ВшодVshod
SU3237130A 1981-01-19 1981-01-19 Flow speed ultrasonic meter SU970223A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3237130A SU970223A1 (en) 1981-01-19 1981-01-19 Flow speed ultrasonic meter
LTRP1347A LT2480B (en) 1981-01-19 1993-09-30 FLOW FLOW ULTRAGAR MEASUREMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3237130A SU970223A1 (en) 1981-01-19 1981-01-19 Flow speed ultrasonic meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU970223A1 true SU970223A1 (en) 1982-10-30

Family

ID=20939104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3237130A SU970223A1 (en) 1981-01-19 1981-01-19 Flow speed ultrasonic meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU970223A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5035147A (en) Method and system for digital measurement of acoustic burst travel time in a fluid medium
GB1503852A (en) Fluid flow measurement system for pipes
US3653259A (en) Ultrasonic flowmeter systems
US3727454A (en) Ultrasonic systems for carrying out flow measurements in fluids
SU970223A1 (en) Flow speed ultrasonic meter
GB1282617A (en) Fluid velocity measuring system
US3882722A (en) Multiple time difference ultrasonic flowmeters
SU838575A1 (en) Ultrasonic flow rate fluctuation meter
SU1030656A1 (en) Ultrasonic flowmeter
GB1562698A (en) Device for measuring the flow speed of a fluid
SU1056451A1 (en) Method of determining dynamic characteristic of non-linear analog/frequency converter
SU1368988A1 (en) Magnetostriction displacement to code transducer
SU1180798A1 (en) Digital ultrasonic speed meter
RU2101681C1 (en) Acoustic flow meter
SU1296942A1 (en) Ultrasonic meter of flow velocity
SU684349A1 (en) Ultrasonig meter of pressure in liquid media
SU1056056A1 (en) Underwater flow speeds ultrasonic meter
SU1413456A1 (en) Method and apparatus for measuring liquid pressure in pipeline
SU1024726A1 (en) Ultrasonic flowmeter
SU954873A1 (en) Meter of ultrasound speed in liquid
SU982050A1 (en) Device for cyclic conversion of displacement to code
JPS6262218A (en) Ultrasonic flowmeter
SU970222A1 (en) Device for measuring flow speed
SU1434361A1 (en) Method of measuring propagation velocity of acoustic oscillations in moving media
SU870957A1 (en) Device for pulse ultrasonic flow speed meter graduation