SU972223A1 - Pulse single-channel ultrasonic flowmeter - Google Patents
Pulse single-channel ultrasonic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- SU972223A1 SU972223A1 SU813291837A SU3291837A SU972223A1 SU 972223 A1 SU972223 A1 SU 972223A1 SU 813291837 A SU813291837 A SU 813291837A SU 3291837 A SU3291837 A SU 3291837A SU 972223 A1 SU972223 A1 SU 972223A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- converter
- output
- selector
- memory register
- code
- Prior art date
Links
Description
(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ(54) PULSE SINGLE-CHANNEL ULTRASONIC
РАСХОДОМЕРFLOW METER
1one
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерений расхода жидких и газообразных сред в нефтегазодобывающей, химической, пищевой, гидрометаллургической и других отрасл х промышленности.The invention relates to a measuring technique and can be used to measure the flow of liquid and gaseous media in the oil and gas, chemical, food, hydrometallurgical and other sectors of the industry.
Известен импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер, основанный на измерении разности временных интервалов при распространении ультразвука по потоку и против него. Измерение осуществл етс с помощью высокостабильного генератора, дискретными импульсами которого заполн ютс измер емые временные промежутки. Подсчитанна счетчиком разность импульсов вл етс мерой расхода 1.Known pulsed single-channel ultrasonic flow meter, based on the measurement of the difference in time intervals during the propagation of ultrasound along the stream and against it. The measurement is carried out with the help of a highly stable generator whose discrete pulses fill the measured time intervals. The counter-counted pulse difference is a measure of flow 1.
Недостатком указанного расходомера вл етс невысока точность измерений, котора ограничиваетс как величиной единицы дискретного счета, т. е. периодом колебаний высокостабильного генератора, так и отсутствием поправок на изменени скоростиThe disadvantage of this flow meter is the low measurement accuracy, which is limited both by the magnitude of the discrete counting unit, i.e. the oscillation period of the highly stable generator, and the absence of corrections for speed changes
распространени ультразвука за счет непосто нства физико-химических параметров среды.the spread of ultrasound due to the inadequacy of physicochemical environmental parameters.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс одноканальный ультразвуковойClosest to the proposed is a single-channel ultrasound
расходомер, содержащий два акустических преобразовател , расположенных на противоположных стенках трубопровода под углом к его оси и св занных через коммутатор с генератором зондирующих импульсовa flow meter containing two acoustic transducers located on opposite walls of the pipeline at an angle to its axis and connected via a switch with a probe pulse generator
5 и с последовательно соединенными усилителем , селектором, счетчиком импульсов, регистром пам ти, блоком вычислени разности обратных величин и регистрирующим устройством 2.5 and with series-connected amplifier, selector, pulse counter, memory register, return difference calculation unit, and recorder 2.
Q Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений.Q However, the known device has insufficient measurement accuracy.
Цель изобретени - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.
Поставленна цель достигаетс тем, что в импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер ввод т дешифратор состо ний , делитель частоты, последовательно соединенные опорный генератор, формирователь , преобразователь временной интерваламплитуда , аналого-цифровой преобразова2Q тель и преобразователь кода, причем вход дешифратора состо ний подключен к выходу делител частоты, его выход подключен к входам коммутатора, регистра пам ти, преобразовател временной интервал-амплитуда , счетчика импульсов, генератора зондирующих импульсов, выход которого подключен к селектору и к регистрирующему устройству , выходы опорного генератора подключены к входам делител частоты и селектора , входы счетчика импульсов подключены к старшим разр дам регистра пам ти, а его младший разр д подключен к выходу преобразовател кода, при этом выход усилител подключен к входу формировател . На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Расходомер содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, делитель 2 частоты, дешифратор 3 состо ний, генератор 4 зондирующих импульсов, коммутатор 5, который имеет св зь с дешифратором 3 состо ний, преобразовател ми 6 и 7 и усилителем 8, к выходу которого последовательно подсоединены селектор 9, счетчик 10 импульсов , регистр 11 пам ти, блок 12 вычислени разности обратных величин, регистрирующее устройство 13. Расходомер также содержит последовательно соединенные формирователь 14 интервальных импульсов, преобразователь 15 временной интервал-амплитуда , аналого-цифровой преобразователь 16 и преобразователь 17 кода. Расходомер работает следующим образом . Опорный генератор 1 генерирует высокостабильные импульсы частотой f (фиг. 2а), которые дел тс до частоты тактовых импульсов в делителе 2 частоты и подаютс на дешифратор 3 состо ний, с помощью которого осуществл етс синхронизаци работы расходомера в целом. По первому тактовому импульсу, поступившему На вход генератора 4 зондирующих импульсов, генерируетс возбуждающий импульс, который через коммутатор 5 подаетс , например, на излучающий преобразователь б (фиг. 26). Одновременно на селектор 9 с генератора 4 зондирующих импульсов подаетс стартовый импульс, по которому селектор 9 начинает пропускать импульсы опорного генератора 1 На вход счетчика 10 импульсов. Акустический сигнал, излученный преобразователем 6, пройд по току контролируемую среду за врем Тр под углом ot к оси трубопровода, преобразуетс в приемном преобразователе 7 в электрический сигнал (фиг. 2в) и через коммутатор 5, усилитель 8 поступает на селектор 9, который срабатывает и прерывает поступление импульсов опорного генератора I на счетчик 10 импульсов (фиг. 2г). Одновременно с закрытием селектора 9 запускаетс формирователь 14 интервальных импульсов, формирующий дополнительный временной интервал (фиг. 2 д) от момента прихода информационного импульса, соответствующего прин тому ультразвуковому сигналу, до момента поступ лени ближайщего импульса из непрерывной последовательности, генерируемой опорным генератором 1, т.е. в пределах tg -дополнительный временной интервал; - частота опорного генератора. Сформированный временной интервал t преобразуетс в преобразователе 15 временной интервал-амплитуда в Напр жение, уровень которого хранитс на накопительной емкости преобразовател временной интервал-амплитуда (фиг. 2е). Дл снижени требований, предъ вл емых к аналого-цифровому преобразователю 16 по скорости преобразовани , врем хранени напр жени на накопительной емкости преобразовател 15 выбрано достаточно большим (фиг. 2 е). Дл этого св зь накопительной емкости с аналого-цифровым преобразователем 16 осуществл етс с помощью истокового повторител , имеющего большое входное сопротивление и также вход щего в состав преобразовател 15 временной интервал-амплитуда . В конце каждого цикла измерений предусмотрен принудительный разр д накопительной емкости, что достигаетс подачей кратковременного разр дного импульса (фиг. 2 ж) с дещифратора 3 состо ний на разр дную цепь преобразовател 15 временной интервал-амплитуда. Аналого-цифровой преобразователь формирует код, пропорциональный преобразованному временному интервалу, однако преобразованный временной интервал вл етс не искомым, а дополн ющим искомый до временного интервала единичного значени дискретного счета, т. е. до величины t + tg ; ; где t - искомый временной интервал . Поскольку период импульсов дискретного счета строго посто нен и равен диапазону преобразовани аналого-цифрового преобразовател 16, то искомое кодовое значение временного интервала равно m к - п, где гп - кодовое значение искомого временного интервала; к - max кодовое значение диапазона преобразовани ; п - текущее кодовое значение аналого-цифрового преобразовател . Указанное преобразование осуществл етс в преобразователе 17 кода, преобразующего п значений К разр дного кода в m дополн ющих значений К разр дного кода. Кодовое значение временного интервала с преобразовател 17 кода поступает на входы младщих разр дов регистра 11 пам ти одновременно с кодовыми значени ми счетчика 10, входы которого подключены к старшим разр дам регистра 11 пам ти. После окончани записи счетчик 10 сбрасываетс в ноль тактовым импульсом, поступающим с дещифратора 3 состо ний, что необходимо дл обеспечени готовности к следующему циклу измерений, при котором возбуждающий импульс генератора 4 зондирующих импульсов через коммутатор 5 подаетс уже на преобразователь 7.The goal is achieved by introducing a state decoder, a frequency divider, a series-connected reference oscillator, a driver, a time-amplitude converter, an analog-to-digital converter, and a code converter in a single-channel pulse ultrasonic flow meter, and the state decoder is connected to the output of a frequency divider. its output is connected to the inputs of a switch, a memory register, a time-amplitude converter, a pulse counter, a probe pulse generator The output of which is connected to the selector and to the registering device, the outputs of the reference generator are connected to the inputs of the frequency divider and the selector, the inputs of the pulse counter are connected to the high bits of the memory register, and its lower bit is connected to the output of the code converter, while the output of the amplifier connected to the input of the imager. FIG. I presents the block diagram of the proposed device; in fig. 2 - time diagrams. The flow meter contains a series-connected reference generator 1, a frequency divider 2, a decoder of 3 states, a generator of 4 probe pulses, a switch 5 that communicates with a decoder of 3 states, converters 6 and 7, and an amplifier 8, to the output of which a selector is connected in series. 9, a pulse counter 10, a memory register 11, a unit for calculating the difference of reciprocal values, a recording device 13. The flow meter also contains series-connected interval driver pulses 14, a time converter 15 oh interval-amplitude, analog-to-digital converter 16 and code converter 17. The flow meter works as follows. The reference generator 1 generates highly stable pulses of frequency f (Fig. 2a), which are divided up to the frequency of clock pulses in frequency divider 2 and fed to a decoder of 3 states, which is used to synchronize the operation of the flow meter as a whole. According to the first clock pulse received at the input of the generator 4 of the probe pulses, an excitation pulse is generated, which through the switch 5 is fed, for example, to the radiating converter b (Fig. 26). At the same time, a start pulse is applied to the selector 9 from the generator 4 of probe pulses, through which the selector 9 starts to pass the pulses of the reference generator 1 to the input of the counter 10 pulses. The acoustic signal emitted by the transducer 6 passes through the current controlled medium during Tp at an angle ot to the pipeline axis, is converted in the receiving transducer 7 into an electrical signal (Fig. 2c) and through the switch 5, the amplifier 8 is fed to the selector 9, which operates and interrupts the flow of pulses of the reference generator I to the counter 10 pulses (Fig. 2d). Simultaneously with the closing of the selector 9, the shaper 14 of the interval pulses is started, forming an additional time interval (Fig. 2e) from the time of arrival of the information pulse corresponding to the received ultrasonic signal until the next pulse is received from the continuous sequence generated by the reference generator 1, m. e. within tg - additional time interval; - frequency reference oscillator. The generated time interval t is converted in the converter 15 time interval-amplitude to voltage, the level of which is stored on the storage capacitor of the time-amplitude-converter (Fig. 2e). In order to reduce the requirements for the analog-to-digital converter 16 in terms of conversion speed, the storage time of the storage capacitor 15 of the converter 15 is sufficiently large (Fig. 2e). For this, the connection of the storage capacitance with the analog-to-digital converter 16 is carried out using a source follower having a large input resistance and also included in the time interval-amplitude component of the converter 15. At the end of each measurement cycle, a forced discharge of the storage capacitance is provided, which is achieved by applying a short-duration discharge pulse (Fig. 2 g) from the 3-state resolver to the time-amplitude-amplitude discharge circuit of the converter 15. The analog-to-digital converter generates a code proportional to the transformed time interval, however, the transformed time interval is not the desired one, but complements the desired one up to the time interval of a single value of the discrete count, i.e., to the value t + tg; ; where t is the desired time interval. Since the period of discrete counting pulses is strictly constant and equal to the conversion range of analog-to-digital converter 16, the desired code value of the time interval is m k - n, where rn is the code value of the desired time interval; k - max transform range code value; n - the current code value of the analog-to-digital converter. This conversion is carried out in a code converter 17, which converts the n values of K of the bit code into m auxiliary values of K of the bit code. The code value of the time interval from the converter 17 of the code is fed to the inputs of the lower bits of the memory register 11 simultaneously with the code values of the counter 10, the inputs of which are connected to the high bits of the memory register 11. After the end of the recording, the counter 10 is reset to zero by the clock pulse coming from the decryptor 3 states, which is necessary to ensure readiness for the next measurement cycle, in which the excitation pulse of the generator 4 of the probe pulses through the switch 5 is fed to the converter 7.
В этом случае акустический сигнал распростран етс против потока под углом к оси трубопровода. Прошедший контролируемую среду акустический сигнал преобразуетс в преобразователе б в электрический сигнал, затем через коммутатор 5 и усилитель 8 подаетс на селектор 9. Измерение времени распространени ультразвука с интервалом дискретности 4- и преобразование дополнительного временного интервала производитс в описанной выше последовательности . . В этом случае в регистр 11 пам ти заноситс полна информаци о времени распространени и ультразвука против потока среды. После занесени информации в регистр 11 пам ти посредством дешифратора 3 состо ний цикл измерений повтор етс .In this case, the acoustic signal propagates against the flow at an angle to the axis of the pipeline. The acoustic signal passed through the controlled medium is converted in the converter b into an electrical signal, then through the switch 5 and the amplifier 8 is fed to the selector 9. The time of ultrasound propagation is measured at a discrete interval of 4 and the additional time interval is converted in the sequence described above. . In this case, the memory register 11 is filled with information about the propagation time and ultrasound against the flow of the medium. After the information is stored in the memory register 11 by means of the 3 state decoder, the measurement cycle is repeated.
Записанные в регистре 11 пам ти значени измеренного временного интервала обрабатываютс в блоке 12 вычислени разности о(5ратНых величин, реализующем The values of the measured time interval recorded in the memory register 11 are processed in the unit 12 for calculating the difference about (5 times the values realizing
функцию Y )Гп-г п - ™кушее значение регистра пам ти, соответствующее времени распространени ультразвука по потоку среды или против него.function Y) Гп-г п - ™ is the number of memory register values corresponding to the time of ultrasound propagation along the medium flow or against it.
Вз тие обратных величин от измеренных временных интервалов при распространении ультразвука по потоку и против него позвол ет избавитьс от необходимости введени трудноопределимой поправки на квадрат скорости распространени ультразвука в контролируемой среде, а прин тый алгоритм работы блока 12 вычислени разности обратных величин позвол ет регистрировать расход по каждому значению временного интервала, поступившему в регистр 11 пам ти.Taking inverse values from measured time intervals during ultrasound propagation in the flow and against it eliminates the need to introduce a hard-to-find correction for the square of the ultrasound propagation speed in a controlled environment, and the adopted algorithm of operation of the inverse difference difference calculator 12 allows you to record the flow rate for each the value of the time interval received in memory register 11.
Регистрирующее устройство 13 осредн ет результаты измерений и выдает на своем выходе информацию в соответствуюших единицах скорости потока или расхода среды . Учет направлени скорости потока достигаетс с помощью сигналов, поступающих с дешифратора 3 состо ний.The recording device 13 averages the measurement results and outputs at its output information in the corresponding units of the flow velocity or flow rate of the medium. Consideration of the direction of the flow velocity is achieved with the help of signals coming from a 3 state decoder.
Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность измерений, а также расширить область применени ультразвуковых расходомеров.The proposed device allows improving the measurement accuracy as well as expanding the field of application of ultrasonic flow meters.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813291837A SU972223A1 (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Pulse single-channel ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813291837A SU972223A1 (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Pulse single-channel ultrasonic flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU972223A1 true SU972223A1 (en) | 1982-11-07 |
Family
ID=20959410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813291837A SU972223A1 (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Pulse single-channel ultrasonic flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU972223A1 (en) |
-
1981
- 1981-05-26 SU SU813291837A patent/SU972223A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA44806C2 (en) | METHOD OF MEASURING LIQUID CONSUMPTION | |
US20190170550A1 (en) | Ultrasonic transducers using adaptive multi-frequency hopping and coding | |
CN101813528A (en) | Method for precisely measuring temperature by using ultrasonic technology and measuring instrument | |
SU972223A1 (en) | Pulse single-channel ultrasonic flowmeter | |
US4078427A (en) | Ultrasonic flow or current meter | |
RU22537U1 (en) | PULSE TWO BEAM ULTRASONIC FLOW METER | |
RU2160887C1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
EP1798529A1 (en) | Ultrasonic gas flow meter | |
RU2018089C1 (en) | Multichannel ultrasonic flowmeter | |
RU2165085C2 (en) | Gear measuring flow velocity of substance | |
SU901828A1 (en) | Single-channel ultrasonic flowmeter | |
SU734507A1 (en) | Single-channel ultrasonic flowmeter | |
SU932240A1 (en) | Ultrasonic flow meter | |
RU1778533C (en) | Ultrasonic flowmeter of multiphase media | |
SU1472844A1 (en) | Digital compensating phase meter | |
SU853397A1 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
SU976396A1 (en) | Digital frequency meter | |
RU2156471C2 (en) | Device measuring frequency of events | |
SU1114966A1 (en) | Digital device for measuring frequency | |
SU954873A1 (en) | Meter of ultrasound speed in liquid | |
SU838551A1 (en) | Ultrasonic instrument for monitoring chemical technological processes | |
SU336520A1 (en) | ALL-UNION j [lATEIiTeO-T [X ^ :; P! EnHAn | | |
SU989457A1 (en) | Liquid media ultrasonic analyzer | |
SU901905A1 (en) | Speed ratio meter | |
SU625136A1 (en) | Method of measuring substance quality in multiphase streams |