Датчик ультразвукового расходомера

(щ 714153 Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 с присоединением заявки Мо 6 01 Г 1/66 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 10.0280(72) Автор изобретения П.-Б.П, Милюс Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительнойтехнике и может быть использованодля измерения расхода жидкостей втрубопроводах,Известен акустический датчик,выполненный в виде цилиндрического.стакана, установленного на трубопро"воде наружной поверхностью к контролируемой среде, в наружной поверхнос 1 Оти дна стакана сделана выемка ввиде усеченного конуса, образуя мембрану, в середине внутренней поверхности которой установлен пьезоэлемент (1) . 15 Конструкция известного датчика исключает излучение акустического сигнала по стенке трубопровода,но указанным свойством, датчик обла дает лишь в узком частотном диапазоне. Резонансные свойства стакана и пьезоэлемента с мембраной не позволяют использовать датчик для излучения и приема коротких импульс ных сигналов, Кроме того, каждая форма выемки расширяет диаграмму направленности, что приводит к снижению коэффициента передачи акустического преобразователя при измере нии расхода жидкости в трубопроводах вНаиболее близким по техническойсущности является датчик ультразвукового расходомера, содержащий установленные на трубопроводе друг прбтив друга два пьеэопреобразователя,выполненных в виде пОляризованныхпо длине цилиндров, оси которых перпендикулярны к оси трубопровода,а их контактирующие с исследуемойсредой торцы снабжены токопроводящими электродами 2,Недостатки известного датчикаобусловлены тем, что в пьезоэлектрических цилиндрах кроме толщинныхколебаний существуют также и радиальные, частота которых определяется радиальными геометрическими размерами цилиндра. В результате присуперпозиции колебаний искажаетсяформа излученных и принятых колебаний. Это приводит к снижению точностиизмерения расхода.,Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что дРугие торцы цилиндроввыполнены со скошенными поверхностями, параллельными друг другу, и714153 Формула изобретения Заказ 92 б 7/3301 Подписное ПП Патент,од, ул, Проектная,ли ал ужг снабжены токопроводящими электродами,На чертеже изображен датчик ультразвукового расходомера.Датчик содержит установленные натрубопроводе 1 напротив друг другадва пьезопреобразователя 2 в держателях 3, выполненных в виде поляризованных по длине цилиндров, оси которых перпендикулярны к оси трубопровода 1, На торцовых поверхностяхцилиндров нанесены токопронодящиеэлектроды, а внешние торцы цилиндроввыполнены со скошенными поверхностями, параллельными друг другу. Остальное пространство в держателях заполнено демпфером 4, а напротив пьезо - электрических преобразователей 3расположены поглотители ультразвука 5.Датчик ультразвукового расходомера работает следующим образом.Электрический сигнал подаетсяна пьезоэлектрический преобразователь 2, который преобразует его вультразвук. Ультразвуковая волна излучается в исследуемую среду и принимается вторым пьезопреобразователем 2 иа противоположной стенке трубопровода 1; Поскольку пьезоэлектрические преобразователи 2 выполне:ны со скошенными внешними торцовы- ЗОми поверхностями, то диаграмма направленности такого преобразователя2 имеет двухлепестковый вид: одинлепесток диаграммы направленностиявляется .перпендикулярным к излучаю- Зщей поверхности пьезопреобразователя 2, а другой направлен под углом кизлучающей поверхности преобразонателя, Угол бокового максимума диаграммы направленности зависит от угламежду токопроводящими электродами.Это вызвано тем, что при указаннойконструкции пьезопреобразонателя наизлучающей поверхности его получается неравномерное по амплитуде и форме распределение упругих смещений, угол бокового максимума диаграммы направленности в режимах излучения и приема остается одинаковым. Расстояние между осями цилиндров пьезопреобразователей выбирается н зависимости от угла бокового максимума диаграммы направленности.Пьезопреобразонатели со скошенными торцовыми поверхностями работают только на толщинных колебаниях,при-, чем они не обладают резонансными свойствами. Таким образом, н такой конструкции исключены радиальные колебания, приводящие к искажению сигнала н акустическом тракте расходомера. Кроме того, датчик имеет широкую полосу пропускания, что дает возможность работать с короткими импульсными сигналами, а также датчик не вОзбуждает в стенках трубопровода паразитные акустические волны..Датчик ультразвукового расходомера, содержащий установленные на трубопроводе напротив друг друга днапьезопреобразователя, выполненныхв виде поляризованных по длине цилиндров, оси которых. перпендикулярно коси трубопровода, а их контактирующиес исследуемой средой торцы снабженытокопронодящими электродами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, другиеторцы цилиндров выполнены со скОшенными поверхностями, параллельнымидруг другу, и снабжены токопроводящими электродами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент США Р 3.876.890,кл. 310-8.2, опублик, 1975.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2592803/18-10,кл. 6 01 Г 1/бб, 13.02.78 (прототип).