Ультразвуковой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) И 1)М 51) С 01 Р 1/6 РЕТЕН ПИС ЬСТВУ Р 45ч, Н.Г.Шахмаев) окшин,(54)( по ав ч а ю расши носте ния по рой с лей ГОСУДАРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Е ВТОРСНОМУ СВИД(56) 1. Авторское свидетельство СССР 569854, кл. с 01 Р 1/66, 1975(прототип). 7) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕсв. Р 569854, о т л ищ и й с я тем, что, с целью ения функциональных возможи повышения точности измеретоков с несимметричной эпюоростей, он снабжен устройст вом переключения каналов, состоящим из схемы И, коммутатора, переключателя каналов; счетчика циклов,линии задержки и блока уравленияи индикации, причем выход блока управления,и индикации через переключатель каналов, второй вход которого через счетчик циклов подключен к выходу усилителя принятыхсигналов, подключен соответственнок первым входам коммутатора и схемы И, вторые входы которых подключены к выходу формирователя возбуждающих импульсов выход схемыИ через линию задержки подключен квходу третьего переключателя, авыход коммутатора подключен к входам первого и второго переключате55 60 65 Изобретение относится к техникеультразвука и может найти применение для измерений расхода деформированных потоков жидкости,По основному авт. св, Р 569854,известен ультразвуковой расходомер, содержащий преобразователь расхода с несколькими парами приемоизлучающих головок, подключенныхчерез переключатели к формирователю возбуждающих импульсов и усилителю принятых сигналов, генераторы импульсов управляемой частоты,выходы которых через переключатели подключены к формирователю возбуждающих импульсов и к дискриминатору времени, а входы через другойпереключатель - к выходу дискрими.натора времени, причем выход усилителя принятых сигналов через переключатель подключен.к входу формирователя возбуждающих импульсови к одному из входов дискриминатора времени Я .Недостатком известного расходомера является недостаточная точность при измерении несимметричныхпотоков, т.е. потоков с деформированной эпюрой скоростей.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей и повышение точности измерений расходовдеформированных потоков.Поставленная цель достигаетсятем, что ультразвуковой расходомер снабжен устройством переключения каналов, состоящим из схемы И,коммутатора, переключателя каналов,счетчика циклов, линии задержки иблока управления и индикации, причем, выход блока управления и индикации через переключатель каналов,второй вход которого через счетчикциклов,подключен к выходу усилителя принятых сигналов, подключенсоответственно к первым входам коммутатора и схемы И, вторые входыкоторых подключены к выходу формирователя возбуждающих импульсов,выход схемы И через линию задержкиподключен к входу третьего переклю"чателя, а выход коммутатора подключен к входам первого и. второго переключателей,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Расходомер содержит преобразователь 1 расхода с четырьмя акустическими каналами, образованнымипьезоэлектрическими преобразовате.лями 2-9, первый и второй переключатели 10 и 11, формирователь 12возбущцающих импульсов, усилитель13 принятых сигналов, третий переключатель 14, дискриминатор 15 времени, четвертый переключатель 16,импульсные генераторы 17 и 18 управляемой частоты, пятый переключатель 19, схему 20 выделения разностнойчастоты схему И 21, переключатель22 каналов, линию 23 задержки, счетчик 24 циклов, коммутатор 25 иблок 26 управления и индикации.Расходомер работает следующимобразом.При цикле измерения, например,по потоку импульсы генератора 17через переключатель 19 попадаютна формирователь 12 возбуждающихимпульсов. Импульсы 12 формирователя через переключатель 10 возбуждают пьезопреобразователь 2. Ультразвуковые импульсы проходят че реэ измеряемую среду, принимаютсяпьезопреобразователем 6. Высокочастотный сигнал через переключатель 11, усилитель 13 и переключатель 14 попадает на формирователь12 для его повторнОго запуска, Таким образом цикл повторяется, поочередно подключая в работу парыпреобразователей 3-7, 4-8, 5-9до принятия сигнала преобразователем 9. После этого сигнал с усилителя 13 через переключатель 14подается .на вход временного селектора 15, на другой вход которогочерез переключатель 19 подаютсяимпульсы генератора 17, На выходедискриминатора .15 вырабатываетсясигнал с определенными параметрамив зависимости от временного расположения опорных и сигнальных импульсов. Этим сигналом через переключатель 16 управляется частота следования импульсов генератора 17до выполнения условияр Т (1)где- суммарное время распро странения ультразвуковойволны во всех акустических каналах,Т " период повторения импульсов генератора 17.45 При переключении расходомера врежим измерения против потока повторяются те же циклы, но в режимеизлучения работают пьезопреобразователи 6-9, приема - преобразователи 2-5. При этом справедливо ра- венство Тд, (2) где Т 2 - период следования импульсов генератора 18Разность частот генераторов 17 и 18 выделяется в измерительном устройстве 20 и является мерой расхода измеряемой жидкости.В режиме измерения значения локальной скорости потока каждого акустического канала предлагаемое устройство работает следующим образом.В блоке управления и индикации расходомера 26 оператором устанавливается порядок и частота опроса1059432 25 Составитель Н. БурбелоРедактор О, Черниченко Техред Л.Пилипенко КорректорС. Лекмар Заказ 9818/46 Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий,113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каналов. Например, установлен первый канал (пьезопреобразователи2-6) и опрос в процессе 5 циклов.При этом переключатель каналов 22вырабатывает сигнал для управленияработой коммутатора каналов 25 исхемы И 21. Коммутатор каналов 22своим выходным сигналом переводитпереключатели 10 и 11 в такое состояние, когда импульсы с формирователя 12 не попадают .на пьезопреобразователи 3-5 и 7-9,1 В режиме излучения по потоку импульс с генератора 17 .ерез переключатель 19 попадает на вход формирователя 12; импульс которого через переключатель 10 возбуждает пьезопреобразователь 2. Ультразвуковой.сигнал, проходя через измеряемую среду, принимается пре"образователем 6, сигнал с которого через усилитель 13 и переключатель 14 запускает формирователь 12, Импульс последнего не попадает на преобразователь 3, так как переключатели 10 и 11 закрыты. сигналом управления коммутатора каналов, а через схему И 21, линию 23 задержки, время задержки которой выбирается равном времени распространения во втором канале, и переключатель 14 попадает на.вход формирователя 12. Цикл повторяется до.имитации прохождения сигнала через четвертый канал, после чего через переключатель 14 сигнал попадает на вход временного дискриминатора 15, Далее происходит описанный процесс по управлению периодом следования импульсов генератора 17 до выполнения условияк Е, 4 Е;,е - 1 =тС( :Сгде 6 Е( - длины первого и 1-гоакустического канала;С - скорость ультразвука в измеряемой средеЧ( - среднее значение скоростипотока по 1 каналу. При режиме измерения против потока повторяются те же циклы: сигналпроходит только по первому каналу (преобразователи 6-2), а работуостальных каналов имитирует линия23 задержки.Период следования импульсов генератора 18 определяется выражением-сл". - 1Разность частот генераторов выделяется в измерительном устройстве 20, величина которой пропорциональна величине осредненного эначе ния скорости потока вдоль первогоканала,( ф(где (,=1 Е; - суммарная длина акус (=( . тических каналов- суммарное времязадержки в электронных узлах, в мембранах акустических каналов,После определения величины скорости по первому каналу (пятикратного повторения описанного циклаизмерений) счетчик 24 цикла выдает 30 сигнал на переключатель каналов.Последний своим управляющим сигналом перестраивает работу коммутатора 25 каналов и переключателей 10и 11 так, что измерения проводятся З 5 по второму каналу. Аналогичнымобразом опросу подлежат все кана-лы.Затем, сравнивая измеряемые значения локальных скоростей потока 4 О вдоль отдельных каналов с значениями, определенными в условиях градуировки, выбирается среднее значение поправочного коэффициентадля диапазона расхода. Данный коэффициент корректирует в измеритель ном устройстве 20 показания.известного расходомера, тем самым обес"печивая высокую точность измерения потоков с деформированной эпюрой скоростей.