Фазовый ультразвуковой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,14 266 А 1 Щ 4 б 01 Г66 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ФАЗОВЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР(57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения за счет устранениявлияния изменений скорости распространения ультразвука в среде. В контролируемую среду с помощью пьезопреобразователей 1 и 2 излучаются ультразвуковые колебания сначала по потоку, а затем против потока. Коммутация осуществляется коммутатором 3, Разность фаз излученных и принимаемых колебаний устанавливается равной целому числу периодов перестройкой частоты управляемого генератора 11, который управляется выходным напряжением цепочки, состоящей из двух формирователей 5 и 6, фазового компаратора 7, интегратора 13 н сумматора 2. Частоты фиксируются в блоке 8 считывания частот. Затем управляемый генератор перестраивается подключением к сумматору 12 напряжения скачка с блока 16 формирования скачка таким образом, что разность фаз увеличивается ровно на единицу. Приведена зависимость для вычисления расхода, 2 ил.Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано дляизмерения расхода жидкостей и газов.Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого расходомера; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу расходомера.Расходомер состоит из приемо-передающих пьезопреобразователей 1 и 2, коммутатора 3, усилителя 4, формирователей 5 и 6,фазового компаратора 7, блока 8 считываниячастот, усилителя 9 мощности, блока 10вычисления расхода, управляемого генератора 11, сумматора 12, интегратора 13, индикатора 14, блока 15 управления и блока 16формирования скачка.Расходомер работает следующим образом,Непрерывные синусоидальные колебанияс выхода управляемого генератора 11 черезусилитель 9 мощности и коммутатор 3 подаются на пьезопреобразователь 1 и излучаются по потоку. Пьезопреобразователь 2преобразует прошедшее через поток ультразвуковые колебания в электрический сигнал, который усиливается усилителем 4, преобразуется в прямоугольные импульсы формирователем 5 и поступает на первый входфазового компаратора 7. На второй вход фазового компаратора 7 поступают прямоугольные импульсы с формирователя 6, сформированные из выходных колебаний усилителя 9 мощности. Выходное напряжениефазового компаратора 7 интегрируется интегратором 13 и через сумматор 12 управляет частотой управляемого генератора 11.Частота управляемого генератора 11 устанавливается равной значению 11, при которомразность фаз между излучаемыми колебаниями и принятыми колебаниями равняется целому числу периодов, т. е.Л 1 р+=2 лп,где и - целое число.Эта частота фиксируется в блоке 8 считывания частот по сигналу с блока 15 управления (фиг. 2 в). В момент времени(фиг. 2 б) производится переключение коммутатора 3 и обнуление интегратора 13(фиг. 2 д). Ультразвуковые колебания излучаются пьезопреобразователем 2 против потока и принимаются пьезопреобразователем 1. Управляемый генератор 11 снованастраивается на такую частоту 12, при которой разность фаз между излученными ипринятыми колебаниями равняется целомучислу периодов, т. е.А 11 =2 лп,при этомС+У11=П -- -С - 712= П -- -где С - скорость распространения ультразвука в контролируемой среде;У - скорость потока;1. - расстояние между пьезопреобразо вателями,Частота 12 также фиксируется в блоке 8считывания частот по сигналу с блока 15 управления (фиг. 2 в). В момент времени 12 производится обнуление интегратора 13, пе реключение коммутатора 3 и формированиескачка на выходе блока 16 формирования скачка по сигналу с блока 15 управления (фиг. 2 а). При этом напряжение скачка, подаваемое на сумматор 12, выбрано таким, что управляемый генератор 11 настраивается на частоту 11, при которой разность фаз колебаний равна целому числу периодов, ровно на единицу большему, чем при частоте 11. Частота 11 также фиксируется в блоке 8 считывания частот, Затем в момент 1 З производится переключение коммутатора 3 и обнуление интегратора 13.Управляемый генератор 11 настраивается на частоту 12, которая также считывается блоком считывания частот. При этом25 11= (и+1) --- ;С+У1.В блоке 8 считывания частот формируется разность 11+ Ь) - (11+12. Если эта разность не превышает наперед заданную величину, то на блок 15 управления выдается сигнал (фиг. 2 г), по которому блок 15 управления запускает блок 10 вычисления расхода. В блоке 10 вычисления расхода определяется скорость потока, равная7= - ( (11+12) (1+12) )2. 11+ 12по которой при известном сечении трубо провода рассчитывается расход и выдаетсяна индикатор 14. Затем цикл измерений повторяется, Если блок 8 считывания частот не выдает сигнала на блок 15 управления, то цикл измерений повторяется, а блок 10 вычисления расхода не запускается. При 45 этом на индикаторе 14 остаются предыдущие показания. Таким образом устраняются сбои.Использование предлагаемого датчикапозволяет производить измерение расхода, не зависящее от вариаций скорости распространения ультразвука в контролируемой среде.Формула изобретения55 Фазовый ультразвуковой расходомер,содержащий два приемо-передающих пьезопреобразователя, подключенные к коммутатору, соединенному с усилителем мощности,Составитель К,) Техред И. Верес Тираж 660 твенного комитета по изобрете 035, Москва, Ж - 35, Раун издательский комбинат ПатеРедактор А. РевинЗаказ 2816/37ВНИИПИ Государс11Производственно рректор Л. Пилипенкодписноерытиям прн ГКНТ СС ниям и о ская на нт, г. Уж ород, ул. Гагарина, 1 О с усилителем и с блоком управления, фазовый компаратор, блок вычисления расхода и связанный с ним индикатор, отличаю-. щийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен блоком считывания частот, блоком формирования скачка, двумя формирователями и последовательно соединенными интегратором, сумматором и управляемым генератором, причем первый и второй входы фазового компаратора подключены через формирователи, соответственно, к выходам усилителя и усилителя мощности, выход фазового компаратора соединен с входом интегратора, выход управляемого генератора соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с первым входом блока считывания частот, к второму входу сумматора подключен выход блока формирования скачка, выходы блока управления соединень 1 с управляющими входами интегратора, блока формирования скачка, блока считывания частот и блока вычисления расхода, вход блока управления соединен с первым выходом блока считывания частот, второй выход которого соединен с блоком вычисления расхода.