Ультразвуковой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 00 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.Й.Антанайтис, П.-Б.П.Иилюс и П.Н.Канапяцкас(56) Авторское свидетельство СССР 9 284345, кл. С О Р 1/66, 1971.Авторское свидетельство СССР Р 599163, кл. С 01 Р 1/66, 1976.Европейский патент Р 0051293, кл. С 01 Р 1/66, 1982.(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОИЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измеренин расходов жидкостей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Ультразвуковой расходомер содержит первый 4 и второй 16 ультразвуковые преобразователи, возбуждаемые одновременно генератором,801500837З 14 С О 1 Г 1/66 1 зондирующих сигналов, на которыи скварцевого генератора 7 через делитель 11 поступают периодически задающие зондирующие сигналы, Расходомертакже содержит двухканальную схемупреобразования принятых с малым разнесением во времени ультразвуковыхсигналов, состоящую из двух стробоскопических преобразователей 9 и 10,двух компараторов 13 и 15 и второгопреобразователя время - код, На вычислитель 3 поступают код разностизадержек двух принятых ультразвуковыми преобразователями 4 и 6 сигналови код задержки ультразвукового сигнала, принятого ультразвуковым преобразователем 4 и прошедшего через приемник 5. Цифровая линия 8 задержкивыдает задержанные импульсы с кварцевого генератора 7 на запуск стробоскопических преобразователей 9 и 10и на тактовый вход первого преобразователя время - код. Кварцевый ге1500837 ра. нератор 7 выдает тактовые импульсы на вычислитель 3 и преобразователь 2 время - код. Для развязки цепи измеИзобретение относится к измерительной технике И может быть исполь зовано при измерении расходов жидкостеи.Целью изобретения является повышение точности измерения. 15На чертеже представлена структурная схема ультразвукового расходомеУльтразвуковой расходомер содер жит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов, первый преобразователь 2 время - код и вычислитель 3. Первый ультразвуковой преобразователь 4 через приемник 5 25 подсоединен к второму входу преобразователя 2. Выходы второго преобразователя 6 время - код связаны с вторы-. ми вхоцами вычислителя 3, а выход кварцевого генератора 7 связан с тре тьими входами вычислителя 3, первого преобразователя 2 времЯ - код, а также через цифровую линию 8 задержки - с первыми входами стробоскопических преобразователей 9 и 1 О и первым вхо дом второго преобразователя 6 время код. Выход кварцевого генератора 7 также через делитель 11 частоты подключен к входу генераторавозбуждающих импульсов второй выход котов 40 рого через последовательно соединенные первые диод 12, стробоскопический преобразователь 9 и компаратор 13 подсоединен к второму входу второго преобразователя 6 время - код, а че рез последовательно соединенные вторые диод 14, стробоскопический преобразователь 10 и компаратор 15 - к третьему входу второго преобразователя 6 время - код: Первый ультразву 50 ковой преобразователь 4 подсоединен к второму входу первого стробоскопического преобразователя 9, а второй преобразователь 16 - к второму входу второго стробоскопического преобра,55 зователя 10, Первый выход генераторавозбуждающих импульсов соединен с вторыми входами цифровой линии 8 задержки и приемника 5. Вторые входы рение - прием использованы первый 12 и второй 14 диоды, включенные встречно.ил. компараторов 13 и 15 предназначены для подачи опорного напряжения 1).Ультразвуковой расходомер работа - ет следующим образом.Непрерывная серия импульсов с выхода кварцевого генератора 7 частотой Х поступает на вход делителя 1 частоты, поэтому на его выходе образуются импульсы частотой где И - коэффициент деления делителя 11, выбираемый из условия 1 Оо"иткс7 - время распространения ультразвуковой волны между ультразвуковыми преобразователями 4 и 16.Этими импульсами запускается генератор 1 возбуждаюцих импульсов. В момент возбуждения с закрывается приемник 5 на временной интервал С с 2 Поскольку на первый вход преобразователя 2 поступают запускаюцие импульсы, соответствующие во времени моментам излучения, на второй - моментам появления принятого сигнала, ана третий - сигнал дискретизации час-тотой й , на выходе преобразователя2 образуется код И, = Г(е) . (2) При поступлении очередного импульса излучения содержание преобразователя 2 сбрасывается, однако наего выходах прежнее содержание сохраняется (имеется внутренняя буферная память), поэтому на вычислитель 3 непрерывно поступают текущие значения кода И,(й), Импульсами с первого выхода генератора 1 также запускается цифровая линия задержки, поэтому на его выходе образуется серия импульсов, сдвинутых относительно моментов излучения на временной интервал с с. Этими импульсами запускаются стробоскопические преобразователи 9 и 10, на вторые входы которых поступают принятые преобразователями 4 и 16 ультразвуковые импульсы, 1500837прошедшие среду по потоку и против него. На выходах преобразователей 9 и 10 образуются импульсы, совпадающие по форме с импульсами, принятыми5 ультразвуковыми преобразователями 4 и 16, однако временный масштаб у них расширенв К раз. Эти импульсы поступают на первые входы компараторон 13 и 5. В моменты сравнения напряже ний на их входах с опорным напряжением 1 БО (например, Б= О) на выходах компараторон образуются сформированные импульсы напряжений. Временной интервал между ними равен 15 4 ф, 4 К К Ч(е)/сВд с (г.). (3) Путем подбора параметрон стробоскопических преобразователей 9 и 1 О коэффициент расширения К может быть выбран 10 и более, поэтому времен 6ной интервал Д(с) преобразуется из наносекундного диапазона в миллисекундный, что увеличивает точность, его измерения. В преобразователе 6 время - код временной интервал д(1) преобразуется в код 20 25 н (с) = д 7 (т) г(4) Для этой цели на первый вход вто рого преобразователя б поступает сигнал с выхода линии 8 задержки с частотой дискретизации Го. Код И,1) поступает на вычислитель 3, в котором по известному коду базы измерения2 йаБ = - т- -- (а - шаг дискретизации) В ныли измеренной величине кода вычисля 11 с = 1 р/11 эа потом его квадрат Г . Далее по зависимости(5) 45 Н(С) = И (й) Сао И(й)/4 КаК,полученной с учетом выражения (5),вычисляется скорость потока среды(массовый или объемный расход).50 Устройство характеризуется повышенной точностью, поскольку применение стробоскопических преобраэоватеется код скорости ультразвука н среде 40 лей временных интервалов позволяет повысить точность измерения интервалов времени между двумя импульсами,формула изобретенияУльтразвуковой расходомер, содержащий первый и второй ультразвуковые преобразователи, генератор возбуждающих импульсон, первый и второй преобразователи время - код, приемник, кварцевый генератор, причем генератор возбуждающих импульсов соединен с первым входом первого преобразователя время - код, которьп выходом подключен к первому входу вычислителя, соединенного вторым входом с выходом второго преобразователя время - код, второй ультразвуковой преобразователь соединен с вторым входом приемника, подключенного выходом к второму входу первого преобразователя время - код, а кварцевьп генератор подключен к тактовым входам вычислителя и первого преобразователя время - код, о т л и ч а ю щ.и й - с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй стробоскспические преобразователи, первый и второй компараторы, цифроная линия задержки, делитель частоты и первый и второй разделительные диоды, причем первьп и второй стробоскопические преобразователи соединены через соответствующий компаратор соответственно с первым и вторым входами второго преобразователя время - код, тактовый вход которого соединен с выходом цифровой линии задержки и первыми входами стробоскопическнх преобразователей, вторые входы которых подключены соответственно к первому и нторому ультразвуковым преобразователям, соединенным через диоды с выходом генератора возбуждающих импульсов, вход которого через делитель подключен к выходу кварцевого генератора и первому входу цифровой линии задержки, нторой вход которой соединен с первым вхо-, дом приемника и выходом генератора возбуждающих импульсов.