Ультрозвуковой расходомер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 44756 Союз Советских Фециалистических Республик(51) М. Кл, б 011 1/00 Государственный комитет Совета Мииистров СССР по дедам изобретеиийи открытий ллетень39 убликовано 25.10.74.(53) УДК 681.121(088,8 ата опубликования описания 09.06.7).1К(Г - т гдековыхпо отн 1Изобретение относится к ультразвуковым расходомерам и может быть использовано для измерения мгновенных значений быстропеременных и пульсирующих расходов.Известен ультразвуковой расходомер, вы полненный по двухканальной схеме. Необходимыми элементами расходомера являются двухканальный акустический преобразователь с пьезоэлектрическими излучателями и приемниками, генератор ультразвуковых колебаний 10 и фазовый детектор. Принцип действия основан на измерении разности фаз между ультразвуковыми сигналами, прошедшими через контролируемую среду по потоку и против потока. Разность фаз пропорциональна средней 15 скорости потока, которая служит мерой расхода.Однако при измерении быстропеременных расходов известным расходомером возникает погрешность, обусловленная инерционностью 20 первичного преобразователя.Целью изобретения является повышение точности измерения мгновенных значений быстропеременных и пульсирующих потоков.Это достигается тем, что в известном уст ройстве к приемным пьезоэлементам и генератору подключены два дополнительных фазовых детектора, выходы которых через дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления, равным 3 где д - диаметр трубопровода, 1 - расстояние между каналами расходомера по оси трубопровода и а - угол между нормалью к оси трубопровода и ультразвуковым лучом в контролируемой среде, подключены к одному из входов второго дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом основного фазового детектора.Учет переходных процессов в звукопроводе в случае быстропеременных потоков приводит к следующей зависимости, которая связывает величину угла сдвига фаз Ьр между ультразвуковыми сигналами, прошедшими через среду по потоку и против него, со скоростью потока Р:р = е, + Ь+ и Лр - изменения фаз ультразвулебаний на приемных пьезоэлементах шению к неподвижному потоку;3 2 ю Р 1 да СР РСр3С СоваРд аС 1 - Ф-- )С Са - круговая частота ультразвуковых колебаний;С - скорость ультразвука в контролируемой среде;1 - расстояние между каналами расходомера по оси трубопровода.Предположив, что =11 ср+о з 1 п (а 1+ (р), т. е. в случае пульсирующего потока, можно получить:Л = " + з 1 па 1+ р) -"Р з 1 п(а 1+ а)+2 2- " а(р+ ,)соз(а 1+ ч),НЬр=К У +К У з 1 пМ+9)-- р а (ср + т, + т) СОЗ (а 1 + 9)2Третий член в последнем выражении и есть методическая погрешность двухканального ультразвукового расходомера, обусловленная инерционностью первичного преобразователя.Предлагаемый расходомер устраняет эту погрешность.На чертеже изображена блок-схема ультразвукового расходомера.Расходомер содержит двухканальный акустический преобразователь 1, через который проходит контролируемая среда, генератор 2 ультразвуковых колебаний, излучающие 3, 4 и приемные 5, 6 пьезоэлементы, фазовые детекторы 7, 8 и 9 и дифференциальные усилители 10 и 11,Устройство работает следующим образом.Ультразвуковой сигнал с генератора 2 подается на излучающие пьезоэлементы 3 и 4 и фазовые детекторы 8 и 9, причем для детекторов он является опорным. Возбуждаемые пьезоэлементами 3 и 4 ультразвуковые колебания, пройдя через контролируемую среду, 447561 принимаются пьезоэлементами 5 и 6, сигналы с которых подаются на входы фазовых детекторов 7, 8 и 9, Выходной сигнал с детектора 7 будет пропорционален Ьр, а с детекторов 8 5 и 9 - соответственно Лр+ и Л . Дифференциальный усилитель 10 производит вычитание модулей выходных сигналов фазовых детекторов 8 и 9 и усиление разностного сигнала вар + , + с Р + Р з 1 и а + 1 соз а1 СОЗ а 10 раз, в результате чего на его выходе формируется корректирующий сигнал, пропорциональныи - а(то + т + г) соз(О 1+ р)Ко2Второй дифференциальный усилитель 11 производит вычитание корректирующего сигнала из сигнала с выхода основного фазового детектора 7. Сигнал на выходе устройства будет свободен от погрешности, обусловленной инерционностью первичного преобразователя. Необходимо подчеркнуть, что условием осуществимости данного устройства является наличие двух разнесенных акустических каналов (величина т = - должна быть отлична от ну- с ля). Зо Предмет изобретения где 1) - диаметр трубопровода, 1 - расстояние между каналами расходомера по оси трубопровода и а - угол между нормалью к 50 оси трубопровода и ультразвуковым лучком вконтролируемой среде, подключены к одному из входов второго дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом основного фазового детектора. Ультразвуковой расходо мер, содержащийдвухканальный акустический преобразователь с пьезоэлектрическими излучателями и прием никами, генератор ультразвуковых колебанийи фазовый детектор, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения мгновенных значений быстр опеременных и пульсирующих потоков, к приемным пьезоэле ментам и генератору подключены два дополнительных фазовых детектора, выходы которых через дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления, равнымР+ РЗ 1 а+ 1 СОЗа45Ъ1 соз а447681 аказ 1339/7ЦНИИ Изд. Юе 525 Тираж 760 Государственного комитета Совета Мини по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5