Ультразвуковой способ измерения расхода потока

О П И С А Н И Е 111) 479000ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических/О присоединением заявки М Государственный комитет овета Министров СССР) Приоритет Опубликовано 30.07.75. Б Дата опубликования опи 681.12:534-8(088.8) 53) летен по делам изобретений и открь тнй(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПОТОКА2 5 генерагер 16 тором ма 7 ля 12.0 Частот ыражае следования импульсовя нерато 1 в 1 пл(с+ о сов 5гд период сл внутренни преобраз скорость скорость среде. едования импуй диаметр авателя;потока;ультразвука в сов; стического измеряемо Изобретение относится к области измерения расхода веществ и может быть использовано при конструировании образцовых и точных промышленных расходомеров.Известные способы измерения расхода потока основаны на применении двух схем синхрокольца, одна из которых посылает импульсы по потоку, другая - против потока, и имеют погрешности, обусловленные асимметрией каналов по углу излучения, длине пути ультразвукового импульса, диаметру трубопровода, вариации скорости ультразвука в материале звукопровода.Цель изобретения - повышение точности результата измерений.Это достигается тем, что обе схемы синхрокольца одновременно работают в одном канале преобразователя с исключением момента совпадения импульсов за счет относительного сдвига во времени последовательности импульсов каждой схемы синхрокольца.На фиг, 1 показана функциональная схема расходомера для осуществления способа; на фиг. 2, а - ж - диаграмма напряжений.Расходомер состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэлементами 2, 3, генераторов 4, 5, схем 6 - 11 совпадения, формирователей 12, 13, усилителей 14, 15, триггеров 16, 17, 18, одновибраторов 9, 20, частотомера 21, индикатора 22 и счетчика 23 (для упрощения в функциональной схеме не приводится ряд элементов, необходимых в реальной схеме),Устройство работает следующим образом.Импульс с генератора 4 (фиг. 2, а) поступа ет на пьезоэлемент 3. Пьезоэлемент излучаетультразвуковой импульс по потоку под углом а к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс поступает на пьезоэлемент 2. Принятый пьезо элементом 2 импульс усиливается усилителем4, формируется формирователем 12 в прямоугольный импульс (фиг. 2, б) длительностью т. Передним фронтом импульса формирователя 12 через схему б совпадения запускается 1 тор 4. Далее процесс повторяется. Тригнаходится в таком состоянии, при косхема 6 совпадения пропускает, а схене пропускает импульс с формировате 479000Импульс с генератора 5 (фиг. 2, г) поступает на пьезоэлемент 2. Пьезоэлемент 2 излучает ультразвуковой импульс против потока под углом сс к оси преобразователя. Принятый пьезоэлементом 3 импульс усиливается усилителем 15, формируется формирователем 13 в прямоугольный импульс (фиг. 2, д) длительностью тФ. Передним фронтом импульса формирователя 13 через схему 11 совпадения запускается генератор 5. Триггер 18 находится в таком состоянии, при котором схема 11 совпадения пропускает, а схема 10 не пропускает импульс с формирователя 13. Частота следования импульсов генератора 5 выражается1 з 1 п а (с - о сов я)(2)г -Т, й3где Т, - период следования импульсов генератора 5.Разность частот(3)В пропорциональна скорости потока, а значит расходу.При совпадении во времени импульса генератора 4 с импульсом формирователя 13 на выходе схемы 9 совпадения образуется импульс, перебрасывающий триггер 17, работающий в счетном режиме, в другое состояние (фиг. 2,ж). Импульсы триггера 17 опрокидывают триггер 16 (или 18) в состояние, при котором схема 7 совпадения (или 10) сможет пропустить, а схема 6 (или 11) не пропускает импульс формирователя 12 (или 13). Передним фронтом импульса формирователя 12 (или 13) через схему 7 совпадения (или 10) запускается одновибратор 19 (или 20) (фиг.2, в или с). Задним фронтом импульса одновибратора 19 (или 20) запускается генератор 4 (или 5). Длительность импульса одновибратора 19 (или 20) выбирается из условия2-,Ф т 7 (4) Импульсы с генератора 4 (или 5) возвращают триггер 16 (или 18) в исходное положение.При измерении обратного потока в момент совпадения во времени импульса генератора 5 с импульсом формирователя 12 на выходе схемы 8 совпадения образуется импульс, перебрасывающий триггер 17. Период импульсов триггера 17, определяемый моментами совпадений импульсов генератора 4 (или 5) с импульсами формирователя 13 (или 12), может быть выражен5 1Т = - = пТ, +- (и - 1) Т, + , (5)где и - количество полных периодов Т, ( Т(или Т, ( Т,) за период Т.10После несложных преобразований из выражения (5) получаем(6)1+ у.15ПосколькуЬ 1, то Р =- Ь. (7)Частота Р следования импульсов триггера 20 17, пропорциональная расходу, измеряется частотомером 21, число К = - импульсовТтриггера 17, пропорциональное количеству 25 жидкости, протекающей через преобразователь 1 за время 1, - счетчиком 23 импульсов, Для реверсирования измеренного количества жидкости при изменении направления потока на счетчик 23 подается сигнал со схемы 9 сов- ЗО падения, Индикатор 22 показывает направление движения потока в зависимости от сигнала, поступающего со схемы 8 совпадения (или 9).Таким образом, расходомер позволяет изме рять расход и количество протекающей жидкости с указанием направления потока,П р едм ет изобретения40Ультразвуковой способ измерения расходапотока, основанный на применении двух схем синхрокольца, одна из которых посылает импульсы по потоку, другая - против потока, 45 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, обе схемы синхрокольца одновременно работают в одном канале преобразователя с исключением момента совпадения импульсов за счет относительного 50 сдвига во времени последовательности импульсов каждой схемы синхрокольца.