Ультразвуковой расходомер

(1)657255 Союз Советских Социалистических Республик(5 Ц М. Кл.01 21780 арственный комитеСССРделам изобретенийи открытий 53) УДЫ 681.121,8 (088.8) Опубликовано 1504Дата опубликовани Бюллетень И 14 описания 150479(72) Авт цов и В мидуллин ститут авиационного приборостроения(71) Змвите нинградский 54) УЛЬТРАЗВУКОВОИ РАСХОДОИЕР област т найт хода ж тение относится к ой акустики и мож е для контроля ра газов,ны ультразнуковые ающие два электро разонателя, генера ители, регистрирую катор 1. Изобр техничес применен костей и ме с- ул расход куатич тор им щую сх Ры, вклю ких прео сов, уси му и инд Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный ультразвуковой расходомер, содержащий генератор импульсон, два электроакустических преобразователя, подключенных к выходам генератора импульсов, дна усилителя, подключенных к выходам соответствующих электроакустических преобразонателей,регистрируюшую схему, состоящую фф из последовательно соединенных триггера и интегратора,и индикатор 12,а блок-схема ового расхов) - эпюры ринцип дейст тройства иэмере-. ф выходасхода и поток абсолют о н ия.ультразвуково жит два электроаазователя 1 и 2 ов 3, усилители шую схему б,сост расходомер содер устических преобгенератор . импул 4 и 5, регистрирую яКло из триггера ч ен Недостатком известно являЕтся наличие погреш ний, обусловленных тем, ной сигнал ультразвуков зависит не только от ск но и обратно пропорцион ной скорости ультразвук Целью изобретения является повышение точности измерений расхода путем исключения влияния колебаний скорости распространения ультразвукав контролируемой среде.Цель достигается за счет того,что предлагаемое устройство снабженопоследовательно соединенными схемойсовпадения, блоком перестройки частоты, управляемым высокочастотным генератором и циФровым делителем частоты,при этом первый вход схемы совпадениясоединен с выходом циФрового делителячастоты, второй вход - с выходом одного из усилителей, выход управляемого высокочастотного генератора соединен со входом генератора импульсов, авыход циФрового делителя частоты соединен с синхронизирующим входом генератора импульсов.На Фиг. 1 представленпредлагаемого ультразвукдомера; на Фиг, 2 (а, б,напряжений, поясняющие и3 657 и интегратора 8, индикатор 9, схему совпадения 10, блок перестройки частоты 11, управляемый высокочастотный генератор 12, цифровсй делитель частоты 13. 255 4тельность, равную длительности принимаемой пачки импульсов, а амплитуду О т, равнуюОт Кт Е (2)Электроакустические преобразователи 1 и 2 соединены с выходами генера 5 тора импульсов 3 и со входами усилителей 4 и 5. Выходы усилителей 4 и 5 подключены к регистрирующей схеме б на оба входа триггера 7, выход которого соединен с интегратором 8. Выход интегратора 8 поцключен к индикатору 9. Выход одного из усилителей 4 подключен к схеме совпадения 10.Схема совпадения 10, блок перестройки частоты 11, управляемый высо кочастотный генератор 12 и цифровой делитель частоты 13 соединены последовательно. Выход делителя частоты 13 подключен ко входу синхронизации генератора импульсов 3 и к второму 20 входу схемы совпадения 10. Выход управляемого высокочастотного генератора 12 соединен со вторым входом генератора импульсов 3.Устройство работает следУющим об- д 5 разом.Синусоидальное напряжение с выхода управляемого высокочастотного генератора 12 делителя в целое число раз Й и преорразуе-.ся цифровым делителем р 0 частоты 13 в короткие прямоугольные импульсы, которые, воздействуя на вход синхронизации генератора импульсов 3, вызывают его запуск. Таким образом, частота генератора 12 в Й раз больше частоты генератора импульсов 3. Генератор импульсов 3 преобразует непрерывный сигнал генератора 12 в пачки, частота заполнения которых равна частоте генератора 12, а период следования определяется периодом 4 О следования импульсов на выходе цифрового делителя частоты 13. Длительность Ср пачки определяется собственными параметрами генератора импульсов 3 и в процессе измерения не изменяется. 45Пачки импульсов одновременно излучаются навстречу друг другу электро- акустическими преобразователями 1 и 2.Вследствие разной скорости распространения ультразвука по потоку и 50 против потока принятые пачки импульсов с выходов усилителей 4 и 5 приходят на триггер 7 схемы б со сдвигом фазьч= - " -- ч,55 где 1 - частота управляемого генератора 12 высокой частоты;6 - расстояние между электроакус60 тическими преобразователями;С - абсолютная скорость ультразвука в измеряемой среде;- скорость потока,Выходной сигнал триггера 7 в.регистрирующей схеме б будет иметь дли- б 5 где К- постоянный коэффициент,На вход интеграторов 8 ( ЯС -цепи)регистрирующей схемы б поступаетсигнал с триггера 7, имеющий формуимпульсов с амплитудой От, длительностью Ср и периодом повторения ТПоэтому выходное напряжение интегратора О будет+ген ;,Оп КпКт Сг" (3)На схему совпадения 10 поступают сигналы с цифрового делителя частоты 13 (см. Фиг. 2 а) и с усилителя 4 ч (см. Фиг. 2 б). Выходное напряжение схемы совпадения 10 пропорционально временному рассогласованию сигналов (см, фиг. 2 в). Под действием этого сигнала блок перестройки частоты 11 изменяет период высокочастотных колебаний управляемого генератора 12 таким образом,чтобы скомпенсировать выходное напряжение схема совпадения 10,В момЕнт компенсации период следования импульсов на выходе цифрового делителя частоты 13 будет равен времени распространениясигнала в исследуемой среде-(4)При этом частота управляемого генератора 12 будет равна- (.5)йТгде М- коэффициент деления цифрового делителя частоты 13.Подставив значения частоты Г заполневия пачек и периода следования Г из формул (4) и (5) в Формулу (3), получим напряжение на выходе регистрирующей схемы4 ЕГО,= - к, к мМ (б)Из формулы (б) следует,что выходной сигнал предлагаемого ультразву-, кового расходомера прямо пропорционален скорости потока и не зависит от абсолютной скорости ультразвука С в контролируемой среде, Так как абсолютная скорость в реальных условиях подвержена значительным изменениям под действием температуры, давления, состава среды, то исключение зависимости показаний ультразвукового расходомера от этих возмущающих факторов имеет первостепенное значение и позволяет существенно повысить точность измерения расхода.Чувствительность предлагаемого ультразвукового расходомера также вцше, чем у прототипа, так как проис- холит сравнение разности фаз колеба657255 Формула изобретения Агг оставитель Е. Литвиновехред З,Фанта Корректор М к Шубин Редакт е/38 Тираж 86 НИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, ЖПодпиго комитета СССРий и открытийРаушская наб., д 777 цака Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,ний частоты заполнения пачек сигналов, а не времени прихода импульсов.Как известно, фазовые методы измерения являются наиболее точными. Ультразвуковой расходомер, содержащий генератор .импульсов, два электроакустических преобразователя, подключенных к выходам генератора импульсов, два усилителя, подключенных к выходам соответствующих электроакустических преобразователей, регистрирующую схему, состоящую из последовательно соединенных триггера и интегратора, подключенную к выходам усилителей, и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,.с целью повышения точности измерений,он снабжен последовательно соединенными схемой совпадения, блоком перестройки частоты, управляемым высокочастотным генератором и ЦиФровым делителем частоты, при этом первый вход схемы совпадения соединен с вы ходом цифрового делителя частоты,второй вход - с выходом одного из усилителей, выход управляемого высокочастотного генератора соединен со входом генератора импульсов, а вы ход цифрового делителя частоты соединен с синхронизирующим входом генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Р 395724, кл. С 01 Р 1/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Р 421884, кл. О 01 Р 1/ОО, 1974.