Ультразвуковой расходомер

оюз Советских оцивлистичвших Республик) Приоритет - Опубликован Дата опубли 53) УДК 681,12(72) Автор изобретен атони унасский политехнический институт им. Антанаса Снечк 1) Заявител Й РАСХОДОМЕР 54) УЛЬТРАЗВ из мери может лях про точных же не обеспечивает измерений, так как е излучатели неэфрокой полосе частот, бными ультразвукоразвуковые сигналы Изобретение относится ктелям расхода жидкости и суспензии, быть использовано в различных отрас мышленности при конструировании расходомеров.Известны корреляционные ультразвуковые расходомеры 11, содержащие активные излучатели, сигналы которых модулируются флуктуациями текущей жидкости.Указанные расходомеры не обеспечивают необходимой точности измерения, что связано с использованием узкополосных сигналов.Наиболее близок к предлагаемому ультразвуковой расходомер 21, содержащий установленные на трубопроводе излучатель и приемник ультразвуковых колебаний с преобразователями и соединенные с ними генератор шума и решающее устройство, выполненное по схеме экстремального коррелометра.Этот расходомер такнеобходимой точностиимеющиеся акустическифективно работают в шив частности с шумоподовыми сигналами, а ульт дважды проходят через стенки трубопровода, в результате чего происходит различное поглощение и преломление отдельных частотных составляющих шумоподобного сигнала в слоистой среде стенок.Цель изобретения - повышение точностиизмеренияПоставленная цель достигается тем, чтоизлучатель и приемник ультразвуковых колеваний выполнены в виде пустотелых усеченных конусов, внешний диаметр которых изменяется по экспоненциальному закону с расположением преобразователей на внутренней цилиндрической и внешней экспоненциальной.поверхностях конусов.На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема расходомера.На трубопроводе 1 установлены излучатель 2 и приемник 3 ультразвуковых колебаний. С ним соединены генератор шума 4 и вьполненное по схеме экстремального коррелометра решающее устройство, включаюо щее коррелометр 5, усилитель 6, ведущийгенератор 7, измеритель интервалов време.ни 8 и функциональный преобразователь 9.Выход генератора шума 4 подключен к из3лучателю ультразвуковых колебаний 2 и первому входу коррелометра 5, ко второму входу которого через усилитель 6 подключен излучатель ультразв ковых колебаний 3. Выход коррелометра подключен к одному из входов измерителя интервалов времени 8, другой вход которого соединен с выходом ведущего генератора 7 и запускающим входом генератора шума 4, а выход подключен к функциональному преобразователю 9.Излучатель 2 и приемник 3 ультразвуковых колебаний выполнены в виде пустотелых усеченных конусов, внешний диаметр которых изменяется по экспоненциальному закону с расположением преобразователей на внешней и внутренней поверхностях конусов, причем внутренние диаметры преобразователей на цилиндрической поверхности конусов и трубопровода 1 одинаковы.Устройство работает следующим образом.По команде ведущего генератора 7 запускаются измеритель интервалов времени 8 и генератор шума 4. Под воздействием выходного напряжения с генератора шума 4 излучатель 2 возбуждает широкополосные ультразвуковые колебания, которые распространяются в движущейся среде. Выполнение излучателя 2 и приемника 3 ультразвука в виде усеченных конусов с изменяющимся диаметром позволяет эффективно возбуждать и принимать ультразвуковые колебания в широкой полосе частот, Для обеспечения необходимой частотной полосы выбирают соответствующие геометрические размеры усеченных конусов. Выбор равных диаметров у трубопровода 1 и преобразователей на цилиндрической поверхности конусов обеспечивает прямой акустический контакт преобразователей с жидкостью, что исключает прохождение сигнала через слоистые стенки трубопровода, а также турбулентность потока.Скорость распространения шумоподобного процесса х(1) от излучателя 2 до приемника 3 равна суммарной скорости ч, = = с + ч, где с - скорость ультразвуковых колебаний в неподвижной жидкости, ч скорость потока. Так как расстояние от излучателя до приемника постоянно и равноинформация о величине ч заключена во временном интервале, который необходим для прохождения шумоподобным сигналом х(1) расстояния 1;. Приемник 3 принимает 4шумоподобный сигнал х (1), задержанный во времени, Поэтому в момент максимума взаимокорреляционной функции на выходе коррелометра 5 определяется наиболее вероятный временной интервал г = с. В момент максимума взаимокорреляцйонной функции на выходе измерителя интервалов времени 8 формируется прямоугольный импульс длительностью т = с, которыиецподается на вход функционального преобразователя 9. Функциональный преобразователь преобразует (с учетом заданной величины С) прямоугольный импульс длительностью "С в постоянное напряжение 11, пропорциональное скорости потока ч, умножает 11 на постоянные К и 8 (соответственно коэффициент пропорциональности и поперечное сечение трубопровода). Выходной результат Я = Б К К, где Я - расход жидкости, кодируется в цифровую форму и подается на цифровое табло. Далее цикл измерения повторяется.При измерении на других расстояниях ьсоответственно калибруют умножитель функционального преобразователя 9 и меняют тактовый период ведущего генератора 7.Формула изобретенияУльтразвуковой расходомер, содержащий установленные на трубопроводе излучатель и приемник ультразвуковых колебаний с преобразователями и соединенные с ними генератор шума и решающее устройство, выполненное по схеме экстремального коррелометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, из- И лучатель и приемник ультразвуковых колебаний выполнены в виде пустотелых усеченных конусов, внешний диаметр которых изменяется по экспоненциальному закону с расположением преобразователей на внутренней цилиндрической и внешней экспоненциальной поверхностях конусов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Англии1319151,ф кл. С 01 Р 5/08, 1974.2. Авторское свидетельство СССР446753, кл. б 01 Г 1/66, 1972 (прототип).Составитель В. Антипов Редактор Б. федотов Техред О. Луговая Корректор Н. Степ Заказ 675140 Тираж 844 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4