Расходомер жидкостей

(и)767524 Союз Советских Социалистических Республик(51)М. К .з 0 01 Г 1/бб с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делан изобретений и открытий(54) РАСХОДОМЕР ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода жидкостей в трубопроводах больших диаметров.Известны расходомеры жидкостей, работа которых основана на определении средней скорости меток - допол" нительных веществ, вводимых в измеряемый поток, например, пузырьков газа, полностью перекрывающих сечение трубопровода, регистрация которых производится фотоэлементом,Ц .Эти расходомеры неприменимы для иэмерения в трубопроводах большого диаметра с жидкостью, имеющей низкую оптическую прозрачность. Наиболее близким по своей техни-.ческой сущности является расходомер жидкости, содержащий ультразвуковой генератор, два ультразвуковых преобразователя, расположенных в диаметральной плоскости трубопровода, и измеритель временных интервалов 23,Иедостатком расходомера, реализующего корреляционный способ измерения, является недостаточная точность измерения. Это обусловлено тем, что погрешность измерения зависит от физико-химических свойствжидкости и параметров потока.Целью изобретения является повышение точности измерения.5Поставленная цель достигнута тем,что в расходомер жидкостей введенытретий ультразвуковой преобразователь, устройство образования воздушных пузырьковв -потоке жидкости,два 10 ультразвуковых генератора, две схемывыделения разностной частоты, генератор опорной частоты и два сравнивающих устройства, причем третий ультразвуковой преобразователь рас положен в диаметральной плоскоститрубопровода, устройство образования воздушных пузырьков в потоке жидкости установлено между первым и вторым ультразвуковыми преобразователями 20 на оси трубопровода, каждый ультразвуковой преобразователь подключен к соответствующему ультразвуковому генератору, выходы первого и второ- .го ультразвуковых генераторов соеди иены с входами первой схемы выделения разностной частоты, выходы первого и третьего ультразвуковых генераторов соединены с входами второй схемы выделения раэностной частоты, 30. выходы двух схем выделения раэностной частоты подключены к первым вхо-. дам соответствующих сравнивающих устройств, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, а выходы которых подключены к входам измерителя временных интервалов,а чертеже изображена блок-схема расходомера.Расходомер жидкостей содержит три ультразвуковых генератора 1,три расположенных в диаметральной плоскости трубопровода ультразвуковых преобразователя 2, устройство 3 образования воздушных пузырьков в потоке жидкости, установленное"между первым и вторым ультразвуковыми преобразователями 2 на оси трубопровода,две схемы 4 выделения разностной частоты, генератор 5 опорной частоты, два сравнивающих устройства б и измеритель 7 временных интервалов,при- чем каждый ультразвуковой преобразователь 2 подключен к соответствующему ультразвуковому генератору 1, выходы первого и второго ультразвуковых генераторов 1 соединены с входами первой схемы 4 выделения разностной частоты, выходы первого и третьего ультразвуковых генераторов 1 соединены с входами второй схемы 4 выделения разностной частоты, выходыдвух схем 4 выделения разностной частоты;подключены к первым входам со. ответствующих сравнивающих устройств б, вторые входы которых соединены свыходом генератора 5 опорной частоты а выходы которых подключены к входам измерителя 7 временных интервалов..Расходомер работает следующим образом. Генераторы "синхрокольцо" 1, собранные по частотно-временной схеме, вырабатывают радиоимпульсы, длительность и частота заполнения которых выбираютСя в зависимости от длины акустической базы каналов, размеров воздушных пузырьков и частоты пойторения радиоимпульсов. Выбор схемы частотно-,временного кольца обуславливается ее относительно высоким быстродействием в сравнении с обычной схемой "синхрокольцо". Радиоимпульсы возбуждают передающие преобразователи 2, собственная частота которых равна частоте радиоимпульсов.ультразвуковые колебания принимаются противолежащими преобразователями 2, усиливаются и передним Фронтом пов-торно запускают генераторы 1 "частота повторения радиоимпульсов будет пропорциональна (при постоянных длинах акустических баз) скорости рас- пространения ультразвуковой волны визмеряемойжидкости.При помощи устройства 3, которое располагается между двуМя" акустическими каналами на оси трубопрОвода, в поток вводят воэдуш 9((07 Б+ООХ 75 ф), . (2) где Ф в , радиус трубопровода,9 - кинематическая вязкость жидкости.Величина расхода О, зависит только,от геометрических размеровК и Ъ, которые могут быть измерены с высокой точностью, и не зависит от про- Филя скорбстей потока. При правильном выборе расстояния между Устройст-. вом 3 образования воздушных пузырьков в потоке жидкости и ультразвуковыми преобразователями 2, а также расстояния между преобразователями ,2 и размеров пузырьков сохраняется 55 бО 6 ные пузырьки, Размеры пузырьков вы-бираются из условия выполнения равенства их резонансной частоты и собственной частоты пъеэопреобраэователей, а так же совпадения траектории пузырьков с линиями тока5 жицкасти (т,е. пузырьки переносятся в данном. случае со скоростью потока на оси трубопровода). При достижении воздушной"метки" первого от точки ввода акусОтического канала ультразвуковая волна реагирует на наличие воздушныхпузырьков (меняется величина фазовойскорости ультразвуковой волны), чтовызывает изменение частоты повторе 15 ния радиоимпульсов данного канала.Затем "метки" достигают следующегоакустического канала, где так же происходит изменение частоты повторениярадиоимпульсов. Импульсы данных двух2 О схем подаются на две схемы 4 выделения раэностной частоты, на другиевходы которых подаются импульсы спервого ультразвукового генератора"синхрокольца" 1 (не реагирующегона "метки"). Частоты повторения импульсов на выходах схем 4 выделенияразностной частоты будут равны междусобой. в случае отсутствия "меток" именяться при их наличии. Последовательность импульсов с выходов схемЗО 4 выделения разностной частоты подается на сравнивающее устройство б,где сравнивается с частотой генератора 5 опорной частоты. В моментмаксимальной разности частот (момент35 попадания Фронта "меток") на выходах сравнивающих устройств б появляются импульсы, которые подаются наизмеритель 7 временных интервалов.Величина временного интервала между4 О данными импульсами(1)где Ъ - расстоянйе между осями акустических каналов,45 Ч, - скорость потока на оси трубопровода.Величина измеряемого расхода определяется согласно выражению767524 Формула изобретения Составитель В. Антипов актор Т. Пилипенко ,Техред М, РевесКорректор М. Бабин7179/35 Тираж 801 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытийПодписноССР К 4/ лиал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная, 4 постоянной траектория движения "меток" и их размеры, Укаэанные Факторы определяют высокую точность измерения скорости потока жидкостей. Расходомер жидкостей, содержащий ультразвуковой генератор, два ультразвуКовых преобразователя, расположенных в диаметральной плоскости трубопровода, и измеритель временных интервалов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий ультразвуковой преобразователь, устройство образования воздушных. пузырьков в потоке жидкости, два ультразвуковых генератора, две схемы выделения разностной частоты, генератор опорной частоты и два сравнивающих устройства, причем третий ультразвуковой,преобразователь расположен в диаметральной плоскости трубопровода, устройство образования воздушных пузырьков в потоке жидкости установ- . лено между первым и вторым ультразвуковыми преобразователями на оси трубопровода, каждый ультразвуковой преобразователь подключен к соответствующему ультразвуковому генерато"ру, выходы первого и второгоультразвуковых генераторов соединены с входами первой схемывыделения раэностной частоты, выходы первого и третьего ультразвуковых генераторов соединены с входамивторой схемы выделения раэностной10 частоты, выходы двух схем вьщеленияразностной частоты подключены к первым входам соответствующих сравнивающих устройств, вторые входы которыхсоединены с выходом генератора опор 1 Я ной частоты, а выходы которых подключены к входам измерителя временныхинтерваловИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ильинский В.М. Бесконтактноеизмерение расхода, "Энергия", 1970,с. 20. 2. Цейтлин В.Г. Радиоизмерительная техника. Изд-во Стандартов,1977,с. 203-205 (прототип),