Ультразвуковой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А 51)4 С О Р 1/б СВИДЕТЕЛЬСТ А ВТОРСКО а и ор нергеССРО. Р изме- рас- ости лект 1 и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ИСАНИЕ ИЗО(71) Московский ордена Лениндена Октябрьской Революции этический институт(57) Изобретение относится крительной технике и поэволяеширить функциональные возможустройства, которое содержироакустические преобразовате2, коммутатор 3, ключ 4, задгенератор 5, фазометр 6, фазовые детекторы 7 и 8, гетеродин 9, делитель 10 частоты, инвертор 11, 0- триггер 12, элемент И 13, счетный триггер 14, -.дущий мультивибратор 15, реверсивный счетчик 16 и стробируемый компаратор 17. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет увеличить динамический диапазон измерения благодаря введению фазометра 6 с автоматическим смещением выходной величины на 2 Т. Применение ключа 4 позволяет уменьшить погрешность устройства за счет устранения влияния мощного сигнала в цепях задающего генератора на фазу принимаемого сигнала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для измерения расходажидкости,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемувеличения дичамического диапазонаизмерения,На фиг. 1 изображена блок-схемарасхоцомера; на фиг. 2 - диаграммы его работы.Ультразвуковой расходомер состоитиз электроакустических преобразователей 1 и 2, коммутатора 3, ключа 4,задающего генератора 5, фазометра 6,содержащего фазовые детекторы 7 и 8,гетеродин 9, делитель 10 частоты,инвертор 11, В-триггер 12, элементИ 13, а также из счетного триггера.14, выполняющего Функции блока управления коммутатором, ждущего мультирибратора 15, реверсивного счетчика 16, выполняющего функции сумматора, и стробируемого компаратора 17.Стробируемый компаратор служитдля определения разности чисел пи пл: если накопленная разностьфазовых сдвигов в сумматореф =- 2 ПЙ, (д- ь , ) меньше нуля,то и - и = 1. При этом по сигналлу с компаратора выходная величинафазометра смещается на величину 28и на выходе сумматора образуется истинное значение разности полных фа-зовых задержек сигналов ЛЧ Фазометр может быть выполнен по схеме гетеродинирования сигналов, для этого он содержит первый и второй фазовые детекторы, реагирующие на переход фазового сдвига подаваемых сигналов через нулевое значение гетеродин, делитель частоты, 0-триггер, инвертор и элемент И. Первые входы фазовых детекторов использованы, соответственно, в качестве первого и второго входа фазометра, вторые входы соединены с гетеродином, а выход одного из них через делитель частоты подключен к установочному входу П-триггера, к синхровходу блока управления, выполненного в виде счетного триггера, и через инвертор - к элементу И, а выход другого фазового детектора - к тактовому входу В-триггера. Его 0-вход является входом смещения Фазометра. Выход Э-триггера подключен к второму1 входу элемента И, третий вход которо 1 го подключен к выходу гетеродина.Выход элемента И является выходомфазометра. Количество импульсов на 5 его выходе в каждом такте коммутации пропорционально разности фазсигналов, подаваемых на фазометр,Для опре,целения разности этих импульсов сумматор выполнен в виде ревер О сивного счетчика.Расходомер работает следующимобразом. 12 П2 ПТЙ, , ) где 1: - частота колебаний сигналагетеродина,ЗО Под действием этих импульсов навыходе делителя 10 формируются тактирующие импульсы с длительностьюЗТ, и скважностью, равной 2 (фиг.2).По отрицательному фронту этих импульсов производится переключение 35триггера 14 и изменение направленияизлучения ультразвука в контролируемую жидкость. В момент переключениятриггера 14 срабатывает ждущий мультивибратор 15, который на время Т,меньшее время распространения сигнала между преобразователями 1 и 2,замыкает ключ 4, При этом в первомтакте .излучения - приема сигналы сзадающего генератора 5 излучаютсяпреобразователем 1 по потоку жидкости и принимаются преобразователем 2.В момент окончания синхроимпульсаП-триггер 12 находится в единичномсостоянии, поэтому импульсы с гетеродина 9 через элемент И 3 начнутпоступать на вход счетчика 16, который в первом такте работает винверсном режиме.В момент начала счета= 3 Т,сигналы гетеродина 9 и генератора 5совпадают по фазе, значение которойотличается от фазы принимаемого сигнала на величину Высокочастотный сигнал с задающе го генератора 5 с помощью фазовогодетектора 8 сравнивается по фазе ссигналом гетеродина 9, частота колебаний которого незначительно вьппе частоты задающего генератора Х В мо менты совпадения фаз фазовый детекторвырабатывает импульсы синхронизации,период следования которых равен1245887 4код на выходе счетчика 16, появитсясигнал логическойВо всем остальном работа схемыво втором такте излучения - приемаповторяет работу в первом такте: винтервале времени между окончаниемтактирующего импульса и поступлениемимпульса с фазового детектора 7 навыходе элемента И 13 формируются10 импульсы счета и счетчиком 16 производится счет импульсов в прямомнаправлении.Длительность данного интервала(2) где РС,О диаметр трубопровода;скорость и угол распространения ультразвука вжидкостисредняя скорость жидкости.совпадение фаз сигналов,на фазовый детектор 7,в момент времени Поэтому подаваемых происходит ЛЧ 2 Й(Г, - Г,)(5) где ЬЧ= 2 ПЕЬь Т - длительность сигьала счета в первом такте.В момент времени 1 на тактовый вход триггера 12 с фазового детектора 7 поступит импульс, триггер 12 установится в нулевое состояние (так как в первом .такте на выходе компара тора 17 всегда находится сигнал логи ческого "О"), сигнал счета окончится и на выходе счетчика 16 образуется код отрицательного числаьй г. ГН = ЛТ= 1 - -" (4)ГВ момент времени 6 Т произойдет переключение триггера 14 в состояние "1", при этом коммутатором 3 бу дет обеспечено излучение сигналов против потока жидкости и прямой счет счетчика 16, а на выходе компаратора 17, реагирующего на отрицательный(о +ьч. -)ег о Как следует из выражений (2) и (4)число Ю в обоих случаях соответствует истинной разности полных фазовых задержек и пропорционально измеряемой скорости и расходу жидкости.В соответствии с выражениями (2), (3), (5) и (6) имеем а ГГ 2 РЕ 1 дСГо ьЧ: 21111Ри(С + Ч зио) совр как следует из выражений (1) и (2),может быть больше нуля (при и = и)и меньше нуля (при и, - и, = 1).В первом случае на выходе компаратора 17 в момент поступления импульсас фазового детектора 7 будет сигнал 30 "О", триггер 12 установится в нулевое состояние и импульсы счета будутпрерваны. Во втором случае на выходекомпаратора 17.сигнал "1", поэтомутриггер 12 останется в состоянии "1",а счет импульсов счетчиком 16 продолжится до появления второго импульФса с фазового детектора 7, т.е,длительность счета возрастет на величину Т пропорциональную фазовомусдвигу 25. Из выражений (4) и (5)получим значение для числа, накопленьйго в счетчике 16: Таким образом, использование фазометра с автоматическим смещением выходной величины на значение 211 позволяет избежать грубых ошибок и расширить диапазон измерения расходометра. Применение ключа позволяет . уменьшить погрешность расходометра за счет устранения влияния мощного сигнала в цепях задающего генератора на фазу принимаемого сигнала.245887 4 Фиг.,1 ираж 70 но каз 39863 П тная, 4 иэв.-полигр, пр-тие,город, ул Формула изобретения 1. Ультразвуковой расходомер,содержащий два обратимых электроакустических преобразователя, подключенных через коммутатор к одному извходов фазометра, второй вход которого подключен к выходу задающегогенератора, а выход - к сумматору, 10а также блок управления коммутатором, выходом подключенный к управляющему входу коммутатора, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей путем увеличения динамическогодиапазона измерений, в него введеныстробируемый компаратор, ключ и ждущий мультивибратор, а фазометр выполнен с возможностью автоматического 20смещения измеряемой величины на 2 Ч,причем между выходом задающего гене ратора и коммутатором включен кдюч,управляющий вход которого через ждущий мультивибратор подключен к выходу изменения знака суммирования сум -матора и к стробирующему входу стробируемого компаратора, включенного между выходом сумматора и входом ,смешения фазометра.2, Расходомер по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что сумматор выполнен в виде реверсивного счетчика, а фазометр состоит из двух фа%зовых детекторов, гетеродина, делителя частоты, В-триггера, инвертора и элемента И, причем первые входы фазовых детекторов являются первым и вторым входами фазометра, их вторые входы подключены к гетеродину, выход одного из них через делитель частоты подключен к установочному входу Ю-триггера, к синхровходу блока управления, выполненного в виде счетного триггера, и через инвертор - к элементу И, а выход другого - к тактовому входу Р-триггера, 0-вход которого является входом смещения фазометра, а выход подключен к второму входу элемента И, третий входкоторого подключен к выходу гетеро- дина, а выход- является выходом фазометра,