Ультразвуковой ротаметрический расходомер

Союз СоветсникСоциалистическиереспублик ОПИСАНИЕ 916991ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ :ВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет тееудерстеееце кеикт СССР ае делен взебретени и еткрыткй(53) УДК 681. 1 (088.8) Бюллетень,йй 12 публиковано 30. 03. а опубликования описания 30. 03. 8 щфл 2) Авторы изобретения нев и О.Н. Ди нов Астахов, Г,И.Лукаш, Е.С(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РОТАМЕТРИЧЕСКИЙ Р МЕ Изобретение относится к контрольно. Измерительной технике, в частности к рот аметрическим расход омер ам.Известно устройство для измерения расхода среды, содержащее помещенный в трубку поплавок, преобразователь перемещения поплавка, расположенный снаружи трубки, регистратор И 3.Однако у этих устройств отсутствует возможность непосредственного10 наблюдения за положением поплавка, закрытого катушкой, ограничен выбор материалов для изготовления поплавка и ротометрической трубки.Наиболее близким по технической5 сущности к предлагаемому является устройство для измерения расхода жидкости, содержащее помеценный в измерительную трубку попл .вок, ультразвуковой преобразователь, измеритель временных интервалов и регистратор 21.К недостаткам этого устройства относится ненадежность работы в случае, когда поплавок находится вблизи ультраз вукового преобразователяиз-за наличия так называемой мертвой зоны, обуславливаемой паразитными колебаниями пьезоэлемента посл его возбуждения,Цель изобретения - повьппение ности и надежности измерения рада. Поставленная цель достигаетс тем, что в устроиство, содержащее помещенньй в измерительную трубку поплавок, первый обратимый электроакустический преобразователь, размещенный на одном конце трубки и соединенньп с первым измерителем временных интервалов, и регистратор, введены второй обратимый эле троакустический преобразователь, размещенный на противоположном ко це трубки и соединенный с вторым измерителем временных интервалов, три вычитателя, задатчик разности делитель, два ключа, схемы ИЛИ, НЕ и схема сравнения,. причем выходыНа выходах измерителей 5 и Ь появляются напряжения, соответствующие новым значениям расстояний Н 1 и Н. Напряжения Н и Н вычитаются друг из друга в схеме 8 и разностное напряжение поступает на схему 9, где оно вычитается из напряжения, численно равного Н"Ь и поступающего от эадатчика 11, выполненного в виде стабилизированного источника напряжения с двумя Выходами. Другой выход задатчика 11 с таким же напряжением Н-Ь подключен к схеме 1 О. В схеме 10 из этого напряжения вычитается напряжение Н, поступающее на другой ее вход с измерителя 6.Таким образом на выходе схемы вычитания 9 будет напряжение, равное разности (Н-Ь) "(Н-Нд)=2 Н , а на 3 91699обоих измерителей временных интервалов подключены к входам первоговычитателя, выход которого через второй вычитатель, делитель и первыйключ подключены к первому входу регистратора, и параллельно выходыизмерителей временных интервалов,первого непосредственно, а второго. через третий вычитатель, подключенык входам схемы сравнения и схемы ИЛИ, 1 фвыход которой через второй ключ под"ключен к второму входу регистратора,выход схемы сравнения подключен че"рез схему НЕ к второму входу первого ключа и непосредственно к второму входу второго ключа, при этомвыходы задатчика разности подключе"ны ко вторым входам второго и третьего вычитателей.На чертеже представлена блок-схема ультразвукового ротаметрическогорасходомера.Устройство содержит измерительнуютрубку 1, поплавок 2, первый и второйобратимые электроакустические преобразователи 3 и 4, первый и второйизмерители временных интервалов 5 иЬ, регистратор 7, первый 8, второй9 и третий )О вычитатели, задатчикразности 11, делитель 12, первый 13и второй 14 ключи, схему НЕ 15,схему ИЛИ 16 и схему 17 сравненияотклонения показаний измерителя временных интервалов, выполненную в видеиндикатора равенства сигналов на входах. схемы ИЛИ.ЗбКаждый измеритель временных интервалов содержит генератор электрических импульсов для возбуждения УЗ-преобразователей, приемник электрических импульсов, соответствующих отра 40женным ультразвуковым импульсам, измеритель-преобразователь времени между посылкой зондирующего и приемомотраженного импульса в постоянное напряжение, пропорциональное расстоянию43от УЗ-преобразователей до поплавка 2.Задатчик разности представляет со.бой источник постоянного напряжения,на выходе которого уровень напряже- ффния численно равен разности расстояниймежду преобразователями 3 и 4 ивысотой поплавка (Н-й).Устройство работает следующим образом. ИПри увеличении расхода поплавок2 перемещается вверх.При этом времяпрохождения акустического импульса 1от поплавка до нижнего преобразователя 3 увеличивается, а до верхнего преобразователя 4 уменьшается.При работе устройства,электрические зондирующие импульсы одинаковой частотой синхронно поступают на УЗ-преобразователи 3 и 4 с соответствующих измерителеи 5 и 6.Электрические импульсы превращаются преобразователями в ультразвуковые, которые распространяются в жидкости до поплавка и отражаются от него. Отраженные УЗ-импульсы снова превращаются преобразователями 3 и 4 в электрические импульсы, которые регистрируются. измерителями 5 и 6.Интервалы времени между посылкой зондирующих импульсов и приемом соответствующих отраженных импульсов получаются пропорциональными расстояниям Ни Н от преобразователей до поплавка и соответствующим образом измеряемому расходу.Интервалы времени преобразуются измерителями 5 и 6 в постоянное на,пряжение, уровень которого численно равен соответственно расстояниям 1 и Н 2.При измерении расхода, например увеличении, поплавок 2 перемещается вверх и расстояние Н увеличивается, а расстояние Н уменьшается на одну и ту же величину.Соответственно время прохождения акустического импульса от поплавка до нижнего преобразователя 3 увеличивается, а до верхнего преобразователя уменьшается на одну и ту же величину.6991 ства,30 35 40 45 50 55 5 91 выходе схемы 12 после деления на 2 получается напряжение Н 1На выходе схемы вычитания 10 напряжение также равно разности(Н) -Н=Н Таким образом при нормальной работе устройства на выходах схем 5, 10 и 12 получается одно и то же напряжение равное Н и прямо пропорциональное измеряемому расходу.Однако на выходе делителя 12 на" пряжение меньше зависит от изменения скорости ультразвука в жидкости, так как погрешности при измерении рас" стояний Н 1 и Н 2 имеют один и тот же знак и вычитаются друг из друга при вычитании соответствующих напряжений в схеме 8.На выходах схем 5 и 1 О напряжения будут больше з ависет ь от иэ ме" нения скорости распространения ультразвука в жидкости, вызванного изменением, например, физических свойств жидкости и .температуры.Поэтому при нормальной работе через открытый ключ 13 на выход регистратора 7 поступает напряжение Н, как наиболее точно соответствующее измеряемому расходу.Если отраженный сигнал от одного из преобразователей 3 или 4 пропадает, то нарушается равенство напряжений, поступающих на входы схемы сравнения 17 с выходов схем 2 и 10., При отсутствии равенства сигналов на входах схемы 17, на ее выходе появляется напрькение, соответствующее логической "1". От этого напряжения ключ 14 открывается, на вы-, ходе схемы НЕ появляется напряжение,1 1 соот ветст вуюцее логическому О, от которого ключ 13 закрывается. 1 оэтому напряжение Н 1 через закрытый ключ 13 не попадает на регистратор 7. А через открытый ключ 14 и схему ИЛИ 16 на регистратор поступит напряжение Н со схемы 5 или 10 в зависимости от того, с какого преобразователя пропал сигнал.При появлении сигналов на выходах обоих преобразователей 3 и 4 и соот ветствующих им измерителей схема сравнения 17 подает сигнал о равенстве напряжений на выходах схем 5 и 1 О, соответствующий логическому "0", при этом ключ 14 закрывается, а ключ 13 открывается, и напряжение 5 1 О 15 20 25 Н 1 на регистратор будет снова поступать с делителя 12. В случае надежного приема сигна,лов с обоих преобразователей для регистрации используется напряжение с делителя 12. При этом по сравнению с известным устройством повышается точность измерения в случае изменения скорости распространения ультразвука в жидкости, например, иэ-за изменения температуры последней.В случае, если в процессе измерения изменяется скорость распространения ультразвука и возможно пропадание сигнала с одного из преобразователей, то используется вся схема устройства, изображенного на чертеже.Таким образом, применение в предлагаемом устройстве двух УЗ-преобразователей положения одного поплавка дает дополнительные возможности для повышения точности измерения расхода при изменении физических параметров измеряемой среды и для повьпдения надежности работы устройФормула изобретения Ультразвуковой ротаметрическийрасходомер, содержащий помещенный визмерительную трубку поплавок, первый обратимый электроакустическийпреобразователь, размещенный на одномконце трубки и соединенный с первымизмерителем временных интервалов, и регистратор, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повьпдения точности и надежности измерений, в него введены второй обратимый электроакустический преобразователь, размеценный на противоположном конце трубки и соединенный с вторым измерителем временных интервалов, три вычитателя, задатчик разности, делитель, два клича, схемы И 1 И, НЕ исхема сравнения, причем выходы обоихизмерителей временных интервалов подключены к входам первого вычитателя,выход которого через второй вычитатель, делитель и первый ключ подключен к первому входу регистратора, ипараллельно выходы измерителей временных интервалов, первого непосредственно, а второго через третий вычитатель, подключены к входам схемысравнения, и схемы ИЛИ, выход кото916991 7рой через торой ключ подключен к второму входу регистратора, выход схемы сравнения подключен через схему НЕ к второму входу первого ключа и непосредственно к . второму входу второго ключа, при этом выходы задатчика разности подключены к вторым входам второго и третьего вычитателя. 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССРВ 362991, кл. О 01 Г 1/221970.2. Авторское свидетельство СССРВ 681327, кл. 6 01 Г 23/10, 1974Составитель Н. ВурбелоРедактор И.Тыкей Техред А. Ач Корректор С.йекмарЗаказ 1871/59 Тирак 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал П 11 П Патент, г, Уятород, ул. 11 роектная, 4