Измеритель давления жидкости в трубопроводе

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1064 1 А 3(Я) 0 .01 Ь 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕН.ИЯ(21) 3490245/18-10 ролируемой среды, выходом подключен- (22) 10,09,82 ный к входу первого сумматора, второй;, (46) 30,12.83, Бюл, Р 48 преобразователь длительности импуль- (72) В.С. Елистратов., В.С. Усанов сов в пропорциональный параметр, и О.Д. Чугунов каскад опорного параметра и регист- (53) 531.787(088.8) ратор, при этом синхронирующий выход (56) 1. Авторское свидетельство СССР генератора через соответствующие Р 308299, кл, О 01 Ь 11/00, 1972. блоки задержки подключен к другим2 Авторское свидетельство СССР входам первого и второго селекторов 9 566155, кл, 0 01 Ь 11/00, 1975 импульсов по длительности и селек(прототип). тора импульсов по времени, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОС- повышения точности измерений за ТИ В ТРУБОПРОВОДЕ, содержащий раз- счет устранения влияния температуры мещенные на нем преобразователь тем- на результаты измерений, в него допературы контролируемой среды, акус- полнительно введены второй сумматор тически связанные друг с другом при- и второй, делитель, при этом один , Е емный и излучающий элементы ультра" вход второго сумматора подключен к звукового преобразователя, размещен- выходу преобразователя температуры ные на противоположных сторонах контролируемой среды, а другой - к трубопровода, и электрическую схему, каскаду опорного параметра, а вы- Се включающую генератор импульсов, под- ход второго сумматора подключен кФЩЬ ключенный к излучающему элементу, одному из входов второго делителя, Я последовательно соединенные и под- другой вход которого .подключен к выключенные к приемному элементу селек- ходу первого сумматора, а выход Оое- еай тор импульсов по времени, усилитель, динен с регистратором, вьщод второго ею первый селектор импульсов по длитель- селектора импульсов по длительности фф ности, первый преобразователь длитель- через второй преобразователь длитель- фф ности импульсов в пропорциональный ности импульсов в пропорциональный . .параметр и первый делитель, второй параметр подключен к второму входу селектор импульсов по длительности, первого делителя, выход которого ффф входом подключенный к выходу усилите- подключен к второму входу первого ля, преобразователь температуры конт- сумматора.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для ультразвукового контроля давления жидкости или газапреимущественно в трубопроводах . без их расстыковки и введения в контакт со средой каких-либо чувствительных элементов.Известны ультразвуковые измерители давления, включающие генератор импульсов, излучатель и приемник ультразвуковых импульсов, усилитель, интеграторсхему сравнения, каскад автоматической регилировки амплитуды и регистратор Г 1-3Недостатком таких устройств явля ется низкая точность измерений при регистрации давлений в средах, температура котоРых меняется в широких пределах.Наиболее близким .к предлагаемому 20 по технической сущности является измеритель давления жидкости в трубопроводе, содержащий размещенные на нем преобразователь температуры контролируемой среды, акФ:тически свя занные друг с другом приемный и излу-. чающий элементы ультразвукового,преобразователя, размещенные на противоположных сторонах трубопровода, и электрическую схему, включающую генератор Импульсов, подключенный к излучающему элементу, последовательно соединенные и подключенные к приемному элементу селектор импульсов по времени, усилитель, первый селектор импульсов по длительности, первый преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр и первый делитель, второй селекторимпульсов по длительности, входом подключенный к выходу усилителя, преобра зователь температуры контролируемой среды, выходом подключенный к входу первого сумматора, второй преобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр, каскад 45 опорного параметра и регистратор, при этом синхронизирующий выход генератора через соответствующие блоки . задержки подключен к другим входам первого и второго селекторов импуль сов по длительности и селектора импульсов по времени 23.Недостатком известного устройстваявляется увеличение погрешности изме рений давления при контроле сред.скорость ультразвука в которых опи-,сывается зависимостью видаС = Со + (1 + сТ) аР - ЬТ, (1) 60 где С - скорость распространенияультразвука;С - скорость распространенияОультразвука в среде при нулевых начальных условиях; 65 а,Ь,с - постоянные величины дляданной контролируемой среды;Р - давление контролируемойсреды;Т - температура контролируемойсреды.Цель изобретения - повышение точности измерений .за счет устранения влияния температуры на результаты измерений. Поставленная цель достигается тем,;что в измеритель давления жидкостив трубопроводе, содержащий размещенные на нем преобразователь температуры контролируемой среды, акустически связанные друг с другом приемный и излучающий элементы .ультразвукового преобразователя, размещенныена противоположных сторонах трубопровода, и электрическук схему, включающую генератор импульсов, подключенный к излучающему элементу,. последовательно соединенные и подключенныек приемному элементу селеКтор импуль-.сов.по времени, усилитель, первыйселектор импульсов по длительностипервый преобразователь длительностиимпульсов в пропорциональный параметр и первый делитель, второй селектор импульсов по длительности,входом подключенный к выходу усилителя, преобразователь температуры контролируемой среды, выходом подключенный к входу первого сумматора, второйпреобразователь длительности импульсов в пропорциональный параметр, каскад опорногопараметра и регистратор, при этом синхронизирующий вы"ход генератора через соответствующиеблоки .задержки подключен к другимвходам первого и второго селекторовимпульсов по длительности и селектора импульсов по времени, дополнительно введены второй сумматори вто-рой делитель, прй этом один входвторого сумматора подключен к выходупреобразователя .температуры контролируемой среды, а другой - к каскадуопорного параметра, а выход второгосумматора подключен к одному из входов второго делителя, другой входкоторого подключен к выходу первогосумматора, а выход соединен с регистратором, выход второго селектора импульсов по длительности через,второй преобразователь импульсов впропорциональный параметр подключен к второму входу первого делителя, выход которого подключен к второму входу первого сумматора.На чертеже представлена структурная блок-схема измерителя давления жидкости в трубопроводе,Измеритель давления содержит генератор 1 импульсов, подключенныйк излучающему элементу 2, с которымакустически связан приемный эле1064171мент 3 ультразвукового преобразова- Полученные импульсы поступают на теля. Селектор 4 импульсов по вре- вход первого селектора б импульсов мени, усилитель 5, первый селектор по длительности, а на другой его б импульсов по длительности, преоб- вход с блока 19 задержки поступают разователь 7 длительности импульсов импульсы, величину задержки которых в пропорциональный параметр, пер принимают равной суммарному времени вый делитель 8, первый сумматор 9, распространения ультразвука через второй делитель 10 и регистратор 11, элементы ультразвукового преобразопреобразователь 12 температуры конт- вателя и стенки трубопровода; ролируемой среды, соединенный через В первом селекторе б импульсов второй сумматор 13 с другим входом 10 по длительности формируются импульвторого делителя 10, второй оелектор сы, начало которых совпадает с мо 14 импульсов по длительности, под- ментом прихода задержанных, а конец . ключенный между выходом усилителя 5 с моментом прихода принятых и усни входом второго преобразователя 15 ленных импульсов. длительность полу- длительности импульса в пропорциональченных импульс в р вн рченных импульсов равна времени расный параметр, выход кото ого сое ид которого соеди- пространения ультразвука через контнен с другим входом первого делите- ;,ролируемую среду, а амплитуда нор-, ля 8, каскад 1 б опорного па амет аор ого параметра . мируетсяограничителем в выходном:подключенныйк другому входу второго каскаде селектора б импульсов по длисумматора 13, при этом синхронизи тельности. Сформированный импульс рующий выход генератора 1 подключен. поступает на первый преобразователь 7. через блоки 17-19 заде жки коки 17-19 задержки к другим длительности импульса в пропорциовходам селекторов .б и 14 импульсов нальный параметр. После преобразовапо длительности и селекто а 4 имп льости и селектора 4 импуль- ния импульса сигнал, пропорциональ-. сов по времени.Устройство работаЕт.сле ю м обный длительности входного импульса,р о работаЕт. следующим об- поступает на вход первого делителя 8.разом, . Полученные в усилителе 5 импульс 1 ыВ.нератор 1 импульсов вырабатыва- поступают также на вход второго сеет периодическую последовательность лектора 14 импульсов по длительнослибо коротких импульсов и е ставляюх импульсов, представляю- ти. На второй его вход приходят имд о мпульсы, либо Радио- пульсы с блока 18 задержки, величина импульсы, представляющие собой от ез"ки гармонических колебаний с прямоУр д ляющие собой отрез" которых равна времени распространеугольной огибающей. Эти импульсы пония ультразвуковых колебаний от иэступают на излучающий элемент 2лучателя 2 до приемника 3 при заданУч щи лмнт 2 ных начальных условиях. Во втором преобразуясь в нем в льт азв ковыеи пройдя стенки трубопровода вводятся в контролируемую среду. Пройдяруб провода, вводят- ности формируются импульсы, начало через контролируемую среду и стенкикоторых совпадает с моментом прихода усиленных импульсов, а конец -трубопровода, ультразвуковые импульсы с моментами прихода задержанных импринимаются элементом 3ом 3. преобразу" 40.пульсов,. и амплитуды которых остаютясь им в электрические имп льсы.П ир кие импульсы.При ся постоянными при изменениях ампнятые импульсы сдвинуты относительноизлучаемых на суммарное время расп олитуды входного сигнала в допустистранения ульт озв ковых имп.лу р ое время распро- мых пределах. длительность сформироУ Ро, Уковых импульсовванных импульсов равна изменению через излучающий 2 и приемный 3 элементы, стенки т убоп ов а и контУ щ приемный эле времени распространения ульт азвукар К ю . Ролируемую среду.Входной сигнал, кроме полезноголученный импульс поступает на второй .прошедшего через конт оликроме полезного преобразователь 15 длительности имр дш рез ко тролируемую пульса в пропорциональный параметр. среду импульса, содержит и помехи.Уменьшить их влияние позволяет сеПосле преобразования импульса сиглектор 4 импульсов по времени, нанал,пропорциональный. длительности управляющий вхо кото овходного импульса, поступает на др -Р щи ход котоРого с блока гой вход первогоделителя 8.ю у17 задержки поступает открывающийимпульс с опережением момента при- Полученный в первом делителе 8 хода выделяемого импульса. После55 параметр, пропорциональный отношениюселекции по времени импульсы посту- приращения времени распространения пают на вход усилителя 5, где .они ультразвука к времени распространеусиливаются, а в выходных цепях ния ультразвука в контролируемой среформируются прямоугольные импульсы. де, поступает на вход первого сумма%ля уменьшения влияния значительных 60 тора 9. Другой его вход соединен сизменений амплитуды входного сиг- преобразователем 12 температуры контнала от .одного измерения к другому ролируемой среды, С выхода сумматорана параметры формируемого импульса9 параметр, равный сумме входныхв усилитель 5 может быть введена величин, поступает на вход второгоавтоматическая регулировка усиления, 65 делителя 10.При поступлении на входы второгосумматора 13 сигналов с преобразователя 12 температуры и каскада 16опорного параметра на его выходе формируется параметр, отражающий линейную. зависимость приращения темпера- .туры. В делителе 10 формируется параметр, характеризующий отношение выходных параметроВ с выхода первогосумматора 9 к выходу второго сумматора 13, при этом выходной параметрделителя 10 пропорционален давлениюв контролируемой среде.Алгоритм работы измерителя давления жидкости, скорость распространения ультразвука в котором описывается зависимостью (1),может быть представлен в видеМ = - + ЬТ = 1+ 3,Т)8 Р ( (2)фРгде Б - параметр на выходе первогосумматора 9;ьР(ЛТ - время и приращение временираспространения ультразвука через контролируемуюсреду;д 1/(Р - параметр на выходе первогоделителя 10;ЬТ, - параметр на выходе преобразователя 12 температуры;(1+ОТ)а- параметр на выходе второгосумматора 13,при этом отношение выходных параметров первого сумматора 9 к.второмусумматору 13, формируемое вторымделителем, пропорционально иэмеряемому давлению,С изменением температуры при постоянном давлении изменяется суммарное время прохождения ультразвукаот излучающего 2 до приемного 3 элементов. Это приводит к изменениюдлительности импульсов на выходах селекторов 6 и 14 импульсов по длительности. Пропорционально им изменяются параметры на выходах преобразователей 7 и 15 длительности импульсов в пропорциональный параметр. После определения соотношения указанных величин в первом делителе 8 из результата исключается линейная зависимость от температуры нутем ее сложения в первом сумматоре 9 с.параметром, пропорциональным температуре контролируемой среды. Полученная, величина делится на параметр, пропорциональный температуры во втором делителе 10Результат повторного деления не зависит от температуры контролируемой среды и связан линейной зависимостью с измеряемым давлением.С изменением давления при постоянной температуре контролируемой среды в трубопроводе изменится суммарное время прохождения ультразвука от излучающего 2 до приемного 3 элементов. Это приведет к изменению длительности импульсов на выходах первого и второго селекторов 6 и 14 импульсов по длительности. Пропорционально им изменятся й параметры на выходах преобразователей 7 и 15 длительности импульса в пропорциональный параметр. Результат делення на .выходе первого делителя 8 будет связан линейной зависимостью с измеряемым давлением. Линейные приращения выбранного параметра передаются через первый сумматор 9, второй делитель 10 на регистратор 11, так как температура контролируемой среды остается постоянной,Изобретение позволяет повыситьточность измерения устройства до2-3 в диапазоне температур тех жежидкостей.1064171 Составитель Н. КизиловРедактор С. Пекарь Техред М.Кузьма КорректорГ, О аказ 105 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,/44 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш