Ультразвуковой расходомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ( 551 1 66 4 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ехГОСУДАРСТ 9 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТЮ(71) Проектно-конструкторский и т нологический институт Водоавтоматика и метрология"(56) .Биргер Г,И.,Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры, М "Металлургия", 1964, с.66.2. Авторское свидетельство СССР У 479000, кл, С 01 Р ./66, 1972 (прототип).(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕсодержащий закрепленные на измерительном участке трубопровода дваобратимых электроакустических преобразователя, включенных в схемы двухсинхроколец, каждое .из которых состоит из последовательно соединенныхусилителя, формирователя, первой схемы совпадения, генератора, триггера, второй схемы совпадения иодновибратора, а также третью ичетвертую схемы совпадения, второйтриггер и блок вьщепения разност-.ной частоты, причем в каждом синхрокольце второй выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения, второй вход второй схемы совпадения подключен к выходу формирователя, выход одновибратора - к управляющему входу генератора, а входы третьей и четвертой схем -совпадения подключены к вь 1 ходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их выходы подключены к счетному входу. второго триггера, выходы которого подключены к управляющим входам триггеров синхроколец, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью по- . вьппения точности и быстродействия ф измерений, он дополнительно снабжен двумя измерительными цепями, каждая из которых содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор, управляемый генератор, схему запрета и делитель, причем в каждой измерительной цепи вход фазового дискриминатора подключен к выходу генератора, а управляющий вход схемы запрета - к выходу одновибратора со ответствующего синхрокольца, выход управляемого генератора подключен к одному из входов блока вьщеления разности частотс64551 О 15 20 25 30 35 40 45 50 1 11Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходовжидкости,Известен ультразвуковой расходомер, содержащий две пары обратимыхэлектроакустических преобразователейподключенным к блокам возбужденияи обработки информации 111.Недостатком известного расходомера является низкая точность измеренияНаиболее близким к изобретениюявляется ультразвуковой расходомер,содержащий закрепленные на измерительном участке трубопровода дваобратимых электроакустическихпреобразователя, включенных .в схемыдвух синхроколец, каждое из которыхсостоит из последовательно соединенных усилителя, формирователя,первой схемы совпадения, генератора,триггера, второй схемы совпаденияи одновибратора, а также третью ичетвертую схемы совпадения, второйтриггер, счетчик импульсов, частотомер и блок выделения разности частот, причем. в каждом синхрокольце второй выход триггера подключенк второму входу первой схемы совпадения; второй вход второй схемысовпадения подключен к выходу формирователя, а выход одновибратора -к управляющему входу генератора,кроме того, входы третьей и четвертой . схем совпадения подключены,соответственно, к выходам формирователей и генераторов соответствующихсинхроколец, их первые выходы подключены к входам второго триггера,а вторые - к входам блока выделенияразности частот, выходы третьеготриггера подключены к управляющим.входам триггеров синхроколец, а входсчетчика импульсов - к второму выходу четвертой схемы совпадения 12,Однако указанный расходомер имеетбольшую погрешность в точности инизкое быстродействие, Большая погрешность измерения обусловлена наличием задержки запуска синхрокольца при исключении момента совпаденийимпульсов, приводящих к изменениюсреднего эа время измерения периода циркуляции, значение погрешностиуменьшается с уменьшением величинызадержки. Но реально величина задержки должна выбираться исходя из величины времени затухания колебаний пьезокерамики после ее везбуждения до необходимого уровня. В реальных системах время затухания можетсоставлять 50-200 мкс. Низкоебыстродействие обусловлено малымизначениями разностной частоты, дляточного измерения которой необходимо большое время измерения, что может привести к дополнительному увеличению погрешности,Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.Поставленная цель достигаетсятем, что ультразвуковой расходомер,содержащий закрепленные на измери -тельном участке трубопровода дваобратимых электроакустических преобразователя, включенных в схему двухсинхроколец, каждое из которых состоит из последовательно соединенныхусилителя, формирователя, первойсхемы совпадения, генератора, триггера, второй ссемы совпадения и одновибратора, а также третью и четвертую схемы совпадения, второй триггер и блок выделения разностной час:тоты, причем в каждоМ синхрокольце.,второй выход триггера подключен к,второму входу первой схемы совпаде,ния, второй вход второй схемы савладения подключен к выходу формирователя, выход одновибратора - куправляющему входу генератора, авходы третьей и четвертой схем совпадения подключены к выходам формирователей и генераторов соответствующих синхроколец, их выходы подключенык счетному входу второго триггера,выходы которого подключены к управляющим входам триггеров синхроколец,дополнительно снабжен двумя измерительными цепями, каждая из которыхсодержит последовательно соединенные фазовой дискриминатор, управляемый генератор, схему запрета иделитель, причем в каждой измерительной цепи вход фазового дискриминато. ра подключен к выходу генератора, ауправляющий вход схемы запрета - квыходу одновибратора соответствующего синхрокольца, при этом выход управляемого генератора подключен к одному из входов блока выделения разности частот.На фиг.1 показана блок-схемаустройства; на фиг.2 - временная ди,аграмма работы.64551 3 4Р асходомер состоит из измери- При совпадении во времени импультельного участка трубопровода 1, двух са генератора 4 с импульсом форми - обратимых электроакустических рователя 11 на выходе схемы совпа-. преобразователей 2 и 3, двух схем дения 19 формируется импульс, пересинхрокольца, включающих генераторы 5 брасывающий триггер 20, работающий 4 и 5, первые схемы совпадения 6 и 7, . в счетном режиме, в другое состоявторые схемы совпадения 8 и 9, фор- ние, Импульс триггера 20 (фиг.2 е)мирователи 10 и 11, усилители 2 и опрокидывают триггер 14 в состояние,13, первые триггеры 14 и 15, одновиб- при котором схема совпадения 8 прора р и 7, а также третью 18 10 пускает импульсы формирователя 1 Оато ы 16 и 17и четвертую 19 схемы совпадения, . на одновибратор 1 б, а схема совпа-,второй триггер 20, фазовые дискрими- дения 6 не пропускает импульсынаторы 21 и 22, делители частоты 23 формирователя 1 О на вход генератораи 24, схемы запрета 25 и 26, управ. Одновибратор 16 запускается имляемые генераторы 27 и 28 и блок вы пульсом схемы совпадения 8 и формиделения разности частот 29. рует импульс длительностью С Э 2у ч2 1строиство работает следующим об-. (фиг.2 ж). Срезом импульса одновибразом. ратора 16 запускается генератор 4,Импульс генератора 4 (фиг.2 а) импульс которого возвращает тригпоступает на преобразователь 3, кото гер 14 в исходное состояние, и раборыи излучает ультразйуковой импульс та синхроколец циклически повторяет- по потоку. Пройдя через измеритель- ся.ную всреду, импульс поступает на При отсутствии импульса одновибпреобразователь 2 и усиливается уси- Ратора 16 схема запрета 25 пропуска.лителем 12. Сформированный формиро ет импульсы управляемого генератора вателем 10 прямоугольный импульс име (фиг,2 в,Р) на вход делителя 23. ет длительность 7, (фиг.2 б),. большую Фазовый дискриминатор 21 анализирует длительности импульса. генератора 4. относительное временное положение Фронтом импульса формирователя 1 О -импульсов, поступающих на него с через схему совпадения 6 запускает.в , З 0 генератора 4 и делителя 23 (фиг.2 д), ся генератор 4, далее процесс повто- и вырабатывает сигнал управления упряется. Триггер 14 находится в та- Равляемым генератором 27 таким обком состоянии, при котором схема со- разом, что частота на выходе дели- впадения 6 пропускает, а схема совпа-. теля 23 равна частоте генератора 7 и дения 8 не.пропускает импульс с фор-, разность фаз этих сигналов постоянмирователя 1 О, на.При .исключении момента совпадеИмпульс с генератора 5 (фиг.2 з) ния импульс генератора 4, поступаю- поступает на преобразователь 2, ко- . щий на один из входов фазового дисторый излучает импульс против пото 40криминатора 21, изменяет скачкомка, Принятый преобразователем 3 им- . свое вРеменное положение на вели- пульс усиливается усилителем 1 З,фор- чину 2(фиг. 2 а) . Импульс длительномируется формирователем 11 в пря - стью с 2, формируемый одновибратором моугольный импульс длительностью Т 16 поступает на схемы запрета 25Э (фиг.2 и). Фронтом. импульса формиро- запРещая пРохождение импульсов г45вателя 11 через схему совпадения 7 Управляемого генератора 27 (фиг,2 в) запускается генератор 5, далее про- на вход делителя 23 в течение дейцесс повторяется, Триггер 5 нахо- ствия импульса, тем самым задержидится в таком состоянии, при кото- вая импульс на выходе делителя 23 ром схема совпадения 7 пропускает, , на величину "2+Т (фиг.2 д) где50 о а схема совпадения 9 не пропускает Т - период частоты управляемо- импульсы формирователя 11, го генератора 27, уменьшая фаэовоеПри движении среды через преобра- Рассогласование до величины +Т (са "й зователь расхода. частоты циркуля- Второе синхрокольцо работает ций в синхрокольцах будут отличать 55аналогичным образом при реверсиро-, . ся на величину дГ, пропорциональную вании потока. Сигналы с управля - скорости движения измеряемой сре- емых генераторов 27 и 28 поступа/ды Ч. ют на блок выделения разностной3 1частоты 29, на выходе которого фор-мируется частота, пропорциональ -ная расходу жидкости. Повышение быстродействия расходомера обеспечивается преобразовани - ем малых значений разности частот, пропорциональной расходу и требую 164551щей большого времени для точного ее измерения, в разностную частоту в К раз большую, Повышение точности достигается за счгт исключения ошиб 5 ки формирования среднего периодациркуляции, обусловленного введением задержки запуска в момент исключения совпадения импульсов.3 сное о й д. 4/5 ая на а Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4178/38 Тираж 7 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, ЖПо тета ССС ткрытий