Ультразвуковой расходомер

и 932240 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАЙКЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1 еударетвнеы 5 внитвт СССР пв делзн извбриений и открцтиВ(5 Й) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике измерения расхода жидких сред.Известны ультразвуковые частотно-временные расходомеры, основанные3 на поддержании постоянным отношения времени прохождения ультразвукового импульса по потоку и против него к периоду следования импульсов соответствующего генератора. Расходомеры содержат два управляемых импульсных генератора, соединенных церез ключи с пьезопреобразователями,схе" му управления частотой и измеритель разности частот 11.Недостатком расходомеров является низкая точность измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой одноканальный расходомер, З содержащий два управляемых генератора, выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами первого ключа, выход которого через триггер, Формирователь зондирующихимпульсов, второй ключ, соединен свходами обратимых преобразователей,а затем через третий ключ, усилительФормирователь, временной селекторчетвертый ключ и интеграторы - с управляющими входами генераторов, Кроме того, устройство содержит коммутатор, управляющий входами ключей Я Номинальная статическая характеристика ультразвукового частотно-временного расходомера имеет вид: где г - выходная частота расходомера;Е - длина базы акустического канала;щ - коэФФициент деления делителячастоты управляемых генерато- .ров;С - скорость распространения ультразвуковой волны в измеряемой жидкости;Ч - осредненная по длине акусти.цеского канала скорость потокавремя задержки в блоках, мембранах и карманах расходомера. БВ условиях эксплуатации скоростьультразвука (С) может отличаться покаким-либо причинам от градуировочногозначения, что обуславливает изменениестатической характеристики Ор= ( -- С- - С) Ч (2)2 в 21 ъ 2 С 3ЬКак видно из (2) наличие члена ьСвызывает увеличение погрешности измерения 21.15Недостатком известного расходомера является низкая точность измерения из-за зависимости измеряемого параметра от измеряемой жидкости.Цель изобретения - повышение точности измерения расхода.Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено делителем,четырьмя дешифраторами и преобразователем период-время, причем входы де- д 5шифраторов через делитель подключенык выходу первого ключа, выход первого дешифратора через преобразовательпериод-время подключен ко входу Формирователя зондирующих импульсов, вы- зоходы второго и третьего дешифраторовподключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключенк входу коммутатора и установочномувходу делителя,На фиг. 1 представлена блок-схемарасходомера; на фиг. 2 - временныедиаграммы. Расходомер содержит два управляе 40 мых генератора 1 к 2, соединенных через первый 3 и второй 4 ключи с пьеэопреобразователями 5 и 6. Схема управления частотой генераторов выполнена в виде триггера 7 со счетным вхо-. ,дом и временного селектора 8, измери тельный вход которого через третий ключ 9 соединен с пьезопреобразователями, а. выходы - через четвертый ключ 1 О и интеграторы 11 и 12 подключены к генераторам 1 и 2. Устройство содержит также формировательзондирующих импульсов, усилитель-Формирователь 14 принятых сигналов, измеритель 15 разности частот и коммутирующее, устройство 16. Кроме того, в состав расходомера входят делитель 17, дешифраторы 18-21, а также преобразователь период-время 22. Устройство работает следующим образом,Сигналом коммутатора (фиг, 2 эпюра а) осуществляется коммутация ключей (3,4 и 10), обеспечивающая измерение в одном направлении, например попотоку. Импульсы генератора 1 через клюц подаются в регистр 17, который в исходном состоянии сброшен на нуль (фиг, 26), при достижении кода К дешифратор 18 выдает сигнал на преобразователь 22 (Фиг. 2,г), который через определенное время Формирует сигнал (Фиг. 2,д), Последний через формирователь импульсов возбуждения 13 и ключ 4 подается на пьезопреобразователь 5. После прохождения через измеряемую жидкость принятый сигнал (фиг. 2,к)через ключ 9 подается на усилитель-формирователь 14 и дальше на вход временного селектора 8 вкачестве измерительного сигнала, Опорным сигналом селектора служат импульсы триггера 7 (фиг. 2, и), которыеформируют следующим образом. Последостижения кода 1 в регистре дешифратор 19 сигнал (Фиг, 22, д) на изменение состояния триггера 7 (Фиг,2,и),а после достижения кода п 1 сигнал дешифратора 20 (Фиг. 2,в) перебрасыва-,ет триггер в исходное состояние(фиг, 2,и). Перепад напряжения, получаемый с триггера служит опорным сигналом дпя селектора 8,Описанный выше процесс в режиме излуцения по потоку выполняется один раз, так как такой принцип действиярасходомера (Формирование только одного ультразвукового импульса в измеряемой жидкости в каждом режиме излуцения) сокращает время измерения расходомера, что обуславливает уменьшение его погрешности эа счет Флуктуации физических свойств измеряемой жидкости.Использвание в предлагаемом устройстве одного делителя с несколькими дешифраторами упрощает его функциональную схему и конструкцию в сравнении с использованием нескольких параллельно действующих делителей.Сигнал управления, поступающий на вход интегратора 12, зависит от временного положения опорного и измерительного сигналов селектора, Управление периодом следования импульсов (Т,) генератора 1 выходным напряже9322нием интегратора осуществляется довыполнения условиятп - 1) ТФ 3)Е1 С+где Т - период следования импульсовгенератора 1.При достижении в регистре кода пдешифратор 21 выдает сигнал фиг,2,ж)на коммутирующее устройство 16 для пе 10реключения направления излучения иположений ключей 3, 4 9 и 10 фиг.2,а) и на регистр 17 для сброса егона нуль.При работе в режиме излучения против потока период следования импульсов генератора 2 изменяется до выполнения условияг = (щ - 1)Т,(4) 2 о1 С-Угде Т - период следования импульсов,генератора 2.Измеритель 15 разности частот выделяет разностную частоту генератора 1 2и 2Е = -1 1 2(щ - 1)Ч (5). ТТ 1Как видно, выражение (5) отличается от (1) отсутствием членат,е. показания предлагаемого устройства не будут зависить от измененияскорости ультразвуковой волны относительно ее градуированного значения,что приводит к повышению точности из- Ззмерения расхода.Таким образом, повышение точностиизмерения осуществляется за счет введения в расходомер преобразователя 22,параметры которого выбираются таким образом, что зондирующий импульс Формирователя 13 опережает момент смены состояния триггера 7 всегда на одну и туже величину, равную суммарному времени задержки ультразвуковых колебаний азв электронных блоках, мембранах и кар-манам акустических головок расходомера (1), Величина 1. для каждого экземпляра расходомера может быть определена с большой точностью, в услови- еях эксплуатации она остается практически постоянной.Назначение и принцип действия преобразователя 22 определяются из егоФункционального назначения, котороезаключается в выработке импульса через стабильное время С после получе 40 6ния сигнала с делителя 17, Величина данного времени й связана с периодом следования импульсов генераторов 1 и 2 выражениями 1 = (1 - К)Т 1 - Фв режиме излучения по потоку (6); С = - (1 - К)тп - 1 в режиме излучения против потока (7) .Предлагаемое устройство может найти широкое применение для измерения с большой точностью расхода и количества криогенных сред и жидких металлов, так как оно сохраняет свои характеристики, определенные при градуировке, например на воде.Формула изобретенияУльтразвуковой расходомер, содержащий два управляемых генератора, выходы которых соединены с измерителем разности частот и входами первого ключа, последовательно соединенные формирователь зондируоцих импульсов, второй ключ, два обратимых электро- акустических преобразователя, третий ключ, усилитель-формирователь, временной селектор, четвертый ключ, выходы которого через первый и второй интеграторы подключены к входам управляемых генераторов, триггер, выход которого соединен с входом временного селектора, и коммутатор, соединенный с управляющими входами четырех ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено делителем четырьмя дешифраторами и преобразователям период-время, причем входы дешифраторов через делитель подключены к выходу первого ключа, выход первого дешифратора через преобразователь пе- . риод-время подключен к входу форми-, рователя зондирующих импульсов, вы,ходы второго и третьего дешифраторов подключены к входам триггера, а выход четвертого дешифратора подключен к входу коммутатора и установочному входу делителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й 162334, кл, С 0 1 Р 1/66, 1962,2, Авторское свидетельство СССР М 523285, клС 01 Е 1/66, 1974 прототип)..Бурбел елевич Составител кова Техред Ж, КРедактор Е.Л ор Г Решетник Корре Подписное к лиал ППП "Патент г, Ужгород, ул. Проектная,3742/56 Тираж 671 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д,