RU29371U1 - Расходомер - Google Patents

Description

Если акустические колебания направлены вдоль оси трубы, то cosa 1 и Дг °

где U о - осевая скорость потока. Таким образом, разность времен Дт прямо пропорциональна скорости и о или и L , ЧТО позволяет определить усредненную осевую скорость потока жидкости и ,. При известной площади сечения трубы, через который протекает жидкость, расход вычисляют как произведение площади сечения трубы на осевую скорость потока и оход загрязненных жидких сред, или сред с развитой масштабной турбулентностью. В этих случаях акустический сигнал рассеивается на неоднородностях нотока, к каким относятся взвешенные частицы и масштабная турбулентность, т.к. длина акустической волны значительно меньше размера неоднородностей.

Наиболее близким но технической сущности решением является расходомер 2, содержащий излучатель и приемшж акустических колебаний, установленные на новерхности трубы с возможностью взаимодействия друг с другом в виде двух ньезоэлектрических нреобразователей, введенных в измеряемый поток, к которым присоединен электронный блок, состоящий из микропроцессора и аналоговой части, представляющей собой логическую схему, соединенную с формирователем акустических ультразвуковых волн в виде импульсов, вычисления и отображения информации о расходе жидкости, причем, нриемо-нередающие устройства представляющие собой датчики, встроенные в преобразующий модуль, вьшолненный в виде вытянутого стрелковидного корпуса. Для определения расхода Ж1щкости измеряют скорость потока путем излучения акустических ультразвуковых импульсов по течению жидкости и против течения, задаваемых с помощью микропроцессора, вычисления средней скорости потока, а затем расхода. Однако такие расходомеры также имеют большую погрешность из-за нестабильности и неточности измерений в результате случайных номех и инерционности.

Полезная модель.(ПМ) решает задачу создания расходомера с улучщенными техническими характеристиками.

Техническим результатом, достигаемьм при использовании П М , является ликвидация вьппеуказанных недостатков путем создания устройства, позволяющего использовать задаваемый коэффициент усиления и расширения временных интервалов акустической волны, что исключает влияния различных помех, снижает инерционность и повьппает точность измерения.

Этот технический результат достигается тем, что в расходомере, содержащем излучатель и приемник акустических колебаний, установленные на трубе с возможностью взаимодействия друг с другом, в виде двух пьезоэлектрических преобразователей, введенных в измеряемый поток, к которым присоединен электронный блок, состоящий из микропроцессора и аналоговой части, представляющей собой логическую схему, соединенную с формирователем возбуждающих импульсов в пьезоэлектрических преобразователях, а микропроцессор вьшолнен с возможностью формирования управляющих сигналов и измерения длительности сигналов, соответствующих времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку и против потока, и определения по разности длительности прохождения ультразвукового сигнала по потоку и против потока, расхода i

измеряемой среды, аналоговая асть содержит дополнительный формирователь возбуждающих импульсов, логи еская схема вьшолнена с возможностью переклю ения соединенного с ней коммутатора, к первому и второму входам которого подсоединены ее первый и второй выходы, при этом каждый выход коммутатора подклю ен к входу одного из формирователей возбуждающих импульсов, выход каждого из которых подсоединен ерез то ку соединения каждого из выходов формирователей импульсов и пьезоэлектри еских преобразователей, к одному из входов аналогового клю а, при ем, коммутатор вьшолнен с возможностью поо ередного вклю ения формирователей возбуждающих импульсов, выход аналогового клю а соединен ерез усилитель сигнала, подклю енный к детектору, выполненному с возможностью автомати еского регулирования с помощью схемы формирования напряжения, вклю енной между усилителем сигнала и детектором, коэффициента усиления усилителя сигнала, и ерез детектор рабоего импульса, который подклю ен к усилителю сигнала ерез общую то ку соединения усилителя сигнала с детектором усиления, с входом формирователя рабо его импульса, при ем, детектор рабо его импульса вьщолнен с возможностью формирования в формирователе рабо его импульса сигнала, соответствующего времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока, который остгюавливает формирователь рабо его импульса после поступления на него этого сигнала, первый выход формирователя рабо их импульсов соединен с первым входом расщирителя временных интервалов ерез общую току соединения его со вторым входом микропроцессора, при ем, третий вход распшрителя временных интервалов, вьшолненного с возможностью вьщеления из импульса сигнала, не попадающего в такт астоте тактового генератора и формирования растянутого сигнала, соединен с выходом тактового генератора ерез общую то ку соединения его с первьш входом микропроцессора, при этом выход расщирителя временных интервалов соединен к третьим входом микропроцессора с возможностью пода и на него сигналов, соответствующих времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока, при ем, второй вход формирователя рабо их импульсов подклю ен к третьему выходу логи еской схемы ерез общую то ку подклю ения третьего выхода логи еской схемы к первому входу расщирителя временных интервалов и общую то ку подклю ения второго выхода логи еского клю а к первому входу расширителя временных интервалов.

Кроме того, излу атель и приемник акусти еских колебаний, могут быгь установлены на трубе с возможностью взаимодействия друг с другом ерез отражатель ультразвуковых колебаний.

На рис. представлена схема заявляемого расходомера, где излучатель 1 и приемник 2 акустических ультразвуковых колебаний в виде пьезоэлектрических преобразователей, установленные на поверхности трубы, взаимодействующие друг. Преобразователи введены в измеряемый поток. К преобразователям присоединен электронный блок, состоящий из микропроцессора и аналоговой части. Аналоговая часть представляет собой логическую схему 3, вьщолненную с возможностью переключения соединенного с ней коммутатора 4, причем, первый и второй выход логической схемы подключены к первому и второму входам коммутатора. Каждый из выходов коммутатора подключен к входу одного из формирователей возбуждающих импульсов 5, 6. Выход каждого из этих формирователей подключен через точки 21, 22 соединения каждого из выходов формирователей импульсов и пьезоэлектрических преобразователей 1, 2 к одному из входов аналогового ключа 9. Коммутатор вьщолнен с возможностью поочередного включения формирователей возбуждающих импульсов 5, 6. Выход аналогового ключа соединен с усилителем сигнала 10, подключенным к детектору 11, вынолненному с возможностью автоматического регулирования с помощью схемы формирования напряжения 12, включенной между усилителем сигнала и детектором, коэффициента усиления усилителя сигнала. Выход усилителя сигнала 10 нодключен к детектору рабочих импульсов 14 через общую точку 13 соединения усилителя сигнала и детектора 11. Выход детектора рабочего импульса 14, соединен с входом формирователя рабочего импульса 15. Детектор рабочих импульсов 14 вьшолнен с возможностью формирования импульса сигнала, соответствующего времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока, который останавливает формирователь 15 носле поступления на него сигнала. Выход формирователя рабочих импульсов соединен с входом микропроцессора 18 и через точку 17 соединения с первым входом расщирителя временных интервалов 16, выход тактового генератора 7 соединен с третьим входом расширителя временных интервалов, вьщолненного с возможностью выделения из импульса сигнала импульса, и формирования не попадающего в такт частоте тактового генератора 7. Выход расщирителя временных интервалов 16 соединен с третьим входом микропроцессора 18. Формирователь рабочих импульсов 15 выполнен с возможностью подачи сигнала, соответствующего времени прохождения ультразвукового сигнала против потока или против потока на микропроцессор. Распшритель временных интервалов 16 вьщолнен с возможностью формирования сигнала, соответствующего времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока для более точного его измерения. В микропроцессоре 18 происходит измерение длительности сигналов для определения по разности времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку и против потока

.

расхода измеряемой среды. Кроме того, второй вход формирователя импульсов 15 и второй вход расширителя времеииых интервалов 16 подключены через общую точку 19 подключения третьего выхода логической схемы 3 и третьего входа аналогового ключа 9.

Излучатель и приемник в виде пьезоэлектрических преобразователей акустических колебаний, могут быть установлены на трубе с возможностью взаимодействия друг с другом через отражатель 8 ультразвуковых колебаний.

Микропроцессор 18 формирует управляющие сигналы и переключает с помощью логической схемы 3 и коммутатора 4 направление излучения ультразвукового импульса: по потоку или против него. Формирователи импульсов 5, 6 в зависимости от направления излучения возбуждают пьезоэлектрические преобразователи 1, 2 и одновременно запускают формирователь рабочего импульса 15. В этом случае один из пьезоэлектрических преобразователей излучает ультразвуковой импульс, который проходит через измеряемую среду по потоку и принимается другим пьезоэлектрическим преобразователем, преобразуясь в электрический сигнал, который подается через аналоговый ключ 9 на вход усилителя сигнала 10 с автоматически регулируемым коэффициентом усиления посредством детектора 11 и схемы формирования напряжения 12. Усиленный сигнал подается на вход детектора рабочего импульса 14, который формирует импульс сигнала, соответствующий времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку, в формирователе рабочего импульса 15, этот сигнал подается на микропроцессор 18. По спаду сигнала, запускается расширитель временных интервалов 16, который растягивает разницу фаз тактового генератора 7 и сигнала, поступившего с формирователя рабочего импульса 15. Расширитель временных интервалов 16 формирует сигнал, соответствующий времени прохождения ультразвукового сигнала против потока для более точного его измерения, который также подается на микропроцессор 18. После чего путем вычислений с помощью микропроцессора 18 рассчитьшают расход измеряемой среды.

Полезная моде;п обеспечивает повьппение надежности в работе и точности измерения расхода жидких сред.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения:

1.Кремлевский П.П. Акустические длинноволновые расходомеры (низкой частоты) // Расходомеры и счетчики количества. Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989,474 с.

2.Заявка на изобретение №97121187/28 «Способ измерения расхода текущих жидкостей и устройство для его осуществления G 01 F 1/66.

у .

Claims (1)

1. Расходомер, содержащий излучатель и приемник акустических колебаний, установленные на трубе с возможностью взаимодействия друг с другом, в виде двух пьезоэлектрических преобразователей, введенных в измеряемый поток, к которым присоединен электронный блок, состоящий из микропроцессора и аналоговой части, представляющей собой логическую схему, соединенную с формирователем возбуждающих импульсов в пьезоэлектрических преобразователях, а микропроцессор выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов и измерения длительности сигналов, соответствующих времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку и против потока, и определения по разности длительности прохождения ультразвукового сигнала по потоку и против потока, расхода измеряемой среды, отличающийся тем, что аналоговая часть содержит дополнительный формирователь возбуждающих импульсов, логическая схема выполнена с возможностью переключения соединенного с ней коммутатора, к первому и второму входам которого подсоединены ее первый и второй выходы, при этом каждый выход коммутатора подключен к входу одного из формирователей возбуждающих импульсов, выход каждого из которых подсоединен через точку соединения каждого из выходов формирователей импульсов и пьезоэлектрических преобразователей к одному из входов аналогового ключа, причем коммутатор выполнен с возможностью поочередного включения формирователей возбуждающих импульсов, выход аналогового ключа соединен через усилитель сигнала, подключенный к детектору, выполненному с возможностью автоматического регулирования с помощью схемы формирования напряжения, включенной между усилителем сигнала и детектором, коэффициента усиления усилителя сигнала, и через детектор рабочего импульса, который подключен к усилителю сигнала через общую точку соединения усилителя сигнала с детектором усиления, с входом формирователя рабочего импульса, причем детектор рабочего импульса выполнен с возможностью формирования в формирователе рабочего импульса сигнала, соответствующего времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока, который останавливает формирователь рабочего импульса после поступления на него этого сигнала, первый выход формирователя рабочих импульсов соединен с первым входом расширителя временных интервалов через общую точку соединения его со вторым входом микропроцессора, причем третий вход расширителя временных интервалов, выполненного с возможностью выделения из импульса сигнала, не попадающего в такт частоте тактового генератора и формирования растянутого сигнала, соединен с выходом тактового генератора через общую точку соединения его с первым входом микропроцессора, при этом выход расширителя временных интервалов соединен к третьим входом микропроцессора с возможностью подачи на него сигналов, соответствующих времени прохождения ультразвукового сигнала по потоку или против потока, причем второй вход формирователя рабочих импульсов подключен к третьему выходу логической схемы через общую точку подключения третьего выхода логической схемы к первому входу расширителя временных интервалов и общую точку подключения второго выхода логического ключа к первому входу расширителя временных интервалов.