SU1052872A2 - Ultrasonic pulse=frequency flowmeter - Google Patents

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТНОИМПУЛЬСНЫЙ РАСХОДОМЕР ПО авт. СВ. 602791, о т л и ч а ю щ и fl с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, он снабжен второй схемой запрета и врем задающим устройством, причем первый вход врем задающего устройства подключен к выходу второго запоминающего элемента, второй его вход подключен к выходу первого запоминающего элемента, а выход - в установочному входу второго запоминающего элемента и первому входу второй схемы запрета, второй вход которой подключен к выходу управл е гаго автогенератора запускающих импульсов, а выход - к первому входу схемы поиска и фазовой автоподстройки. ЛULTRASONIC FREQUENCY IMPULSE FLOW METER BY AUT. ST. 602791, tl and h and fl so that, in order to improve measurement accuracy, it is equipped with a second prohibition scheme and time with a setting device, the first input is the time of the setting device connected to the output of the second storage element, its second input is connected to the output of the first storage element, and the output is in the installation input of the second storage element and the first input of the second inhibit circuit, the second input of which is connected to the output of the control of the auto-generator of trigger pulses, and the output to the first input of the search circuit and phases oh auto-tuning L

Description

Изоб{5С:тение отж. ;ni ,Я к li :jMef;HTP,ri ной TISJXHHKC, а точнее к и .-ijc-nnio скорости и расхода HemncThii i. iiл-Фоьиь ультразвука, и может бить и споль.зс.ва но в криоген ой технике, канс1ли: а11 и мелиорации, нефт ной, хи.гич,п;кой, металлургической и других отрасл х п ромыцш е н н о с ти . По основному авт. св. № 802791 известен улыра вуковой частотно-импульсный расходомер, содержащий по крайней мере одно синхрокольцо, состо щее из последонательно соединенных усилител -Формировател , схемы запрета, формировател  импульсов- вс-З буждени  и акус тическОГо преобразова тел , и измерительный блок, при этом к каждому синхрокольцу подключе ы управл емый автогенсратор заг ус} аю1цих импульсов, схема И, :;ервый запо--ииаю шчй элемент, схема и фазой; 1Й автоподстройки, выход которой сосигиней с входом управл емого автогенера тора запускающих импульсюв, выход к торого подключен к зходам измеритель ного блока, первого запоминающего эл мента, синх1;х5входу второго запоминаю щего элемента и схемлз; И, другой вход, которой соединен с выходом перього запоминающего элемента, а выход - с входами формировател  имГ1ул ;сов возбуждени  и схемы запрета, выход кото рой подключен к другому входу запоми нающего злемер:та, выход последнего соединен с втopыfv1 входом схемы поиск и фазовой автоподстройки и входом вт рого запоминающего элемента, выход которого соединен с раз 1«шаю-1иим вход измерительного блока. В извес1-ком расходомере осуществл етс  контроль прохождени  каждого им пульоа через контролируемую среду, а в случае пропадани  хот  бы одь;ого из них прекращаетс  регистраци  результатов измерений. Восстановление работы расходомера осуществл етс  с помощью автогенератора запускающих импульсов, св занного по частоте и фазе о импульсами синхрокольгга. |,)дна ко, если расходомер не воостано.вил свою работу от первого импульса с выхода автогенератора, то прибор переход1- Т в режим поиска, В этом режим частота автогенератора перестраиваетс  по пилообразному закону во всем диапазоне возможных изменений периода следовани  импульсов автоциркул ции синхрокольца l. Однако возникают нарушени  акустического канала из-за наличи  инородных включений в контролируемой среде. Врем  распространени  ультразвукового в контролируемой среде мало ( в трубах диаметром один метр - зто величина пор дка одной миллисекунды), поэтому при реальных скорост х потоков первые восстанавливающие импульсы с пыхс:)да ав т-;;Генера 1Ора :опадаь.1г Hi Г .i; i:ai .oe n |.теп тствие к расхо;г-r.t-i. in: может восстановить .:вою pif;i-ry. Поиск же занимает значительчый .промежуток времени, в течение чигорсго при одит к дополнителькоЯ отре: нос::и и 3 мере ни   . LIej:b n3o6pe7eFiH н - no3ijijjeHHe точности измерений и рас;1ирег;ие ofinacTr применении расходс мера . Пос; таБ ленна и цесть га с:тс  тем, ул1: тразвукоЕОй частотноимпульсный расходомер снабжен второй c:xci oй запрета и Ерем зад.;ающим устрюйс: тэом, при-;еь1 nepBijf вход врем   3 ад агац ег-о ус тройс тв а п одк люч ен к рыхону второго 3anoM iHaroti eiO эдеме нт-а , Б гетрой его г-ход подклх-че;- к Еыхо, первого з апс1мииаю1его элемента , а -кход, - ; установочному входу BTODC) -jarr -iMHaKti его элеме тта и нходу второй схемы з ;прета, второй вход которой подключен; к выходу у:1ран1  емого автогенератора зап -скаю1цих кмпульсоЕ, а выход - к первому входу схемы поиска и фазг;ВОй автоподстройки. На фиг-. 1 показг1на блок-ск ма расходомера с одним синхроко;: :.. ,., ; на фиг. 2 - диаграммы напр же ий на отдель;-:ых узлах схемы. Устгюйство соде ::жит синхрокольцо г состо щее из поел еэдовательью соедил  1 с пьезоэлементами 2 и 3, фосмирОЕате , 4 импульсов зозОуждени . усилител -формировател  j и первой схемы 6 запрета, а также управл емой автоге -: ера тор 7 запускающих импульсов , лорвый 8 и второй 9 заг:оминающие sJieMeHTb;, схему 10 поиска и фазовой автогодстройки, с:хбму И 11, ) схему 12 запрет-а, Б рем   задающее устройство 13, а также измерительный блок 14. При этоь-i выход схе мь; 10 liOHCKa и фазовой аь тополстройки соединен с входом управл емого автс)генер з тора 7 запускакйчх импульсов , BbLXOjj KOTOpOio подключен к входам измерительно1-о блока I; первого запомиьакущего элемента 8 второй схемы запрета 12, сикхровходу второго за омннак ще1о элeJv:eнтa 9 н схемы И . 1 второй зход которой соединен с вь:холом iBpBoro запоминающегс элеме-гта 8, а выход - с входами формировател  4 импульсов возбуждени  к первой схемы 6 Зстрета. выход которой подключен к первому входу запоминающего элемента 8, выход которого соединен с вторым входом схе:.1Ы 10 поиска и Фазовой автоподстройки и BXOZ;OM запоминающего элемента 9, выход кстороIO соединен с разрешакйгим входом измерительного блока 14 и первьр- входс врем за ,цак)Ш.его устройства 13, выход которого соединен с nepBi.iM зх-;;jjf/. cx.SMi.i 2 j.-iiipcia и установочным вх. дом запом1тпакнаего элемента 9, ft выход эапомииакндего элемента 8 соединен с вторим входом врйм задс1Ю1лего устройства 13, Устройство работает следующим об разом. Напр жение с выхода схемы 10 поиска и фазовой автоподстройки фазы (фиг. 2д} подаетс  на вход управл е мого автогенератора 7 впускающих импульсов; перестраива  его частоту В момент включени  питани  напр жение на выходе схемы 10 поиска и фазовой автоподстройки равно нулю. Пр этом период импульсов управл емого автогенератора 7 минимален. (Т, , фиг, 2 ) и должен быть меньш минимального времени распространени  сигнала в электроакустическом канале , а максимальный период следовани  - больше максимального времени распространени  сигнала в электроакустическом канале. Первый импульс с выхода автогене ратора 7 ( фиг. 2о1) через схему И 1 ( фиг. 25) поступает на первую схему б запрета, открыва  ее, и на запуск формировател  4 импульсов возбуждени , причем запуск производ тс  задним фронтом импульса (фиг. 2 В Сформированный импульс подаетс  на пьезоэлемент 2, который преобразует его в ультразвуковой сигнал. Прошед ший через контролируемую среду ульт развуковой импульс принимаетс  и lpeoбpaзyeтc  пьезоэлементом 3 в электрический импульс, который через усилитель-формирователь 5 поступает на вход первой схемы 6 запре та (фиг. 2г) . Этот импульс задерживаетс  относительно излученного на врем  (д . Так как период импульсов на выходе автогенератора 7 в начальный момент меньше минимального времени распространени  ультразвука в акустическом преобразователе 1 , то второй импульс с выхода сх мы И 11 поступает на вход первой схемы б запрета раньше, чем импульс с выхода усилител -формировател  5, и поэтому перва  схема 6 запрета заперта. При этом второй импульс с выхода схемы ИИ проходит по элект роакустическому каналу аналогично первому. Одновременно импульсы с выхода автогенератора 7 поступают через вторую схему 12 запрета на вход схемы 10 поиска и фазовой авто подс ройки, увеличива  напр жение на её выходе. Период управл емого автогенератора 7 увеличиваетс  до тех пор, пока не произойдет совпаде ние во времени импульсов с выходов усилител -формировател  5 и схемы И 11. Тогда импульс с выхода уси лител -формировател  5 проходит через первую схему б запрета и запуск от Формирователь 4 импульсов возбуждени . Таким образом запускаетс  синхрокольцо. Одновременно импульс с выхода первой схемы б запрета подаетс  на вход первого запоминающего элемента 8, устанавлива  на его выходе низкий уровень, которым запираетс  схема И 11. При этом задний Фронт положительного импульса на вЕлходе слемы И 1 1 совпадает с пе1.)едним фронтом отрицательного импульса на выходе первой схемы 6 загфкта (момент времени tgrp- Фиг, 25} т.е. в дальнейшем импульсы управл емого автогенератора 7 не оказывают вли ни  на работу синхрокольца, В этот момент схема 10 поиска и фазовой автоподстройки переходит в режим автоподстройки фазы импульсов управл емого автогенератора 7 с импульсами автоциркул ции синхронольда, выдел ет величину рассогласовани  во времени между запускающим импульсом и передним фронтом импульса автоциркул ции синхрокольца, преобразует величину рассогласовани  в управл ющий сигнал, подаваемый на управл емый автогенератор 7. I Таким образCW, запускакацие импульсы с выхода управл емого автогенератора 7 оказываютс  св занными по частоте и фазе с импульсами скнхрокольца , а частоту следовани  ИМПУЛЬСОВ синхрокольца определ ют, подава  импульсы с выхода автогенератора 7 на вход измерительного блока 14 . Кроме тогОг по совпадению каждого из импульсов синхрокольца с запуска(С2цим импульсом суд т об исправной работе расходомера. Дл  этого импульсы с выхода первого запоминающего элемента 8 подают на информационный вход второго запоминающего элемента 9, з импульсы с выхода автогенератора 7 - ка синхровход второго запоминавзшего элемента 8. Напр жение на выходе второго запоминающего элемента 9  вл етс  критерием исправной работы расходомера . Его подают на разрешающий вход измерительного блока 14. В случае нар тиени  электроакустического канала из-за наличм  инородного включени  в контролируемой среде к моменту прихода заднего фронта импульса с автогенератора 7 на синхровход второго запоминающего элемента 9 на его информационном входе образуетс  высокий уровень, харак теризукхдий закрытое состо ние сикхрокольца . Задний фронт запускающего импульса стирает информацию о совпадении запускающих импульсов и импульсов синхрокольца, при этом с выхода второго запоминающего элемента 9 поступает сигнал, включающий врем  задак цее устройство 13.Fig. {5C: elapsed otzh. ; ni, I to li: jMef; HTP, ri Noi TISJXHHKC, more precisely to and.-ijc-nnio speed and expense HemncThii i. II-Fowy ultrasound, and can beat and spol.z.sva but in cryogenic technology, cans: a11 and land reclamation, oil, chemical, oil, metallurgy and other industries . According to the main author. St. No. 802791 is known for an ultrasonic frequency-pulse flowmeter containing at least one synchro-ring, consisting of serially connected -forming amplifier, prohibition circuit, pulse generator-AC-transducer and acoustic transducer, and a measuring unit for each A synchro-ring connects a controlled auto-oscillator zag of an automatic pulse, an And:: circuit; The first one calls up a chy element, a circuit and a phase; 1st auto-tuning, the output of which is connected with the input of the controlled autogenerator of the triggering pulses, the output to which is connected to the inputs of the measuring unit, the first storage element, synx1; x5in the input of the second storage element and the circuits; And, another input, which is connected to the output of the first storage element, and the output is connected to the inputs of the impeller, the excitation and prohibition circuit, the output of which is connected to another input of the memory transmitter: the last output is connected to the search input and phase auto-tuning and the input of the second storage element, the output of which is connected with 1 "shu-1 and the input of the measuring unit. In a well-known flowmeter, the passage of each pulo- num through a controlled environment is monitored, and in the event of the disappearance of at least one of them, the registration of measurement results is stopped. Restoration of the flow meter operation is carried out with the help of an auto generator of trigger pulses, related in frequency and phase to the synchrokolt pulses. |,) bottom to, if the flow meter did not restore its operation from the first pulse from the output of the oscillator, then the device goes 1- T into the search mode. In this mode, the oscillator frequency is tuned according to the sawtooth law over the entire range of possible changes in the period of the pulses of the autocirculation of the synchro-ring l. However, acoustic channel disturbances occur due to the presence of foreign inclusions in a controlled environment. The propagation time of the ultrasound in a controlled environment is small (in pipes one meter in diameter is about one millisecond), therefore, at real flow rates, the first regenerating pulses from pyhs:) yes avt - ;; Generation 1Or: 1g Hi. i; i: ai .oe n | .that to the expense; r-r.t-i. in: can recover.: howl pif; i-ry. The search, however, takes a considerable period of time, during the course of which it is added to the additional area: the nose :: and, and 3 least. LIej: b n3o6pe7eFiH n - no3ijijjeHHe accuracy of measurements and races; 1 andreg ofinacTr the use of consumption. Pos; taB lenna and cesta ha with: ts to that, ul1: detonation of the frequency-impulse flowmeter is equipped with the second c: xci o of the prohibition and Erem ass; auchuyu ustruys: teom, at-; e1 nepBijf input time 3 ad hoc him-o success It is connected to the loosening of the second 3anoM iHaroti eiO edeme nt-a, B ghettoing its G-way podklkh-che; - to Eikho, the first s a1 mya element, and -khod, -; the installation input BTODC -jarr -iMHaKti of its element and the second circuit of the second; preta, the second input of which is connected; to the output of: the first auto-oscillator of the full-squared com- plex, and the output to the first input of the search and phasg circuit; VO auto-tuning. In fig-. 1 shows a flow meter with one sync lock;;:: ..,.,; in fig. 2 - diagrams for the individual; -: s nodes of the circuit. The device consists of: a synchro ring g consisting of ate eedator connects 1 with piezoelectric elements 2 and 3, fosmirOeate, 4 impulses of sludge. amplifier j and the first prohibition circuit 6, as well as the controlled auto-geographer: 7 erasor of 7 triggering pulses, Lori 8 and the second 9 zag: commemorating sJieMeHTb ;, search circuit 10 and phase auto-tuning, s: cbm And 11,) circuit 12 prohibition, B rem specifying device 13, and also measuring unit 14. With this, the output is a circuit; 10 liOHCKa and phase topolstroy are connected to the input of a controlled generator of start-up impulse generator 7, BbLXOjj KOTOpOio is connected to the inputs of measuring 1-I unit; the first memorizing element 8 of the second prohibition scheme 12, to the sikhrovokhodu of the second interrogation of the elec tive element: enta 9 n scheme I. 1 the second exit of which is connected to v: the iBpBoro memorized element 8, and the output to the inputs of the driver 4 excitation pulses to the first circuit 6 of the Starter. the output of which is connected to the first input of the storage element 8, the output of which is connected to the second input of the circuit: .1Ы 10 search and Phase-locked loop and BXOZ; OM of the storage element 9, the output to XORO is connected to the enable input of the measuring unit 14 and the first-input time per tsak ) W. of his device 13, the output of which is connected to nepBi.iM 3x - ;; jjf /. cx.SMi.i 2 j.-iiipcia and installation inlet. the home of the memory element 9, ft the output of the energy element 8 is connected to the second input of the timed device 13, the device operates as follows. The voltage from the output of the search circuit 10 and phase-locked phase (Fig. 2d) is fed to the input of the controllable oscillator 7 of the inlet pulses; adjusting its frequency At the time the power is turned on, the voltage at the output of the search circuit 10 and phase-locked loop is zero. the pulses of the controlled oscillator 7 are minimal. (T,, FIG. 2) must be less than the minimum propagation time of the signal in the electro-acoustic channel, and the maximum follow-up period is longer than the maximum propagation time of the signal in the electric the acoustic channel. The first pulse from the output of the autogenitor 7 (Fig. 2-1) through the AND circuit 1 (Fig. 25) enters the first inhibit pattern b, opening it and starting the driver 4, an excitation pulse, and the trigger is produced by the falling edge of the pulse ( Fig. 2B The generated pulse is applied to piezoelectric element 2, which converts it into an ultrasonic signal. An ultrasonic pulse that passes through a controlled medium is received and the transducer 3 transmits an electrical pulse through the amplifier-shaper 5 to the input Lock ervoy circuit 6 ma (FIG. 2d). This pulse is delayed relative to the emitted time (e. Since the period of the pulses at the output of the oscillator 7 at the initial moment is less than the minimum propagation time of ultrasound in the acoustic transducer 1, the second pulse from the output of the cam AND 11 enters the input of the first prohibition scheme b before a pulse from the output of the amplifier-maker 5, and therefore the first prohibition circuit 6 is locked, while the second pulse from the output of the AI circuit passes through the electro-acoustic channel similarly to the first one. The generator 7 enters through the second circuit 12 of the prohibition on the input of the search circuit 10 and the phase autosampling, increasing the voltage at its output. The period of the controlled oscillator 7 is increased until the pulses from the outputs of the amplifier 5 are matched in time and circuits AND 11. Then the pulse from the output of the driver-maker 5 passes through the first prohibition circuit b and the start from the exciter pulse shaper 4. Thus, the synchronous ring is triggered. At the same time, the impulse from the output of the first prohibition scheme b is fed to the input of the first storage element 8, and a low level is set at its output, which locks the I 11 circuit. At the same time, the rear front of the positive impulse at the E1 sleeves coincides with the first front of the negative impulse at the output of the first circuit 6 of the cipher (moment of time tgrp- FIG. 25}, i.e. in the future, the pulses of the controlled oscillator 7 do not affect the operation of the synchro-ring. At this point, the search circuit 10 and the phase-locked loop go to the triplets of the phase of the controlled autogenerator 7 pulses with synchronous autodirculation pulses, separates the time error between the trigger pulse and the leading edge of the synchroance autocirculation pulse, converts the error value into a control signal applied to the controlled autogenerator 7. I This way, start-up the pulses from the output of the controlled autogenerator 7 are connected in frequency and phase with the pulses of the loophole, and the frequency of the pulses of the synchroband is determined, under Av pulses from the output of the autogenerator 7 to the input of the measuring unit 14. In addition to the coincidence of each of the pulses of the sync ring from the start (C2 of the pulse, the flow meter is in proper operation. To do this, the pulses from the output of the first storage element 8 are fed to the information input of the second storage element 9, the pulses from the output of the autogenerator 7 - the sync output of the second memory element 8. The voltage at the output of the second storage element 9 is a criterion for the correct operation of the flow meter. It is fed to the enable input of the measuring unit 14. In the case of electroacoustic shedding Due to the presence of a foreign inclusion in a controlled environment, when the trailing edge of the autogenerator 7 arrives at the synchronous input of the second storage element 9, a high level is formed at its information input, the closed state of the sikhrokoltsukh. The trailing edge of the trigger pulse erases the information about the triggering pulses and pulses of the sync ring, while the output of the second storage element 9 receives a signal that includes the time set by the device 13.

Сигнал с последнего псхлупает isa вторую схему 12 запрета, прекраща  подачу запускак цих импульсов на вход схемы 10 поиска и фазовой автоподстройки . Такгм обр.3ом прекращаетс  перестройка автогенератора 7, который начинает работать по пам ти „The signal from the latter pushes the isa second prohibition circuit 12, stopping the triggering of pulses to the input of the search circuit 10 and phase-locked loop. So, the restructuring of the autogenerator 7 stops, which starts to work according to the memory "

Одновременно сигнал с выхода врем задаки .его устройства 1 3 поступает на установочный вход второго запоминаквдего элемента 9, разрелиа  поступление импульсов автогенератора в измерительный блок 14, Ультразвуковые сигналы поступают в контрсашpyewyro среду с прежней частотой. При попадании инородного включени  прин тый импульс совпадет в первой схеме S запрета с запус амцим импульсом . Сигнал с выхода первого 3anoMtiнающего элемента 8 ограничивает длительность импульса с выхода врем эадающего устройства, и расходомер приходит в прежнее рабочее состо нрге Если электроакустический канал неAt the same time, the signal from the output of the clock time of its device 1 3 is fed to the installation input of the second memory of element 9, the arrival of the pulses of the oscillator into the measuring unit 14 is multiplied. The ultrasonic signals are sent to the countersharyewyro medium with the same frequency. In the event of a foreign inclusion, the received pulse will coincide in the first prohibition scheme S with the start of the pulse. The signal from the output of the first 3anoMti-element 8 limits the duration of the pulse from the output of the output time, and the flow meter returns to its previous operating state if the electro-acoustic channel is not

восстанавливаетс , то по окончании импульса с выхода врем задак1дего устройства задний фронт л эщего импульса перебрасывает второй запоминающий элемент 9 в противсположное состо ние,, подава  запрет НЕ; измерительный блок 14. Схема 12 запрета открываетс , и запускающие импульсы начинают поступать на вход схемы 10 поиска и фазовой автсподстройки, увеличива  напр жение на ее выходе до максимального значени , после чего рои с ход и т разр д, выходного напр жени  схемы 10 до нул ,.-и расходомер устанавливаетс  з началькое положеГ1 и е .is restored, then at the end of the impulse from the output, the device’s backward time for the device impulses the second storage element 9 to the opposite state, giving the prohibition NOT; measuring unit 14. Prohibition circuit 12 opens, and the triggering pulses begin to enter the input of search circuit 10 and phase auto-tuning, increasing the voltage at its output to the maximum value, after which the rods go and discharge, the output voltage of circuit 10 to zero , .- and the flow meter is set to the initial position 1 and e.

Посто нную времени врем задаюдего устройства 13 в}лбирагот исход  йэреальных параметров контролируе-мой сре-ды: ра- мераь неоднородностей, ихThe constant time of the time of the device 13 in} the libragot outcome of real parameters of the controlled environment: the size of inhomogeneities, their

концентрации ь скорости потека.concentration of drip velocity.

образом, ультразвуковой ultrasonic way

расхо.цомер позвол ет повысить точность измерени  расхода гетерогенных сред,flow meter allows to increase the accuracy of measuring the flow rate of heterogeneous media,

сwith

Claims (1)

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТНОИМПУЛЬСНЫЙ РАСХОДОМЕР ПО авт. СВ. № 802791, о т л и ч а ю щ й й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен второй схемой запрета и времязадающим устройством, причем первый вход времязадающего устройства подключен к выходу второ,го запоминающего элемента, второй его вход подключен к выходу первого запоминающего элемента, а выход - к установочному входу второго запоминающего элемента и первому входу второй схемы запрета, второй вход которой подключен к выходу управляемого автогенератора запускающих импульсов, а выход - к первому входу схемы поиска и фазовой автоподстройки.ULTRASONIC FREQUENCY PULSE FLOW METER ST No. 802791, with the fact that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with a second prohibition circuit and a timing device, the first input of the timing device being connected to the output of the second memory element, its second the input is connected to the output of the first memory element, and the output is to the installation input of the second memory element and the first input of the second inhibit circuit, the second input of which is connected to the output of the controlled oscillator of the triggering pulses, and the output to the first input of the search circuit and phase av topographic adjustments. (put. 7(put. 7 СП ьэ 00 м юSP ye 00 mu