SU1296942A1 - Ультразвуковой измеритель скорости потока - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при исследовани х в области жнд . кости и газа. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство работает в два такта - по потоку и против потока, а их чередование обеспечивают генератор 13 совместно с коммутатором 6. В каждом такте образуютс  опорный и информационный сигналы . Нормированные опорные импульсы поступают на вход преобразовател  12 с обратной зависимостью. Нормированные информационные импульсы поступают на вход дискриминатора 1 1 времени. При по влении опорного импульса на выхо- . де усилител -Формировател  10 преобра- , зователь 1 2 формирует импульс, длительность которого обратно пропорциональна приложенному напр жению и который поступает на вход дискриминатора 1 1 времени , сравнивающего спад выходного импульса преобразовател  12 с моментом регистрации информационного ультразвукового импульса, поступающего на его другой вход. В такте против пот- ка работа устройства аналогична. Блок 20 вычислений определ ет разность выходных напр жений интеграторов 17 и 18, котора  регистрируетс  индикатором 21 и по которой суд т о средней скорости потока. 2 ил. i (Л ,j to со 05 СО ю срер

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства при измерении расхода, а также при исследовани х в области жидкости и газа.

Цель изобретени  - повьшюние точности измерени .

На фиг. представлена блок- схема ультразвукового измерител  скорости потока; на фиг,2 - временные диаграммы , по сн ющие его работу.

Устройство содержит измерительный участок с вмонтированными обратимым электроакустическим преоор зоват елем 1, отражател ми 2 и 3 и преобразователем ;4, причем пьезопреобразователи и отражатели установлены на противоположных сторонах измерительного участка, оси пьезопреобразовател  1 и отражател  2 совпадают и направлены перпендикул рно потоку, оси пьезопреобразовател  4 и отражател  3 совпадают и направлены под углом к потоку. К пьезопреобразовател м 1 и 4 подключены выход формировател  5 зондирующих импульсов и первый вход первого коммутатора 6, который через селекторы 7 и 8 приемных сигналов и усилители- формирователи 9 и 10 св зан с первым входом дискриминатора 11 времени и с первым входом преобразовател  2 напр жение - длительность с обратной

зависимостью. Выход задающего тенера- |нув отражателей 2 и 3, расщепл етс 

тора 13 подключен к входу формировател  5, к вторым входам первого коммутатора 6 и селекторов 7 и 8, Выход источника 14 опорного напр жени  имеет св зь с первым входом сумматора 15 напр жений, который вторым вхй- дом подключен к выходу третьего коммутатора 16. Первый и второй входы третьего коммутатора 16 имеют св зь с выходами интеграторов 17 и 18 соответственно , а третий вход подключен к задающему генератору 13. Выход сумматора 15 соединен с вторым входом преобразовател  12 напр жение .ма опорный и информационный. Опорный |импульс направл етс  отражателем 2 вновь к пьезопреобразователю 1. После нескольких отражений через интер40 вал времени Т после излучени  опорный импульс, проделав путь L., воспринимаетс  пьезопреобразователем 1 и преобразуетс  в электрический сигнал . Информационный импульс направл 

45 етс  отражателем 3 по потоку в сторо ну пьезопреобразовател  4. Через ин- теравл времени Т,, проделав путь L , этот импульс воспринимаетс  пьезопреобразователем 4 и также преобрадлительность , а выход последнего под- 50 зуетс  в электрич€ ский сигнал.

кпючен к второму входу дискриминатора времени. Интеграторы 17 и 18 подключены входами к выходам второго коммутатора 19, первый вход третьего коммутатора имеет св зь с выходом дискриминатора 11 времени, второй вход третьего коммутатора подключен к выходу задающего генератора 13. Блок 20 вычислений своими входами

s

0

подключен к выходам интеграторов 17 и 18, а своим выходом - к индикатору 21 .

Устройство работает следующим образом .

Формирователь 5 зондирующих импульсов вырабатывает электрические импульсы 22 с периодом повторени , определ емым задаюпщм .генератором 10, который обеспечивает полное затухание реверберационньгх помех. Ука- занные импульсы возбуждают пьезопреоб- разователь 1 , излучающий ультразвуковые импульсы в направлении, перпендикул рном потоку к отражател м 2 и 3 и одновременно возбуждает пьезопреобразова- тель 4, который излучает ультразвуковые импульсы под углом к потоку в направлении отражател  3. Предлагаемое {устройство работает в два такта - по потоку и против потока, а их чередование обеспечивают задающий генератор 13 совместно с первым коммутатором 6.

Б каждом такте образуютс  два приемных сигнала. - опорньш и информаци- ;онный. В образовании опорного приемного сигнала в обоих тактах участвует только пьезопреобразователь 1, а 0 :приемный информационный сигнал образуетс  поочередно на пьезопреобразо- вател х 1 и 4.

В такте по потоку излученный пье- зопреобразователем 1 импульс, достиг .ма опорный и информационный. Опорный импульс направл етс  отражателем 2 вновь к пьезопреобразователю 1. После нескольких отражений через интервал времени Т после излучени  опорный импульс, проделав путь L., воспринимаетс  пьезопреобразователем 1 и преобразуетс  в электрический сигнал . Информационный импульс направл етс  отражателем 3 по потоку в сторону пьезопреобразовател  4. Через ин- теравл времени Т,, проделав путь L , этот импульс воспринимаетс  пьезопреобразователем 4 и также преобраВременное расположение опорного импульса зависит только от геометрии измерительного участка и скорости звука в измер емой среде, а времен- 55 нов расположение информационного импульса дополнительно зависит от скорости потока.

В такте против потока образование опорного импульса аналогично, а ин

31

формационный импульс возникает от излучени  пьезопреобразовател  4 и отражени  отражател  3. При этом оба приемных сигнала возникают на пьезо- преобразователе 1 через интервалы времени Т, и Т. Дл  уменьшени  дезинформирующего воздействи  акустических и электрических помех опорный и информационный импульсы выдел ютс  с помощью селекторов 7 и 8 приемных сигналов, усиливаютс  и нормируютс  с помощью усилителей-формирователей 9 и 10. Нормированные пары опорных и информационных импульсов в тактах по потоку и против него изображены на диаграмме 23.

Нормированные опорные импульсы в обоих тактах поступают на первьй вход преобразовател  12 напр жение - длительность с обратной зависимостью Нормированные информационные импульсы в обоих тактах поступают на первый вход дискриминатора 11 времени, роль которого может выполн ть, например , Р-триггер.

В такте по потоку задающий генератор 13 устанавливает третий коммутатор 16 в положение, когда вы35одное напр жение интегратора 17 поступает на второй вход сумматора 15, а вто- рой коммутатор 19 подготавливаетс  к коррекции напр жени  интегратора 17. Напр жение U суммируетс  с выходным напр жением U источника 11 опорного напр жени  и с выхода сумма тора 5 поступает на второй вход преобразовател  12 напр жение - длительность с обратной зависимостью. В качестве последнего может использоватьс , например, развертывающий преобра зователь или управл ема  напр жением лини  задержки, работающие в ждущем режиме.

При по влении опорного импульса на выходе усилител -формировател  1 преобразователь 12 формирует импуль 24, длительность которого обратно пропорциональна приложенному напр ж нию

К

и + и.

Т.

где К - коэффициент обратной зависимости .55 Выходной импульс преобразовател  12 поступает на второй вход дискриминатора 11 времени (информационный вход П-триггера). Последний произво

дит сравнение спада выходного импульса преобразовател  12 с моментом регистрации информационного ультразву- . кового импульса, поступающего на его первый вход (синхронизирующий вход D-триггера). В зависимости от временного расположени  указанных импульсов дискриминатор времени вырабатывает сигналы 25 логических нул  или единицы, которые через третий коммутатор 19 поступают на вход интегратора 17 и измен ют его выходное напр жение 26 до выполнени  равенства

15

В такте против потока работа устройства аналогична, с той разницей, что третий коммутатор 16 транслирует выходное напр жение U, интегратора 18 на второй вход сумматора 15, а третий коммутатор 19 сое дин ет выход дискриминатора времени с входом интегратора 18. Корр екци  вьгходного напр жени  интегратора 18 осуществл етс  до вьшолнени  равенства

1

и.

Т,-Т

к

к 20 вычислений определ ет развыходных напр жений интеграто

К(дЬ)

,к(

J Т,-Т

)

21,2cosoi.

Vv

котора  регистрируетс  индикатором 21 и по которой суд т о средней скорости потока.

Применение источника 14 опорного напр жени  и сумматора 15 позвол ет повысить чувствительность преобразовани  в К раз:

К

и„

1Й

где и, выходное напр жение интеграторов в неподвижной измер емой среде. Кроме того, использование операции сложени  напр жений источника 14 и интеграторов 17 и 18 позвол ет примен ть в качестве последних реверсивные счетчики в совокупности с преобразовател ми цифра - напр жение (за счет снижени  требований к их разр дности ) .

В устройстве сами временные интервалы , подлежащие математической one- рации нахождени  обратной зависимости за счет конструктивных и схемных особенностей устройства, на 1-2 пор дка меньше Поэтому при сохранении требований к относительной нестабильности устройств дл  реализации обратной зависимости точность предлагаемого устройства повьшаетс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой измеритель скорости потока, содержащий два обратимых электроакустических преобразовател , установленных на одной из стенок измерительного участка трубопровода, подключенных к формирователю зондирующих импульсов и через первый коммутатор , первый усилитель-формирователь , дискриминатор времени - к первому входу второго коммутатора, выходы которого через первый и второй интеграторы и блок вычислений подключены к индикатору, третий коммутатор, задающий генератор, выход которого подключен к управл ющим входам трех коммутаторов и формировател  зондирующих импульсов, преобразователь на- пр жэние - длительность с обратной

   ВНИИПИ Заказ 772/47

   Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

   .зависимостью, вьгкод которого подключен к второму входу дискриминатора времени, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности из- мерений, в него введены установленные на противоположной стенке трубопровода первый отражатель, ось которого перпендикул рна потоку и совпадает с осью первого преобразовател ,

   второй отражатель, ось которого направлена под углом к потоку и совпадает с осью второго преобразовател , а также первый и второй селекторы, второй усилитель-формирователь, сумматор и источник опорного напр жени , причем первый селектор -включен между выходом первого коммутатора и входом первого усилител -формировател , вход второго селектора подключен к выходу

   первого коммутатора, а его выход через второй усилитель-формирователь подключен к первому входу преобразовател  напр жение - длительность, входы сз матора подключены к выходам

   источника опорного напр жени  и третьего коммутатора, а его выход - к второму входу преобразовател  напр жение - длительность, управл ющие входы селекторов подключены к выходу

   задающего генератора, а выходы третьего, коммутатора - к входу блока вычислений.

   fpLf8,2

   Тираж 777 Подписное