SU1462114A1 - Device for graduating ultrasonic flowmeters - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в различных област х народного хоз йства дл  измерени  расхода жидкости . Целью изобретени   вл етс  повышение точности градуировки за счет исключени  систематической погрешности измерени . Устройство содержит преобразователь 1 расхода,- состо щий из двух электроакустических преобразователей 2 и 3. Переключатель 5 направлени  измерени  направл ет излучение по потоку или против него. Устройство работает в двух режимах Из- .мерение и Градуировка. В случае работы в режиме Измерение обеспечиваетс  посто нство времени задержки сигналов в блоке 8 управл емой задержки . В режиме Градуировка с помощью переключател  10 осуществл ютс  дискретное изменение времени задержки и контроль периода повторени  сигналов в цепи с помощью периодоме- ра. Блок 8 управл емой задержки состоит из генератора ударного возбуждени  с отрицательной обратной св зью, в которую включены дифференциальный усилитель, лини  задержки, лини  с измен емым временем задержки и переключатель времени задержки. 2 ил, № ff с (/) The invention relates to instrumentation engineering and can be used in various areas of the national economy for measuring fluid flow. The aim of the invention is to improve the accuracy of calibration by eliminating systematic measurement error. The device contains a flow transducer 1, consisting of two electroacoustic transducers 2 and 3. The measurement direction switch 5 directs the radiation along or against the flow. The device operates in two modes: Measurement and Graduation. In the case of operation in the Measurement mode, the delay time of the signals in block 8 of the controlled delay is maintained. In the Graduation mode, using the switch 10, the discrete change of the delay time and the monitoring of the repetition period of the signals in the circuit are performed using a periodometer. The controllable delay unit 8 consists of a negative-feedback shock excitation generator, which includes a differential amplifier, a delay line, a variable delay time line, and a delay time switch. 2 silt no. Ff with (/)

Description

114114

Изобретение относитс  к приборо- фтроению и может быть использовано 4 различных област х народного хоз й ётва дл  градуировки расходомеров жидкости.The invention relates to instrumentation and can be used 4 different areas of the national economy for the calibration of liquid flow meters.

Цель изобретени  - повьппение точности градуировки за счет исключени  систематической погрешности измерени  . The purpose of the invention is to increase the accuracy of the calibration by eliminating the systematic measurement error.

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства дл  градуировки; на фиг.2 лок-схема блока управл емой за- Держки.FIG. 1 is a block diagram of a calibration device; 2, a lock diagram of a controllable delay unit.

i Устройство содержит преобразователь 1 расхода, состо щий из двух Электроакустических преобразователей I и 3, установленных на подвод щем Трубопроводе 4, переключател  5 на- йравлени  излучени , формировател  .6 1|мпульсов и генератора 7, блок 8 управл емой задержки, блок 9 управле- и , переключатель 10, периодомер 11 ijr выходное устройство 12, а также ис фочник 13 посто нного напр жени , к Которому подключен второй вход  ере- лючател  10.i The device contains a flow transducer 1 consisting of two electro-acoustic transducers I and 3 installed on the supply pipeline 4, a radiation control switch 5, a driver. 6 1 | mpulsov and a generator 7, a controllable delay unit 8, a control unit 9 - and, switch 10, periodometer 11 ijr output device 12, as well as constant voltage source 13 to which the second input of the switch 10 is connected.

i Блок 8 управл емой задержки содер фит генератор 14 ударного возбужде- фи , выполненный по схеме с запаздывающей отрицательной обратной св зью и состо щей из диффере нциального уси Яител  15, линии 16 задержки, линии 17 с измен емым временем задержки и Яереключател  18 времени задержки, счетчик 19 импульсов и переключатель 20 режима работы. Дл  контрол  раз- ности времени задержки к выходу блока 8 управл емой задержки подключен периодомер 11.i Controllable delayed unit 8 contains a shock excitation generator 14, made according to a scheme with delayed negative feedback and consisting of a differential amplifier, a delay line 16, a time line 17 with variable delay time and a junction switch 18. , counter 19 pulses and switch 20 operating mode. To control the difference in the delay time, a periodometer 11 is connected to the output of the controllable delayed unit 8.

Устройство работает в двух ре-- - жимах.The device works in two modes - presses.

В режиме Измерение переключатель 10 находитс  .во втором или третьем положении. При этом, на управл ющий вход устройства 8 управл емой задержки подаетс  либо посто нное напр жение (сигнал логической 1) либо нулевое напр жение (сигнал ло- г ического О), которые в продессе измерени  остаютс  неизменными и обеспечивают посто нство времени задержки сигналов в блоке 8 задержки.In Measurement mode, switch 10 is in the second or third position. At the same time, the control input of the device 8 of the controlled delay is supplied either with a constant voltage (a logical 1 signal) or zero voltage (a logical O signal), which remain unchanged during the measurement and provide a constant signal delay time block 8 delay.

В режиме Градуировка управл ющий вход блока 8 задержки с помощью переключател  10 соединен с выходом блока управлени  9.In the Graduation mode, the control input of the delay unit 8 is connected via a switch 10 to the output of the control unit 9.

В режиме Измерение устройство работает следующим образом.In the Measurement mode, the device operates as follows.

00

SS

00

11eleven

5 five

00

5five

00

5five

00

5five

4242

Под действием импульса, вырабатываемого первоначально генератором 7, в устройстве возникает циркулирование импульсов по депи: переключатель 5 направлени  излучени , электрические пребразователи 2 и 3, переключатель 5, формирователь 6, блок 8 управл емой задержки, генератор 7 импульсов , работающий в синхронизируемом режиме, и т.д. Направление распространени  зондирующих импульсов в первичном преобразователе 3 определ етс  состо нием переключател  5, управл емого сигналами с блока управлени  9. Периоды следовани  импульсов по потоку и против потока жидкости зависит от времени распространени  зондирующих сигйалов в преобразователе 1 расхода и времени задержки в электронных элементах расходомераUnder the action of a pulse produced initially by the generator 7, the device circulates pulses around the depi: radiation direction switch 5, electrical converters 2 and 3, switch 5, driver 6, controllable delay unit 8, pulse generator 7 operating in a synchronized mode, and etc. The direction of propagation of the probe pulses in the primary converter 3 is determined by the state of the switch 5 controlled by signals from the control unit 9. The periods of pulses following the flow and against the liquid flow depends on the propagation time of the probe signals in the converter 1 of the flow rate and the delay time in the electronic elements of the flow meter

(C+VsineyHSse 2-}+t5i+t - tftg-Ht .+tg, (C + VsineyHSse 2 -} + t5i + t - tftg-Ht. + Tg,

(c vSine) cose - - tfe+t -t-tg,(.1)  (c vSine) cose - - tfe + t -t-tg, (. 1)

где T,-,T2 - периоды следовани  импульсов на входе генератора 7;where T, -, T2 are the periods of pulse following at the input of the generator 7;

D - диаметр трубопровода; С,0 - скорость и угол распро- . странени  ультразвука в жидкости;D is the diameter of the pipeline; C, 0 - speed and angle ultrasound in fluid;

V - cKopoQTb жидкости; tj. -.врем  распространени  ультразвука в стенках трубопровода 4;V - cKopoQTb liquid; tj. -.time of ultrasound propagation in the walls of the pipeline 4;

Ч-з Hz

t 2 - задержка импульсов вt 2 - the delay of the pulses in

электроакустических преобразовател х 2 и 3 при их распространении по по току и против потока жидкости;electroacoustic transducers x 2 and 3 during their propagation along the current and against the fluid flow;

-51 -52. задержка ,импульсов в пе- реключателе 5, излучае.- мых по потоку и против потока жидкости; -51 -52. delay, pulses in the switch 5, emitted from the flow and against the flow of the liquid;

tg,t-f,tg - задержка импульсор соответственно в формйрова- теле 6, блоке 8 управл е- , мой задержки и генераторе 7. tg, t-f, tg are the impulse delay, respectively, in the former 6, the control unit 8, my delay, and the generator 7.

Разность периодов 1 и Т , пропор диональна  скорости и расходу жидкое . 14 ти, измер етс  выходным устройством 12The difference between periods 1 and T is proportional to the speed and flow rate of the liquid. 14, measured by output device 12

IB.,, К(, )-K(,-but,) + ,(2) IB. ,, К (,) -K (, - but,) +, (2)

,.,-t2.3; At5 t52-ty,, где I 8ЫХ Показание расходомера;,., - t2.3; At5 t52-ty ,, where I 8 OUT Flow meter reading;

К - коэффициент преобразованиK - conversion factor

выходного устройства 12; itq - величина асимметрии преобразовател  1 расхода, вызванна  неидентичностью преобразователей 2,3, а также шумовыми сигналами; output device 12; itq is the asymmetry value of the flow transducer 1, caused by the non-identity of the transducers 2,3, as well as noise signals;

Etty - величина асимметрии переключател  5, вызванна  неидентичностью условий прохождени  через него разнонаправленных сигналов; - погрешность выходного устройства 12.Etty is the asymmetry value of the switch 5, caused by non-identical conditions for the passage of multidirectional signals through it; - the error of the output device 12.

Три последних члена в выражении (2)  вл ютс  погрешностью измерени  рас-- ходомера.The last three terms in expression (2) are the error in measuring the flow meter.

Дл  осуществлени  коррекции результата измерени  расходомер перевод т в режим Градуировка и устанавливают расход.жидкости в трубопрово- де равным нулю, например, перекрывают трубопровод С помощью вентилей, . а переключатель 10 устан 1вливают в первое положение. В этом режиме врем  задержки импульсов в блоке управл емой задержки 8 зависит от направлени  излучени  зондирующего сигнала: если на выходе блока управлени  9 сигнал логического О (зондирующий сигнал излучаетс  по .потоку), задержка импульса меньше, чем при подаче сигнала логической 1.To correct the measurement result, the flow meter is switched to the Graduation mode and the flow rate of the fluid is set to zero, for example, shut off the pipeline. With the help of valves,. and the switch 10 is set to the first position. In this mode, the delay time of the pulses in the controllable delay unit 8 depends on the direction of radiation of the probing signal: if the output of the control unit 9 is a logical O signal (the probing signal is emitted over the stream), the delay of the pulse is shorter than when a logical 1 signal is applied.

Таким образом, с помощью блока управл емой задержки моделируетс  возThus, with the help of a controllable delay unit, the

действие движущейс  жидкости на период циркулировани  импульсов в пре- образовйтеле 1 расхода, и при соответствующем выборе параметров блока 8, создаваема  им разность задержки может быть, пересчитана в эквивалентное значение скорости жидкости в тру-, бопроводеthe effect of a moving fluid on the period of circulation of pulses in the flow converter 1, and with an appropriate choice of the parameters of block 8, the delay difference created by it can be recalculated into an equivalent value of the velocity of the fluid in the pipe and pipeline

V l;Efia,)iV l; Efia,) i

ч 2Dtg 0h 2Dtg 0

(3)(3)

где Уц - имитируемое значение скорос- . ти жидкости;where is the simulated value of velocity. these liquids;

л гl g

Ч Рбм  задержки в блоке 8.соответственно дл  импульсов, H Pbm delay in block 8. accordingly for pulses,

5five

ю 15yu 15

20 2520 25

ЗО ZO

3535

4545

00

5five

излучаемых против потока жнцкбстк и по потоку. Оператор вручную измен ет врем  задержки t и, снима  соответствующие ему показани  расходомера, определ ет градуировочную характеристику расходомера, по которой затем вьгчис- л етс систематическа  погрешность в различных точках шкалы Ieb,(Vu) 1 uIeMx f(Vu) (4) где f(V) - зависимость показанийemitted upstream and downstream. The operator manually changes the delay time t and, after taking the corresponding meter readings, determines the calibration characteristic of the flow meter, which is then used to calculate the systematic error at various points on the Ieb scale, (Vu) 1 uIeMx f (Vu) (4) where f (V) - dependence of indications

расходомера от имитируемой скорости жидкости / (градуировочна  характеристика ) ;flow meter from simulated fluid velocity / (calibration characteristic);

-бых систематическа  погрешность расходомера; К - номинальный коэффициент преобразовани  расходомера (паспортное значение ) . -bykh systematic error of the flow meter; K is the nominal conversion coefficient of the flow meter (passport value).

Вычита  из полученных ранее (или после градуировки) результатов измерени  систематическую погрешность filftbix получаем скорректированньш результат измерени  повышенной точности .Subtracting from the previously obtained (or after calibration) measurement results the systematic error filftbix, we obtain the corrected measurement result of increased accuracy.

Блок 8 управл емой задержки работает следующим образом. .The controllable delay unit 8 operates as follows. .

В момент поступлени  на устано вочный RV счетчика 19 входного импульса , он устанавливаетс  в нулевое состо ние. При этом, снимаетс  напр жение блокировки с генератора. 14 ударного возбуждени , который со строго определенной фазы начина- ет вырабатывать импульсное напр жение , поступающее на счетньй вхо; счетчика 19, ймпульсув. Посдте поступлени  т-импульсов на его выходе образуетс  положительный перепад напр жени , который  вл етс  выходным .сигналом и задержан относительно входного импульса на врем At the moment the input pulse counter 19 is supplied to the stationary RV, it is set to the zero state. In this case, the blocking voltage is removed from the generator. 14 of the shock excitation, which, from a strictly defined phase, begins to produce a pulsed voltage applied to the equal input; counter 19, pulse. After the arrival of m-pulses at its output, a positive voltage drop is formed, which is an output signal and is delayed relative to the input pulse for a time

t.e, (m-H)to, - tg.,(m+l)t,+t,, J, (5) где m - емкость счетчика, ,2...,; 1 - дробное число, учитывающее начальную фазу колебаний генератора 14 ударного возбуждени ;t.e, (m-H) to, - tg., (m + l) t, + t ,, J, (5) where m is the capacity of the counter,, 2 ...,; 1 is a fractional number that takes into account the initial phase of the oscillations of the shock excitation generator 14;

01 РИОД колебаний генератора ударного возбуждени  дл  управл ющег;о сигнала равного01 RIOD oscillations of a shock excitation generator for a control signal;

логическомуto the logical

1.one.

О и логическойOh and logical

514514

врем  задержки распростране- -ни  сигнала в счетчике 19, the delay time of the propagation of the signal in the counter 19,

Одновременно напр жение с выхода счетчика 19 импульсов через -переклю- чатель 20 режима работы подаетс  на блокирующий вход генератора 14 ударного возбуждени  и генераци  импульсов прекращаетс  до прихода следующего входного импульса At the same time, the voltage from the output of the pulse counter 19 is applied through the -switch 20 of the operating mode to the blocking input of the shock excitation generator 14 and the generation of the pulses stops until the next input pulse arrives

Дл  калибровки блока 8 управл емой задержки с помощью переключател  20 на блокирующий -вход генератора 14 подают нулево.й потенциал и генератор 14 начинает вырабатывать не- прерывную последовательность импульсов с периодом повторени , завис щим от управл ющего сигнала и равным t, и tgj. Измер   периоды следовани  импульсов периодомером 11, определ - ют разность времен задержкиTo calibrate the controllable delay unit 8, a zero potential is applied to the blocking в input of the generator 14 using the switch 20 and the generator 14 begins to generate a continuous sequence of pulses with a repetition period depending on the control signal and equal to t and tgj. Measuring the periods of pulse following by a periodometer 11, determine the difference in delay times.

At,(m-H)(t, . (6)At, (m-H) (t,. (6)

Дл  обеспечени  стабильности и одновначности начальной фазы колеба- НИИ и числа 1 генератор 14 ударного возбуждени  выполнен по схеме с запаздывающей отрицательной обратной св зью. Его начальна  фаза строго равна нулю, если отсчет вести от отрица- тельного фронта, и равна Jf при отсче- .те фазы от положительного фронта. Пр- этому, если счетчик 19 по счетному входу реагирует на отрицательный фрон значение 1 в выражении (6) равно нулю , в противном случае ,5. Управление периодом генерации и вре- задержки импульсов осуществл етс  при подаче управл ющего сигнала на переключатель 1&, которьй коммутирует выходы линии 16 и 17 задержки . Изменением времени задержки линии 17 задержки создают необходимую дл  градуировки разность времен задержки. In order to ensure the stability and uniformity of the initial phase of the oscillation institute and the number 1, the shock excitation generator 14 is made according to a scheme with delayed negative feedback. Its initial phase is strictly equal to zero, if the reading is conducted from the negative front, and is equal to Jf when the phase is counted from the positive front. However, if the counter 19 at the counting input responds to the negative front, the value 1 in expression (6) is zero, otherwise, 5. The generation and timing of the pulses is controlled by applying a control signal to the 1 & switch, which switches the outputs of the delay line 16 and 17. By varying the delay time of the delay line 17, the difference in delay times required for calibration is created.

4646

Claims (2)

1.Устройство дл  градуировки ультразвуковых расходомеров, содержащее первичный преобразователь расхода , включающий два злектроакустичес- ких преобразовател , установленных1. A device for calibration of ultrasonic flow meters, containing a primary flow transducer, including two electroacoustic transducers installed на трубопроводе и подключенных через переключатель направлени  излучени  к формирователю импульсов и ратору, блок управл емой задержки, включенный между выходом .формировател  импульсов и входом генератора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности градуировки за счет исключени  систематической погрешности, в, него дополнительно введены периодомер, переключатель режимов и блок управлени , причем вход периодомера подключен к выходу блока управл емой задержки, вход управлени  которой соединен с выходом переключател  режимов, его первый : вход соединен с выходом блока управлени  и входом переключател  направ« лени  излучател , а второй и третий входы- - с источником посто нного напр жени , при эт.ом, вход блока управлени  подключен к выходу формировател .A controllable delay unit connected between the output of the pulse former and the generator input, characterized in that, in order to increase the calibration accuracy by eliminating systematic error, it is additionally entered a periodometer, a mode switch and a control unit, the periodomer input being connected to the output of a controllable delay unit, the control input of which is connected to the output of the mode switch, its first: the input is connected to the output of the control unit and the input of the switch of the radiator, and the second and third inputs are connected to a constant voltage source, with this, the input of the control unit is connected to the output of the driver. 2.Устройство по п. 1, о. т л и,- чающеес  тем, что блок ур- равл емой задержки вьтолне« в виде последовательно соединенных генератора ударного возбуждени , счетчика и переключател , выход которого соединен с входом генератора ударного возбуждени .2. The device according to claim 1, on. t l and, in particular, that the unit of the delay is tuned in the form of series-connected shock excitation generator, counter and switch, the output of which is connected to the input of the shock excitation generator. 1515 Вмд 19Vmd 19 ВыходOutput 1Н1H LHLh гоgo -А-BUT Фие.2Fie.2