SU972223A1 - Импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер - Google Patents

Description

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерений расхода жидких и газообразных сред в нефтегазодобывающей, химической, пищевой, гидрометаллургической и других отрасл х промышленности.

Известен импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер, основанный на измерении разности временных интервалов при распространении ультразвука по потоку и против него. Измерение осуществл етс  с помощью высокостабильного генератора, дискретными импульсами которого заполн ютс  измер емые временные промежутки. Подсчитанна  счетчиком разность импульсов  вл етс  мерой расхода 1.

Недостатком указанного расходомера  вл етс  невысока  точность измерений, котора  ограничиваетс  как величиной единицы дискретного счета, т. е. периодом колебаний высокостабильного генератора, так и отсутствием поправок на изменени  скорости

распространени  ультразвука за счет непосто нства физико-химических параметров среды.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  одноканальный ультразвуковой

расходомер, содержащий два акустических преобразовател , расположенных на противоположных стенках трубопровода под углом к его оси и св занных через коммутатор с генератором зондирующих импульсов

5 и с последовательно соединенными усилителем , селектором, счетчиком импульсов, регистром пам ти, блоком вычислени  разности обратных величин и регистрирующим устройством 2.

Q Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер ввод т дешифратор состо ний , делитель частоты, последовательно соединенные опорный генератор, формирователь , преобразователь временной интерваламплитуда , аналого-цифровой преобразова2Q тель и преобразователь кода, причем вход дешифратора состо ний подключен к выходу делител  частоты, его выход подключен к входам коммутатора, регистра пам ти, преобразовател  временной интервал-амплитуда , счетчика импульсов, генератора зондирующих импульсов, выход которого подключен к селектору и к регистрирующему устройству , выходы опорного генератора подключены к входам делител  частоты и селектора , входы счетчика импульсов подключены к старшим разр дам регистра пам ти, а его младший разр д подключен к выходу преобразовател  кода, при этом выход усилител  подключен к входу формировател . На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Расходомер содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, делитель 2 частоты, дешифратор 3 состо ний, генератор 4 зондирующих импульсов, коммутатор 5, который имеет св зь с дешифратором 3 состо ний, преобразовател ми 6 и 7 и усилителем 8, к выходу которого последовательно подсоединены селектор 9, счетчик 10 импульсов , регистр 11 пам ти, блок 12 вычислени  разности обратных величин, регистрирующее устройство 13. Расходомер также содержит последовательно соединенные формирователь 14 интервальных импульсов, преобразователь 15 временной интервал-амплитуда , аналого-цифровой преобразователь 16 и преобразователь 17 кода. Расходомер работает следующим образом . Опорный генератор 1 генерирует высокостабильные импульсы частотой f (фиг. 2а), которые дел тс  до частоты тактовых импульсов в делителе 2 частоты и подаютс  на дешифратор 3 состо ний, с помощью которого осуществл етс  синхронизаци  работы расходомера в целом. По первому тактовому импульсу, поступившему На вход генератора 4 зондирующих импульсов, генерируетс  возбуждающий импульс, который через коммутатор 5 подаетс , например, на излучающий преобразователь б (фиг. 26). Одновременно на селектор 9 с генератора 4 зондирующих импульсов подаетс  стартовый импульс, по которому селектор 9 начинает пропускать импульсы опорного генератора 1 На вход счетчика 10 импульсов. Акустический сигнал, излученный преобразователем 6, пройд  по току контролируемую среду за врем  Тр под углом ot к оси трубопровода, преобразуетс  в приемном преобразователе 7 в электрический сигнал (фиг. 2в) и через коммутатор 5, усилитель 8 поступает на селектор 9, который срабатывает и прерывает поступление импульсов опорного генератора I на счетчик 10 импульсов (фиг. 2г). Одновременно с закрытием селектора 9 запускаетс  формирователь 14 интервальных импульсов, формирующий дополнительный временной интервал (фиг. 2 д) от момента прихода информационного импульса, соответствующего прин тому ультразвуковому сигналу, до момента поступ лени  ближайщего импульса из непрерывной последовательности, генерируемой опорным генератором 1, т.е. в пределах tg -дополнительный временной интервал; - частота опорного генератора. Сформированный временной интервал t преобразуетс  в преобразователе 15 временной интервал-амплитуда в Напр жение, уровень которого хранитс  на накопительной емкости преобразовател  временной интервал-амплитуда (фиг. 2е). Дл  снижени  требований, предъ вл емых к аналого-цифровому преобразователю 16 по скорости преобразовани , врем  хранени  напр жени  на накопительной емкости преобразовател  15 выбрано достаточно большим (фиг. 2 е). Дл  этого св зь накопительной емкости с аналого-цифровым преобразователем 16 осуществл етс  с помощью истокового повторител , имеющего большое входное сопротивление и также вход щего в состав преобразовател  15 временной интервал-амплитуда . В конце каждого цикла измерений предусмотрен принудительный разр д накопительной емкости, что достигаетс  подачей кратковременного разр дного импульса (фиг. 2 ж) с дещифратора 3 состо ний на разр дную цепь преобразовател  15 временной интервал-амплитуда. Аналого-цифровой преобразователь формирует код, пропорциональный преобразованному временному интервалу, однако преобразованный временной интервал  вл етс  не искомым, а дополн ющим искомый до временного интервала единичного значени  дискретного счета, т. е. до величины t + tg ; ; где t - искомый временной интервал . Поскольку период импульсов дискретного счета строго посто нен и равен диапазону преобразовани  аналого-цифрового преобразовател  16, то искомое кодовое значение временного интервала равно m к - п, где гп - кодовое значение искомого временного интервала; к - max кодовое значение диапазона преобразовани ; п - текущее кодовое значение аналого-цифрового преобразовател . Указанное преобразование осуществл етс  в преобразователе 17 кода, преобразующего п значений К разр дного кода в m дополн ющих значений К разр дного кода. Кодовое значение временного интервала с преобразовател  17 кода поступает на входы младщих разр дов регистра 11 пам ти одновременно с кодовыми значени ми счетчика 10, входы которого подключены к старшим разр дам регистра 11 пам ти. После окончани  записи счетчик 10 сбрасываетс  в ноль тактовым импульсом, поступающим с дещифратора 3 состо ний, что необходимо дл  обеспечени  готовности к следующему циклу измерений, при котором возбуждающий импульс генератора 4 зондирующих импульсов через коммутатор 5 подаетс  уже на преобразователь 7.

В этом случае акустический сигнал распростран етс  против потока под углом к оси трубопровода. Прошедший контролируемую среду акустический сигнал преобразуетс  в преобразователе б в электрический сигнал, затем через коммутатор 5 и усилитель 8 подаетс  на селектор 9. Измерение времени распространени  ультразвука с интервалом дискретности 4- и преобразование дополнительного временного интервала производитс  в описанной выше последовательности . . В этом случае в регистр 11 пам ти заноситс  полна  информаци  о времени распространени  и ультразвука против потока среды. После занесени  информации в регистр 11 пам ти посредством дешифратора 3 состо ний цикл измерений повтор етс .

Записанные в регистре 11 пам ти значени  измеренного временного интервала обрабатываютс  в блоке 12 вычислени  разности о(5ратНых величин, реализующем

функцию Y )Гп-г п - ™кушее значение регистра пам ти, соответствующее времени распространени  ультразвука по потоку среды или против него.

Вз тие обратных величин от измеренных временных интервалов при распространении ультразвука по потоку и против него позвол ет избавитьс  от необходимости введени  трудноопределимой поправки на квадрат скорости распространени  ультразвука в контролируемой среде, а прин тый алгоритм работы блока 12 вычислени  разности обратных величин позвол ет регистрировать расход по каждому значению временного интервала, поступившему в регистр 11 пам ти.

Регистрирующее устройство 13 осредн ет результаты измерений и выдает на своем выходе информацию в соответствуюших единицах скорости потока или расхода среды . Учет направлени  скорости потока достигаетс  с помощью сигналов, поступающих с дешифратора 3 состо ний.

Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность измерений, а также расширить область применени  ультразвуковых расходомеров.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Импульсный одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий два акустических преобразовател , расположенных На противоположных стенках трубопровода под углом к его оси и св занных через коммутатор с генератором зондирующих импульсов и с последовательно соединенными усилителем , селектором, счетчиком импульсов,

   5 регистром пам ти, блоком вычислени  разности обратных величин и регистрирующим устройством отличающийс 7ем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены дешифратор состо ний, делитель частоты , а также последовательно соединенные

   опорный генератор, формирователь, преобразователь временной интервал-амплитуда, аналого-цифровой преобразователь и преобразователь кода, причем вход дешифратора состо ний подключен к выходу делител 

   J частоты, его выход подключен к входам коммутатора , регистра пам ти, преобразовани  временной интервал-амплитуда, счетчика импульсов , генератора зондирующих импульсов , выход которого подключен к селектору , и к регистрирующему устройству, выходы

   0 опорного генератора подключены к входам делител  частоты и селектора, выходы счетчика импульсов подключены к старщим разр дам регистра пам ти, а его младший разр д подключен -к выходу преобразовател , кода, при этом выход усилител  подключен к входу формировател .

   Источники, информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 52-45511, кл. 111 А 132, 1977.
2. 2. За вка ФРГ № 2547892, кл. G 01 F 1/66 1979.

   Фиг. 1