УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 1998 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерительным приборам, выполняющим измерение расхода жидкости с помощью ультразвука.

Наиболее близким аналогом изобретения является расходомер воды ультразвуковой бесконтактный УЗР-МП [1].

Данный расходомер содержит блок приема и генерации сигналов. В состав этого блока входит приемно-усилительный тракт, генератор зондирующих импульсов и компаратор.

Указанная конструкция расходомера позволяет обеспечить довольно высокую точность измерения расхода воды с относительной погрешностью около 2,0 - 2,5% при общем суммарном весе вторичного преобразователя, составляющем около 6,0 кг.

К числу недостатков рассмотренной конструкции следует отнести влияние шумовых помех, также возникающих в конструкции прибора, на надежность прибора при возможном нарастании уровня этих шумов до уровня полезного сигнала.

Техническим результатом от использования изобретения является уменьшение влияния шумов на точность и надежность измерения контролируемых параметров потока жидкости.

Это достигается тем, что в ультразвуковом расходомере, содержащем блок приема и регенерации сигналов, в состав которого входят приемно-усилительный тракт, генератор зондирующих импульсов и компаратор, в приемно-усилительный тракт включены устройство стробирования сигнала и пиковый детектор, причем выход приемно-усилительного тракта соединен с первым входом пикового детектора непосредственно, а с вторым - через устройство стробирования сигнала, второй вход которого соединен с генератором зондирующих импульсов, а выход - с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом приемно-усилительного тракта, а третий - с выходом пикового детектора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого технического решения; на фиг.2 - форма получаемых сигналов во времени на выходе отдельных узлов блока приема и генерации сигналов.

Устройство приема и обработки сигналов (БПиГС) содержит генератор зондирующих импульсов (ГЗИ) 1, приемно-усилительный тракт (ПУТ) 2, пиковый детектор (ПД) 3, компаратор 4 и устройство стробирования сигнала (УСС) 5.

При этом выход 6 ПУТ 3 соединен с входами компаратора 4, ПД 3 и УСС 5, а выход 7 УСС 5 соединен с входами ПД 3 и компаратора 4. Выход 8 ПД 4 соединен с вторым входом компаратора 4.

Блок приема и генерации сигнала работает следующим образом.

Генератор зондирующих импульсов 1 выдает в схему расходомера, в том числе и на УСС 5, высокочастотные сигналы 9 с периодичностью, устанавливаемой расчетным путем и зависящей от диаметра трубопровода, в котором измеряются параметры потока движущейся жидкости и схемы установки на трубопроводе преобразователей электроакустических, посылающих зондирующий сигнал 10 в трубопровод и принимающих этот сигнал после прохождения им потока для последующей обработки в схеме расходомера.

Через интервал времени
t = L/C - t,
где
L - расстояние между электроакустическими преобразователями, установленными на трубопроводе;
C - скорость звука в измеряемой среде;
t - интервал времени, обеспечивающий запуск УСС 5 до прихода в БПиГС зондирующего сигнала 10, прошедшего через измеряемый поток,
после подачи сигнала 9 от ГЗИ 1 происходит запуск УСС 5 и последний выдает стробирующий импульс 11, который через выход 7 поступает на входы ПД 3 и компаратора 4 и тем самым подготавливает их к рабочему режиму.

До прихода стробирующего импульса 11 входы ПД 3 и компаратора 4 закрыты для любых сигналов, возникающих в схеме.

После приведения ПД 3 и компаратора 4 в рабочий режим они принимают зондирующий сигнал 10, возвращенный в схему измерений и поступающий на их входы непосредственно с выхода ПУТ 2 в течение всего времени действия стробирующего импульса 11, и обрабатывают его следующим образом.

На выходе ПД 3 образуется постоянный сигнал 12, равный
U_п.д. = K•U_max,
где
U_п.д. - постоянное напряжение на выходе ПД 3;
K - постоянный коэффициент, выбираемый в пределах, зависящих от степени искажения сигнала, принимаемого БПиГС;
U_max максимальное значение зондирующего сигнала 10, ввозвратившегося в схему измерений.

При этом соотношение U_max/U_п.д. для конкретного расходомера сохраняется постоянным. В результате на компаратор 4 поступают два сигнала:
зондирующий сигнал 10 на входе приемного тракта,
постоянный сигнал 12
Превышение зондирующего сигнала 10 над постоянным сигналом 12 позволяет компаратору 4 обеспечить надежное вычисление параметров измеряемого потока жидкости, а закрытие входов ПД 3 и компаратора 4 после прекращения действия стробирующего импульса 11 исключает влияние нарастания шумовых помех в схеме расходомера на точность и надежность его измерений.

Использование: в измерительной технике для измерения расхода с помощью ультразвука. Сущность изобретения: устройство содержит генератор зондирующих импульсов 1, приемо-усилительный тракт 2, пиковый детектор 3, компаратор 4 и устройство стробирования сигнала 5. 2 ил.

Ультразвуковой расходомер, содержащий блок приема и генерации сигналов, в состав которого входит генератор зондирующих импульсов, приемно-усилительный тракт и компаратор, отличающийся тем, что приемно-усилительный тракт снабжен устройством стробирования сигнала и пиковым детектором, причем выход приемно-усилительного тракта соединен с первым входом пикового детектора непосредственно, а со вторым - через устройство стробирования сигнала, второй вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов, а выход - с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом приемно-усилительного тракта, а третий - с выходом пикового детектора.