Устройство для измерения скорости потока и расхода жидких и газообразных сред Советский патент 1983 года по МПК G01P5/24 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА И РАСХОДА ЖИДЮ1Х И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

1

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к методам и аппаратуре для измерения расхода и скорости потока жидких и газообразных сред, преимущественно с малым поглощением ультразвуковых колебаний, и может быть использовано в эле ктротехни ке, эле югроэнер гетике, хим :- еской, авиационно-космической и других отраслях промышленности.

Известны ультразвуковые расходомеры, состоящие из двух основных частей: измерительного преобразователя (датчика), представляющего собой отрезок трубопровода, в котором тем или иным способом установлены электромеханические преобразователи, выполняющие функции излучателей и приемников, и электронной схемы, состоящей из схем измерения скорости распространения ультразвука (возбуждающих излучателей, генераторов, приемных усилителей со схемами формирования и обработки принятых сигналов) , схемы измерения скорости потока среды, источников питания, индикаторных или регистрирующих устройств СО..

Передача сигнала через контролируемую среду осуществляется в указанных устройствах на частотах резонанса электромеханических преобразова0 телей (пьезоэлементов магнитострикционных преобразователей и т.д,).

Во избежание взаимных помех между каналами измерений осуществляют их разнесение в пространстве или во

.15 времени, что может вносить дополнительные погрешности как за счет неточности определения величины мерной базы, так и за счет быстрых изменений во времени текущего значения ско20рости потока среды или скорости ультразвука в ней.

Известно устройство, содержащее установленные друг против друга элек31002966

тромеханические преобразователи, схема измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в направлении течения реки и в противоположном направлении, включающие в себя частот-5 ные фильтры, а также схему выделения сигнала, пропорционального разности этих скоростей (схему измерения разности скоростей) 2, Однако необходимость использования ю двух пар электромеханических преобразователей, затрудняет или даже исключает использование устройства в трубопроводах ограниченного диаметра. Недостатками также являются вероятность появления дополнительных погрешностей за счет неточности установки мерной базы в случае малой величины последней при измерениях в промышленных условиях и влияние электромеханических преобразователей на структуру поля скоростей, поскольку размеры преобразователей не могут быт выполнены пренебрежительно малыми по сравнению с сечением трубопровода. Цель изобретения - повышение точ-ности измерений скорости потока и рас хода жидких и газообразных сред за счет совмещения во времени и простран стве измерения скорости ультразвука в направлении потока среды и против негос Цель достигается тем, что электромеханические преобразозатели выполнены с двумя частотами резонанса, при этом входы вторых частотных фильтров подключены к выходам электромеханиче ких преобразователей. На чертеже показана схема устройства „ Устройство содержит электромехани ческие преобразователи 1 и 2, соединенные соответственно с выходом и вх дом схемы 3 измерения скорости распространени я ультразвука в одном из направлений, соединенной в свою очередь с входом схемы k измерения разности скйростей ультразвука, к другому входу которой подключена схема 5 измерения скорости распространения ультразвука в противоположном направ лении. Электромеханические преобразователи 1 и 2 через первые частотны фильтры 6 и 7 пропускающие только частоту, равную одной из частот резо нанса, соединены со схемой 3, а чере вторые частотные фильтры 8 и 9, пропускающие частоту, равную второй частоте резонанса электромеханических преобразователей ,- с входом и выхо дом схемы 5«

В устройстве используется только одна пара электромеханических преобразователей, обладающих двумя частотами резонанса, причем соотношение этих частот таково, что обер- или субгармоники одной из них существенно отличны от другой во избежание перекрестных помех. Устройство работает следующим образомВыход одной их схем 3 измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в одном из направлений соединяют с возбуждае 1м этой схемой электромеханическим преобразователем 1 через фильтр 6, пропускающий только частоту его возбуждения, вход этой схемы соединяют с другим преобразователем 2 через фильтр 7, настроенный на ту же частоту. Этот же преобразователь 2 соединяют также с выходом второй схемы 5 измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в противоположном направлении через фильтр 9, пропускающий только частоту возбуждения второго преобразователя. Через настроенный на эту же частоту фильтр 8 вход схемы 5 соединяют с первым электромеханическим преобразователем 1. На электромеханические преобразователи 1 и 2 с выходов схем 3 и 5 измерения скорости распространения ультразвука подают возбуждаюц51е сигналы, например радиоимпульсы, с частотой заполнения, равной резонансной частоте преобразователей, на которую настроен подключенный к выходу данной схемы измерения фильтр. Резонансные частоты не должны быть кратными во избежание взаимных помех о Принятые преобразователями 1 и 2 сигналы через фильтры 7 и 8 поступают на входы схем 3 и 5. Схемы 3 и 5 вырабатывают сигналы, пропорциональные скорости распространения ультразвука по направлению движения потока и в противоположном направлении, и подают их на входы схемы А, вырабатывающей сигнал, пропорциональный разности этих скоростей, т,е, пропорциональный скорости потока контролируе ой среды Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока и расхода жидких и газообразных сред, содержащее два установленных друг против друга электромеханических преобразователя, выходы которых через первые частотные фильтры подключены к схеме ;иёмерения скорости распространения ультразвука в одном направлении, выход которой соединен с первым входом схемы измерения разности скоростей ультразвука, ко второму входу которой подключена схема измерения скорости распространения ультразвука в противоположном направлении,ко входам которой подключены выходы вторых частотных фильтров, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности, электромеханические преобразователи выполнены с двумя частотами резонанса, при этом входы вторых частотных фильтров подключены к выходам электромеханических преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

К Биргер Г.И., Бражников Г.И. Ультразвуковые расходомеры, М,, Неталлургия,

J