Одноканальный ультразвуковой расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технике измерения расхода жидкости, например расхода топлива. - .. По основному авт. св. № 877332 из вестен одноканальный ультразвукрвой расходомер, содержащий два электроакус тических преобразователя, подключенных к генераторам и усилителям двух синхро колец.каждое ив которых состоит на последовательно соединённых усилителя, формирователя и схемы И, а также первую и вторую схемы ИЛИ, выходы которых подключены к входам генераторов, вторые выходы которых подключены к вторым входам схемы И соответствующе го синхрокольца, схему анализа, входы которой подключены к выходам схем И, а выходы к частотомеру, триггеру и пер вому элементу задержки, выход которой подключен к второму входу третьей схемы ИЛИ, первый вход которой подключен к генератору запуска, а выход - к входу первой схемы ИЛИ и к второму входу триггера непосредственно, а к входу вта рой схемы Или - через второй элемент задержки, при этом вторые входы схем ИЛИ подключены соответственно к выходу схемы И второго синхрюкольца и выходы схемы анализа С ЗНедостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость изза возникновения в синхрокольцевых схе мах ложных дополнительных импульсов, обусловленных влиянием электромагнитных помех на приемные части синхрокольцевых схем, обладающих низкой помехоустойчивостью. При воздействии как внешних, так и внутренних электромагнит ных помех синхроксльцевые схемы генерируют дополнительные ложные импульсы которые приводят к больщим погрешностям при измерении расхода жидкости. Целью устройства является повыше- кие его помехоустойчивости. Эта цель достигается тем, что в каж дую схему синхрокольца устройства введен ждущий мультивибратор, вход которо го подключен к.выходу схемы И, дополни тельный вход которой подключен к выходу ждущего мультивибратора. На чертеже представлена функциональ ная схема предлагаемого расходомера. Устройство содержит акустический пр образователь 1 с пьезоэлементами 2 и Пьезоэлементы 2 и 3 подключены к схемам синхроколец, содержащих усилите ли 4 .и 5 импульсов, формирователи 6 и 7 многовходовые элементы И 8 и 9, ждущие мультивибраторы 10 и 11, элементы ИЛИ 12 и 13, генераторы 14 и 15. В состав расходомера входят схема 16 анализа, схема запуска, содержащая генератор 17 запуска, элемент ИЛИ 18, первый элемент 19 задержки, второй элемент 2О задержки, триггер 21 и частотомер 22. Пьезоэлемент 3 соединен с выходом генератора 14 первой схемы синхрокольца и с входом усилителя 4 второй схемы синхрокольца, пьезоэлемент 2 соединен с выходом генератора 15 второй схемы синхрокояьца и с .входом усилителя 5 первой схемы синхрокольца. Выход усилителя 5 импульсов через формирователь 7 и элемент И 9 подключен к входу ждущего мультивибратора 11 и к первым входам элемента ИЛИ 12 и схемы 16 анализа. Инверсный выход генератора 15 подключен к ъторому входу элемента И 9, а выход ждущего мультивибратора подключен к дополнительному входу элемента И 9. Третий вход элемента И 9 соединен с выходом триггера 21, Выход усилителя 4 импульсов подсоединен через формирователь 6 и элемент И 8 к входу-ждущего мультивибратора 10 и к второму входу схемы 16 анализа. Формирователи 6 и 7 предназначены для формирования импульсов, длительность которых значительно меньше выходных импульсов генераторов 14 и 15. Ждущие мультивибраторы 1О и 11 с соответствующими элементами И 8 и 9 образуют временные селекторы импульсов синхрокольцевых схем. Работа их основана на том, что период следования импульсов синхрокольцевых схем является постоянной величиной и определяется расстоянием между пьезоэлементами 2 и 3, скоростью ультразвука в жидкости, проходящих через канал ультразвукового пьезопреобразователя 1 и временными задержками в электронных схемах расходомера. Схема 16 анализа предназначена для выделения момента совпадения импульсов Обеих синхрокольцевых схем. Импульсы совпадения поступают на выход 23, а при несовпадении импульсов, поступающих на входы схемы анализа 16 - на выход 24, подключенный к ъхоау элемента ИЛИ 13. Выход 23 схемы 16 анализа подключен к входу частотомера 22, к первому входу триггера 21, а через первый элемент задержки 19 - к входу элемента ИЛИ 18, к второму входу которого подключен выход генератора 17 запуска. Вы ход элемента ИЛИ 18 подключен к вторым входам элемента ИЛИ 12 и триггера 21 и через второй элемент 2О задержки г к второму входу элемента ИЛИ 13., Устройство работает следующим образом. После включения питания генератор 17запуска формирует одиночный импульс который проходит через элементы ИЛИ 18и 12 на вход генератора 14. С выхода генератора 14 импульс поступает на пьезоэлемент 3 и усилитель 4 импуль сов, Пьезоэлемент 3 излучает ультразвуковой импульс по потоку. Пройдя через измерительную среду, импульс поступает на пьезоэлемент 2, который преобразует его в электрический сигнал. С пьезоэлемента 2 импульс поступает на вход усилителя 5 затем преобразует формирователем 7 в короткий импульс, который поступает на первый вход элеI мента И 9, . При поступлении разрешающего сигнала с инверсного выхода генератора 15 и с выхода ждущего мультивибратора 11 на второй и дополнительный входы элемента И 9 короткий импульс с выхода элемента И 9 поступает на вход схемы 16 анализа, на вход ждущего мультивибратора 11, второй вход элемента ИЛИ 12, При этом выходной сигнал генератора 14, поступая на вход усилителя 4, проходит через формирователь 6 на один из входов элемента И 8, далее он не про ходит, так как на другой вход элемента И 8 поступает запрещающий сигнал с выхода генератора 14, Импульс с выхода элемента И 9, пройдя через элемент ИЛИ 12, запускает генератор 14 и поступает на один из входов схемы 16 анализа. Этот же сигнал с выхода элемента И 8, пройдя через ждущий мультивибратор 11, поступает в виде обратной связи на дополнительный элемент И 9 вырабатывает сигнал запрета, и первое синхроколь цо разрывается на время Т, где Т - период следования импульсов синхрокодьиа. Далее процесс повторяется. Одиночный импульс с выхода элемента ИЛИ 18 схемы запуска, пройдя через второй элемент 20 задержки, создающий временной сдвиг , и первый вход элемента ИЛИ 13 . запускает генератор 15. Импульс с выхода генератора 15 поступает на пьезоэлемент 2 и усилитель 5 импульсов. Пройдя через усилитель 5, формирователь ,7, нм. пульс поступает на вход элемента И 9, где задерживается, так как на второй вход элемента И 9 с инверсного выхода генератора 15 поступает запрещающий импульс. При поступлении импульса с второго синхрокопьца на пьезоэлемент 2 из лучается ультразвуковой импульс. Последний, поступая на пьезоэлемент 3, проходит через усилитель 4, преобразуется формирователем 6 в короткий импульс, С выхода формирователя 6 импульс проходит через элемент. И 8, так как на его второй вход с инверсного выхода генератора 14 и на дополнительный вход ждущего мультивибратора 1О поступают разрешающие сигналы. С выхода элемента И 8 импульс поступает на вход ждущего мультивибратора 10, на вторЫ вход 16 схемы анализа, с его выхода 24 - на вход элемента ИЛИ 13, запускает генератор 15, Далее процесс повтр- ряется. С выхода ждущего мультивибратора 1О на дополнительный вход элемента И 8 поступает сигнал запрета на враля Т, где Т - период следования импульсов с синхрокольца. Таким образом, оба синхрокопьца представляют последовательность ультразвуД новых и электртческих импульсов с периодом следования Тис временным сдвигом .. Одновременное существование обеих синхроколец продолжается до тех пор, по разности времени распространения импульсов ПО и ПРОТИВ потока, временной сдвигt изменится так, что произойдет совпадение во времени сигнала с выхода элементов И 8 с сигналом с выхода элемента И 9 в схеме 16 анализа. При совпадении импульсов на выходе 23 схемы 16 анализа формируется импульс, который поступает на вход сброса триггера 21, на частотомер 22 ч на первый элемент 19 задержки схемы запуска. Пройдя через первый элемент 19 задержки и элемент ИЛИ 18, импульс совпадения устанавливает триггер 21 ъ нулевое состояние. Сигнал с его выхода запирает элемент И 9 для того, чтобы сигнал, прощедший после ультразвукового преобразователя 1 на вход усилителя 5, не прощел через элемент И 9 для запуска первого синхрокольца. За время задержки элемента 19 ждущие мультивибраторы 10 и 11 возвращаются в исходное состояние. Импульс совпадения, задержанный в первом элементе 19 задержки на в,ремя.

большее времени пребывания импульса в ультразвуковом преобразователе 1, поступает через элементы ИЛИ 18 и 12 на вход генератора 14. Этот же сигнал совпадения, пройдя через второй элемент 2О задержки, элемент ИЛИ 13, поступает на вход генератора 15 с временным сдвигомТ -Т/Сг.

, Процесс повторного запуска синхроколец происходит при каждом совпадении импульсов на входах схемы 16 анализа. Частота следования импульсов на выходе схемы 16 анализа, пропорциональная расходу жидкости, из1У1 ряется частотомером 22.

Введение временной селекции сигналов синхрокольцевых схем позволяет повысить помехоустойчивость, так как ждущие мультивибраторы 10 и 11, запускаясь импуль сами синхрокольцевых схем, поступающими с выходов соответственно элементов И 8 и 9, подают запрещающий потенциал на дополнительные входы элементов И 8 и 9. При этом синхрокшьцевые схемы разрываются на время Т, равное периоду следования импульсов. Размыкание синхрокольцевых схем способствует уменьщению вероятности появления ложных импульсов. При этом повышается точность измерения расхода жидкости.

ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР по авт. св. № 877332, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в каждую схему синхрокольца введен ждущий мультивибратор, вход которого подключен к выходу схемы И, дополни тельный ход которой подключен к выходу ждущего мультивибратора.