Ультразвуковое устройство для измерения скорости потока Советский патент 1958 года по МПК G01P5/08 

Предлагаемое ультразвуковое устройство для измерения скорости потока в трубопроводе относится к известному типу устройств того же назначения .содержащих два расположенных вдоль трубопровода пьезоэлемента, периодически переключаемых с передачи на прием, и фазометр, определяющий сдвиг фаз между излучаемыми и прииимаемылти сигналами, характеризующий искомую скорость потока. Существенным недостатком известных устройств является зависимость их показаний от параметров среды - температуры и плотности.

С целью исключения влияния этих параметров к повышения тем самым точности измерения, предлагается к указанному фазометру нрисоединяк, двухканальиый преобразователь, переключаемый синхронно.: переключением пьезоэлементов и преобразующий выходные напряжения фазометра в сигналы, обратно пропорциоиальньге соответствующим сдвигам фаз и подаваемые не суммирующий нрибор.

Ка чертеже представлена схема нредлагаемого устройства.

Электрические колебания (с частотой / 300 кгц от генератора 1 поступают к излучающему пьезоэлемеату 2, который преобразует их в ультразвуковые колебания и направляет через стенку трубопровода в контролируемую среду. Пройдя через ноток жидкости, ультразвуковые колебания принимаются вторым пьезоэлементом 2 и снова преобразуются в электрические колебания. Для повышения чувствительности и стабильности работы устройства пьезоэлементы 2 посредством переключателя 3 периодически переключаются с передачи на прием, в результате чего ультразвуковые колебания направляются попеременно по потоку и против него.

Электрические сигналы с выхода пьезоэлемеита 2 у-силиваются в усилителе 4 и ноступают с частотой переключения на фазометр 5, на который подается также напряжение р ге:;ератора /. На выходе фазометра получаются постоянные напряжения, пропорциональные сдвигам фаз:

№ 115993- 2 -

U,K, и и2 ,

где: Ll и (/2- напряжение на выходе из фазометра, Дср1 и сдвиги фаз при прохождении сигнала по потоку я против

него, К - коэффициент пропорциональности.

Результирующее напряжение, представляющее собой разность напряжений f/i и f/2 и характеризующее в известных приборах скорость потока, зависит, однако, не только от величины этой скорости, но также и от скорости звука, т. е. от физических параметров среды (плотности, температуры).

Исключение влияния скорости звука в предлагаемом устройстве основано на вычитании величин, обратно пропорциональных сдвигам фаз. Для этого в устройство введен двухканальный преобразователь 6 обеспечивающий получение гиперболической зависимости выходной величины от входной.

Напряжения f/i и t/2 на выходе фазометра 5, как указывалось выше, пропорциональны сдвигам фаз, т. е.

J - и 17 г , ЛГ 2

C-V где: С - скорость звука в среде,

V - скорость потока последней,

KI -коэффициент пропорциональности.

Эти напряжения подаются на вход двухканального преобразователя 6, каналы которого периодически подключаются к фазометру 5 синхронно с переключением пьезоэлементов 2. Получение на выходе преобразователя напряжения (или тока), обратно пропорционального величине входного напряжения, может быть достигнуто с помощью нелинейных элементов, механических элементов соответствующих профилей и другими известными методами.

На выходе преобразователя 6 получаются сигналы:

„ АГ. К,(С -ь V) jr. (С- V)

f/i к, и кГ

разность которых составляет: ,

т. е. величину пропорциональную скорости потока и не зависящую от физических параметров среды (температуры, плотности и др.).

Суммирующий прибор 7 может быть градуирован в единицах скорости или расхода.

Предмет изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения скорости потока в трубопроводе, содержащее два пьезоэлемента, расположенных вдоль трубопровода и периодически переключаемых с передачи на прием, и фазометр, определяющий сдвиг фаз между излучаемыми и принимаемыми сигналами, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния физических параметров (температуры и плотности) среды на -точность измерения, к выходу фазометра присоединен двухканальный преобразователь, переключаемый синхронно с переключением пьезоэлементов и преобразующий выходные напряжения фазометра в сигналы, обратно пропорциональные соответствующим сдвигам фаз и подаваемые на суммирующий прибор.