Ультразвуковой частотно-временной расходомер Советский патент 1988 года по МПК G01F1/66 

со

О5

э

00 00 tsD

ф1/г.

1

Изобретение относится к измери - тельной технике и может быть использовано для измере}1ия расходов различных жидких сред.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение эксплуатации расходомера.

На фиг. изображена принципиальная блок-схема расходомера; на фиг.2 временные диаграммы сигналов в точках схемы расходомера.

Расходомер состоит из управляемых генераторов 1 и 2, соединенных через первый ключ 3 с входом делителя 4 частоты; формирователя 5 зондирующих импульсов, второго 6, третьего 7 и четвертого 8 ключей, усилителя-формирователя 9, входом соединенного с выходом третьего ключа 7, тактового распределителя 10, входом соединенного с выходом делителя 4 частоты и выходами с входом формирователя 5 зондирующих импульсов и через него с входом второго ключа 6, а также с коммутатором 11; временного селектора 12, входами подключенного к входам . тактового распределителя 10 и усилителя-формирователя 9 приемных сигналов, а выходом соединенного с входом четвертого ключа 8; формирователя 13 временных интервалов, имеющего входами связь с одним из выходов тактового распределителя 10 и с одним из выходов усилителя-формирователя 9; схемы 14 совпаден1гя, подключенной одним входом к выходу формирователя 13 временных интервалов, а друг им входом соединенной с входом делителя 4 частоты; схемы 15 установки внутреннего умножения (например, схема ИЛИ), одним из входов соединенной со схемой 14 совпадения; первого реверсивного счетчика 16 управления коэффициентом деления делителя 4 частоты; третьего 17 и второго 18 реверсивных счетчиков управлеьшя соответственно второй 19 и первой 20 схемами управления частотами генераторов 1 и 2, причем входы счетчиков 7 и 18 через ключ соедине ны с временным селектором 12, а второй выход второго счетчика 18 связан с входом схемы 15 установки внутреннего коэффициента умножения; схемы 2 1 выделения разностной частоты, входы которой соединены с выходами генераторов 1 и 2; приемопередающих преобразователей 22 и 23, соеднненньпс через ключи 6 и 7 соответственно с фор-

822

мирователем 5 зондируюоц1х импульсов и усилителе1 г-формирователем 9; измерительного устройства 24, один вход которого имеет связь с выходом первого счетчика 16, а второй - с выходом схемы 21 вьщеления разностной частоты.

Расходомер работает следующим образом.

Управляемые генераторы 1 и 2 вырабатывают импульсы с периодами следования Tj и Т,(фиг.2а, ж)„ Предварительно сигналами коммутатора 11 клю чи 3 и 6-8 переведены в режим излучения УЗВ, например, по потоку.При этом импульсы генератора 1 через ключ 3 подаются на делитель 4 частоты с коэффициентом деления п, на выходе которого появляются сигналы

(фиг,26} о Первый из них через такто- вьй распределитель 10, формирователь 5 зондирующих импульсов и ключ 6 по- дается на передающий преобразователь 22 (фиг,2в), УЗВ, проходя через измеряемую жидкость, принимается преобразователем 23 и через ключ 7, усилитель-формирователь 9 (фиг,2в) поступает на вход дискриминатора 12 времени, где сравнивается с опорным сигна-

лом, поступающим с второго выхода тактового распределителя 10 (фиг,2д}. Далее в зависимости от временного расположения этих двух сигналов через ключ 8, счетчик 18, цифроаналоговый

преобразователь 20 происходит управление частотой импульсов генератора 1 до совпадения во времени опорного и приемного сигналов. Импульсом с третьего выхода тактового распределителя 10 (фиг,2е, в) коммутатор 1 переключает всю схему в режим излучения против потока. При этом повторяются вьщ1еописанные циклы (фиг,2ж, е ) , При первом включении расходомера

ос тцествляется выбор и установка значения коэффициента внутреннего умножения. Для этого в Одном из режимов излучения УЗВ, например,по потоку фор- мирователь 13 формирует разрешающий

для схемы 14 совпадения импульс

(фиг,2г) длительностью, равной времени прохождения УЗВ в датчике. Импульсы генератора 1 через ключ 3,схему 14 совпадения и схему 15 установки

только за время действия разрешающего импульса формирователя 13 поступают на счетчик 16, на выходе которого устанавливается код, равный значению коэффициента внутреннего умножения.

т.е. Пс Затем этот код переписывается в делитель 4 и измерительное устрор - ство 24, В последнем по значениям разностной частоты с выхода схемы 2, коэффидиеытов п и преобразоваьшя (определяется при градуировке расходомера) определяется значение расхода.

В случае изменения в условиях эксплуатадии расходомера физико-химических параметров измеряемой жидкости скорость УЗВ может значительно отличаться от первоначального значения, при котором бьшо установлено значе- кие коэффициента По При этом управляемые генераторы могут работать на нелинейном участке характеристики или требуемая частота окажется вне диапазона их перестройки. Тогда возникает необходимость корректировки значения п с целью обеспечения функционирования генераторов в узком диапазоне перестраиваемых частот. Для этого в состав расходомера вводится дополнительный канал автоматического управления коэффициентом внутреннего умножения, который действует следующим образом.

0

5

ти от диаметра датчика и скорости

распространения ультразвуковых волн,

обеспечивая большой диапазон работы

устройства.

Формула изобретения

Ультразвуковой частотно-временной расходомер, содержащий датчик расхода с двумя приемопередающими преобразователями, первый и второй управляемые генераторы, формирователь зон- дирующих импульсов, тактовый распределитель, усилитель-формирователь приемных сигналов, временной селектор, схему выделения разностной частоты, первую и вторую схемы управления генераторами, делитель частоты, первый, второй и третий ключи, коммутатор и измерительное устройство, соединенное со схемой выделения разностной частоты, причем входы управляемых генераторов соединены с выходами соответствующих схем управления, а выходы - со схемой вьщелеиия раз- 5 ностной частоты и через первый ключ и делитель частоты с тактовым распределителем, который выходами соединен с временньм селектором, коммутатором и через формирователь зондирующих им

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и упрощение эксгглуатации расходомера. Импульсы генератора 1 через ключ 3, схему 14 совпадения и схему 15 установки за время действия разрешающего импульса формирователя 13 поступают на счетчик 16,;на выходе которого устанавливается код, равный значению коэффициента умножения. Этот код переписывается в делитель 4 и измерительное устройство 24, в котором по значениям разностной частоты с выхода схемы 21 определяется значение расхода. Устр-во позволяет автоматически устанавливать коэффициент внутреннего умножения и несущих частот управляемых генераторов 1 и 2 в зависимости от диаметра датчика и скорости распространения ультразвуковых волн, обеспечивая большой диапазон работы устройства. 2 ил. i (Л

Предварительно в счетчике 18 уста- 30 пульсов - с вторым ключом, соединен-

навливается число, значение которого зависит от диапазона перестройки и крутизны характеристики генераторов 1 и 2, В режиме слежения в зависимости От временного расположения прием- ного и опорного импульсов на дискриминаторе 12 времени (фиг,2д,к) посту пающие на вход реверсивного счетчика 8 импульсы или вычитаются или суммируются От установленного значения, обеспечивая тем самым требуемую частоту генераторов. При изменении скорости УЗВ на входе счетчика 18 могут сформироваться импульсы заема или пе- реполнерсия, которые через схему 15 установки поступают соответственно на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 16 управления коэффициентом деления делителя п,

т,е, в делителе 4 и измерительном формирователя, а выходом через схему

ройстве 24 устанавливается код (+1) или (-1)з Таким образом, обеспечивается функционирование генераторов 1 и 2 в узком диапазоне частот,

Устройство позволяет автоматически устанавливать коэффициент внутреннего умножения и несущих частот управляемых генераторов в зависимое-

ным с приемопередающим преобразователем, который через третий ключ и усилитель-формирователь подключен к временному селектору, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения эксплуатации он снабжен формирователем временных интервалов, схемой совпадения, схемой установки внутреннего коэффициента умножения, первым, вторым и третьим реверсивными счетчиками, четвертым ключом, причем временной селектор через четвертый ключ подключен к второму и третьему реверсивным счетчикам, каждый из которых подсоединен к одной из схем управления генератором, а формирователь временных интервалов входами соединен с тактового распределителя

выходами

и усилителя-

совпадения, подключенную вторьгм входом к выходу первого ключа - с первым входом схемы установки внутреннего коэффициента умножения, соединен- 55 ной вторым входом с вторым реверсивным счетчиком, а выходом через первый . счетчик с измерительным устройством и делителем частоты.