Устройство для диагностики ультразвукового расходомера Советский патент 1988 года по МПК G01F25/00 

Од 41

Изобретение относится к области измерений и предназначено для оценки изменения метрологической характеристики ультразвукового расходомера во времени.

Целью, изобретения является расширение диапазона и повышение точности диагностирования.

На фиг.1 приведена блок-схема пред ложенного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит программный блок 1, мультиплексор 2, управляемую линию 3 задержки, выполненную из п инерционных звеньев, резистор 4, включенный между входами компаратора 5 и делителя 6, измерительный преобразователь 7, включающий первичный преобразователь расхода, усилитель-формиро- ватель, селектор приемных сигналов и переключатель направления зондирования. Кодовые выходы программного блока соединены с управляющими входами мультиплексора 2. Выборка отдельного канала (коммутация отдельного информационного входа с выходом) осуществляется заданием на управляющих входах номера канала при наличии на входе разрешения логического напряжения низкого уровня. Вход разрешения мультиплексора подключен к управляющему входу 8 переключателя направления зондирования измерительного преобразователя. Первый информационный вход мультиплексора 2 оставлен неподключенным, а к второму, третьему, п-му информационным входам подключены выходы первого,второго, (п-1)-го регулируемых инерционных звеньев блока 3. Регулируемые инерционные звенья представляют собой RC-цепи с изменяемыми постоянными времени, например, с помощью переменного резистора Число инерционных цепей определяется количеством точек динамического диапазона расходов, в которых осуществляется оценка метрологических характеристик измерительного преобразователя 7. Как правило, для правильной оценки состояния расходомера достаточно трех точек, соответствующих наименьшему среднему Q и наибольшему Рдде, расходам через проточ- -ную полость первичного преобразователя расходомера. Первые входы инерционных звеньев блока 3 объединены с входом делителя 6 напряжения (например, резистивного) и выходом 9 усшти

г

5 05 о . Q 5

0

5

теля-формирователя измерительного преобразователя 7 и через резистор 4 соединены с выходом мультиплексора 2 и информационным входом компаратора 5. Номинал резистора 4 выбирается- много меньшим входного сопротивления компаратора 5. Вторые входы инерционных звеньев блока 3 объединены с вторым входом делителя 6 напряжения и подключены к общему входу 10 измерительного преобразователя 7. Выход делителя 6 напряжения соединен с опорным входом компаратора 5, выход которого подключен к входу 11 селектора приемных сигналов измерительного преобразователя 7.

Устройство для диагностики работает в рабочем и поверочном режимах.

В рабочем режиме программный блок формирует код выборки первого канала. В такте, когда зондирование осуществляется в направлении потока, на вход разрешения мультиплексора с вы- хода переключателя направления зондирования измерительного преобразователя поступает низкий логический уровень и осуществляется коммутация первого информационного входа мультиплексора 2 с его выходом. При этом выходы инерционных звеньев блока 3 электрической связи с выходом мультиплексора не имеют. Сформированный приемный сигнал с выхода 9 усилителя- формирователя измерительного преобразователя поступает на первые входы инерционных звеньев и делителя 6 напряжения и через резистор 4 на опорный вход компаратора 5, на выходе которого в исходном положении действует напряжение низкого логического уровня. Так как значение резистора 4 выбрано намного меньше входного сопротивления компаратора, то амплитуда и сформированного приемного сигнала на информационном входе компаратора равна амплитуде приемного сигнала на выходе 9 усилителя-формирователя измерительного преобразователя (фиг,2, поз.12, участок I), а на опорный вход компаратора поступает уменьшенное напряжение U приемного сигнала с выхода делителя 6 напряжения. Сте- пень уменьшения напряжения определяется коэффициентом деления. Следовательно, при возникновении фронта сформированного приемного сигнала потенциал информационного входа превышает потенциал опорного входа

14

(фиг.2, поз.13, участок I) и на выходе компаратора возникает импульс (фиг.2, поз.14, участок I), фронт которого совпадает с фронтом отформи- рованного приемного сигнала. Выходной импульс компаратора поступает на вход 10 селектора приемных сигналов измерительного преобразгователя.

В рабочем режиме, в такте, когда зондирование осуществляется против потока, работа устройства аналогична, с той разницей, что на вход разрешения мультиплексора 2 поступает высокий логический уровень, переводящий мультиплексор в состояние, когда коммутация выхода с каким-либо его информационным входом отсутствует, т.е. в этом такте возникновение выходного сигнала компаратора также осуществля- ется по переднему фронту, отформиро- ванного приемного сигнала (фиг.2, участок I). Следовательно, в рабочем режиме межтактовая задержка приемного сигнала, вносимая устройством для диагностики, отсутствует.

В поверочном режиме при неподвижной измеряемой среде и оценке состояния точностных характеристик ультразвукового расходомера, соответствую- щем наименьшему расходу, блок 1 управления формирует на управляющих входах мультиплексора код выборки второго канала. В такте, когда зондирование осуществляется -против потока на входе разрешения мультиплексора . действует высокий логический уровень препятствующий электрический связи второго информационного входа с выходом мультиплексора. Работа устройст- ва в этом такте аналогична описанному режиму и в интервал времени распространения ультразвуковых колебаний дополнительная задержка не вносится.

В такте, когда зондирование осуществляется в направлении потока, на вход разрешения мультиплексора с переключателя направления зондирования поступает низкий логический уровень, которым осуществляется коммутация второго информационного входа с выходом мультиплексора и выход первого инерционного звена подключается к информационному входу компаратора 5. При поступлении фронта сформированного приемного импульса на опорном входе компаратора возникает фронт напряжеьшя Ui уменьшенной амплитуды

44

(фиг,2, поз.13, участок II). Напряжение на выходе первого инерционного звена, поступающее на информационный вход компаратора, в момент .поступления сформированного входного сигнала на его вход равно нулю, и нарастает по экспоненциальному закону (фиг.2, поз.12, участок II). Скорость нарастания напряжения на выходе инерционного звена определяется параметрами RC-цепи. Переключение компаратора 5 из исходного состояния о в состояние l происходит в момент равенства напряжений на его опорном и информационном входах. Фронт выходного импульса (фиг.2, поз.14, участок II) задержан относительно фронта входного импульса на интервал времени с . Параметры первого инерционного звена подобраны таким образом, что задержка t соответствует разности интервалов времени распространения ультразвуковых колебаний в направлении потока и против него при наименьщем расходе Q, .

Работа устройства для диагностики при оценке состояния точностных характеристик, соответствующих выбранным точкам в динамическом диапазоне расходов, аналогична, с той разницей что блок 1 управления формирует на управляющих входах мультиплексора 2 код выборки соответствующего канала, осуществляется коммутация выхода соответствующего инерционного звена с выходом мультиплексора, а задержка выходного импульса компаратора соот :- ветствует разности интерралов времени распространения ультразвуковых колебаний в направлении потока и против него в заданных точках расхода.

Таким образом, регулирование параметров инерционных звеньев осуществляется по известной постоянной прибора или при первичной поверке на расходоизмерительном стенде непосредственно после определения точностных характеристик путем пропуска измеряемой среды через проточную полость первичного преобразователя. В описанном устройстве оценка состояния ультразвукового расходоме|ра при эксплуатации осуществляется при подключенном первичном преобразователе. Это позволяет оценить изменение его характеристик во времени из(-за изменения геометрии и старения элементов а также исключить необходимость в .i

фиг.2

Изобретение относится к области измерений. Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности диагностирования. Устройство работает в двух режимах: рабочем и поверочном. При возникновении фронта сфорь и- рованного приемного сигнала потенциал информационного входа превышает потенциал опорного входа и на выходе компаратора возникает импульс, фронт которого совпадает с фронтом отформи- рованного приемного сигнала. Выходной импульс компаратора поступает на входную шину измерительного преобразователя . В поверочном режиме при неподвижной измеряемой среде и оценке состояния точностных характеристик ультразвукового расходомера, соответствующем наименьшему расходу, блок управления формирует на управляющих входах мультиплексора код выборки второго -канала. Оценка состояния расходомера при эксплуатации осуществля ется при подключенном первичном преобразователе. 2 ил. -(/)