Способ измерения давления жидкости в трубопроводе и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01L11/00 G01L11/06 

/

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частност к способам и устройствам для ультразвукового измерения давления жидкости в трубопроводах без их расстыковки и введения в контакт со средой каких-либо чувствительных элементов, и может быть использовано в различны областях техники, например, для диаг ностики гидравлических систем летательных аппаратов.

Целью изобретения является повьше ние точности измерения давления в широком диапазоне температур.

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема измерителя давления жидкости в трубопроводе; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство для измерения давления жидкости в трубопроводе 1 содержит , размещенные на трубопроводе 1 преобразователь 2 температуры контролируемой жидкой среды, акустически связанные излучатель 3 и приемник 4 ультразвукового преобразователя и электрическую схему, включающую с одной стороны последовательно соединенные приемник 4 ультразвукового преобразователя, блок 5 формирования импульсов и сумматор 6, а с другой - генератор 7 иг тульсов, к выходу ко- торого подключены излучател.ь 3 и блок 8 задерйски, выход которого под- ключен к второму входу блока 5 формирования иьшульсов. Устройство снабжено дополнительной электрической схемой 9, содержащей последовательно подключенные к выходу преобразовате- ля 2 тe mepaтypы контролируемой :кид- кости усилитель 10, формирователь 11 и преобразователь 12 импульсов, второй выход которого подключен к второму входу .сумматора 6, а второй вход - к второму выходу блока 8 задержки. Преобразователь 2 температуры выполнен в В1аде корректирующего приемника 4 ультразвукового преобразователя, а блок 5 формирования :нм- пульсов представляет собой последовательно подключенные к выходу приемника 4 .ультразвукового преобразователя усилитель 13, формироватепь

14и преобразователь 15 импульсов, выход которого подключен к сумматору 6 , а второй вход - к выходу йпо- ка 8 задерж1си. -Преобразователи 12 и

15выполнены в виде электронньк ключей, а блок задержки формирует прямоугольные импульсы.

Для формирования в сумматоре 6 сигнала, пропордионального измеряемому давлению с учетом температуры контролируемой среды, предусмотрена электрическая схема, состоящая из счетчика 16 импульсов, генератора 17 и счетчика 18 тактовых импульсов. При этом вход счетчика 18 подключен к выходу преобразователя 15 импульсов, а выход - к первому входу счетчика 16 импульсов, выход которого подключен к третьему входу сумматора 6, а второй и третий входы соответственно - к выходу второго преобразователя 12 и к выходу генератора 17 счетных импульсов, подключенного к четвертому входу сумматора 6.

Устройство, реализующее способ измерения давления жидкости в трубопроводе, работает следующим образом.

При помощи генератора 7 импульсов вырабатывается последовательность коротких импульсов, которые направляются на излучатель 3, где они преобразуются в ультразвуковые колебания, которые через стенку трубопровода 1 вводятся в контролируемую среду. Отразившись от противополож- ной стенки трубопровода 1, ультразвуковые колебания второй раз проходят через контролируемую среду и стенку и попадают на основной приемник 4 ультразвукового преобразователя, где они преобразуются в электрические импульсы. Одновременно часть ультразвуковых волн распространяется в стенке трубопровода 1 и после многократного отражения принимаются пре- образователем 2 температуры, выполненным в виде корректирующего приемника 4 ультразвукового преобразователя, который также преобразует ультразвуковые волны в электрические импульсы. Усилители 10 и 13 усиливают эти импульсы, а формирователи 11 и 14 формируют импульсы прямоугольной формы определенной длительности, которые поступают соответственно на входы преобразователей 12 и 15, вы- полненные в виде электронных ключей. На управляющий вход преобразователя поступают из блока 8 прямоугольные импульсы, задержанные на время С которые открывают ключ,раньше прихода основного импульса из приемника 4 ультразвукового преобразователя на

время 1) if и закрывают его по истече- .НИИ длительности g(фиг.2, позиция 1 по ординате).

Таким образом, формируется информативная длительность С.(фиг.2, позиция 2) сигнала основного прием- ника 4 и на это время С сигнал с преобразователя 15 открьтает счетный вход сумматора 6. На управляющий вход преобразователя 15 поступает из блока 8 прямоугольный импульс, задержанньй на время Са,который открывает его раньше прихода импуль10

пульсов, распространяющихся с одной стороны через линию задержки, а с другой - через жидкость, приеме и выделении информативньк электрических прямоугольных импульсов постоянной амплитуды, по длительности равных интервалам между передними фронтами принятого и задержанного импульсов, измерении температуры жидкости и проведении температурной коррекции выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне темпераса, сформированного цепочкой 4-13-14, Р принимают ультразвуковым преоб- и закрывает его по истечении длительности f,, т.е. формируется им-. пульс длительности С (позиция 2 на фиг. 2), пропорциональнь.й времени прохождения основной ультразвуковой волны через контролируемую среду. Аналогично получают .корректирующий импульс, сформированный цепочкой 2-10-11-12 с длительностью пропорциональной температуре трубопровода 1 (контролируемой среды).

Для того, чтобы число импульсов N,, записанных в счетчике 16, было пропорционально величине давления с . учетом поправки на температуру среды на время 11(позиция 4 на фиг. 2), открывают счетньй вход счетчика 16, подключенный к выходу генератора 17 и формируют в счетчике 16 число импульсов N. (позиция 6, фиг.2), причем это количество определяется длиразователем дополнительную ультразвуковую волну, распространяющуюся в стенке трубопровода в процессе формирования рабочих импульсов от ультразвукового излучателя, суммируют время температурного приращения скорости ее распространения за опреде- ленное число периодов рабочих импульсов, вводят температурную поправку путем определения временных интервалов между передними фронтами рабочего и дополнительного импульсов и определяют давление жидкости суммированием скорректированных рабочих им- 30 пульсов за определенное число периодов.

20

25

35

. 2. Устройство для измерения давления жидкости в трубопроводе, содержащее первый преобразователь импульсов, первьй усилитель и первый формирователь импульсов, а также преобразователь температуры контролируемой среды и акустически связанных через жидкость и стенки трубопровода излучатель и приемник ультразвукового преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и первый формирователь импульсов подключен к первому входу первого преобразователя импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу линии задерж ки, включенной в цепь излучателя и генератора импульсов, отличаюельностью имхгульса числом таков записи, определяемых выходом счет- ика 18, который подключен к управляю- щему входу счетчика 16. При наличии сигнала на этом входе число импуль- сов накопленных в счетчике 16 за N так

тов, переписывают в разностный вход сумматора 6.

Использование изобретения повьша- ет точность измерений в широком диапазоне температур контролируемой жидкой среды за счет более полного учета и локализации температурного фактора, повышает быстродействие за счет снижения инерционности преобразователя температуры.

Формула изобретения

1. Способ измерения давления жидкости в трубопроводе, заключающийся в формировании ультразвуковым излучателем периодических, рабочих им

пульсов, распространяющихся с одной стороны через линию задержки, а с другой - через жидкость, приеме и выделении информативньк электрических прямоугольных импульсов постоянной амплитуды, по длительности равных ин тервалам между передними фронтами принятого и задержанного импульсов, измерении температуры жидкости и проведении температурной коррекции выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне темпера Р принимают ультразвуковым преоб-

разователем дополнительную ультразвуковую волну, распространяющуюся в стенке трубопровода в процессе формирования рабочих импульсов от ультразвукового излучателя, суммируют время температурного приращения скорости ее распространения за опреде- ленное число периодов рабочих импульсов, вводят температурную поправку путем определения временных интервалов между передними фронтами рабочего и дополнительного импульсов и определяют давление жидкости суммированием скорректированных рабочих им- пульсов за определенное число периодов.

5

0

5

0

. 2. Устройство для измерения давления жидкости в трубопроводе, содержащее первый преобразователь импульсов, первьй усилитель и первый формирователь импульсов, а также преобразователь температуры контролируемой среды и акустически связанных через жидкость и стенки трубопровода излучатель и приемник ультразвукового преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и первый формирователь импульсов подключен к первому входу первого преобразователя импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу линии задержки, включенной в цепь излучателя и генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй преобразователь импульсов, счетчик импульсов, генератор счетных импульсов, счетчик тактовых импульсов, сумматор с четырьмя входами, второй усилитель и второй формирователь импульсов, причем выход первого преобразователя импульсов подключен к

первому входу сумматора и через счетчик тактовых импульсов к первому входу счетчика импульсов, соединенного своим вторым входом с первым выходом второго преобразователя импульсов, третьим входом - с выходом генератора счетных импульсов и четвертым входом сумматора, третий вход которого подключен к выходу счетчика

импульсов, а второй - к второму выходу второго преобразователя импульсов, соединенного своим вторым входом с выходом линии задержки, а первым входом - с выходом второго формирователя импульсов, при этом вход второго усилителя подключен к выходу преобразователя температуры контролируемой среды.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при дистанционном контроле давления текучих сред в трубопроводах без нарушения их целостности в широком диапазоне температур, например, для диагностики гидравлических систем самолетов. Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне температур. Для этого предлагается одновременно с формированием, приемом и измерением времени распространения рабочих импульсов, распространякщихся в жидкости, аналогичные опера:ции производить над дополнительными ультразвуковыми, импульсами, распространяющимися в стенке трубопровода от единого излучателя 3. Функцию измерения параметров данных импульсов выполняет дополнительная электрическая схема 9, содержащая те же элементы, что и. основная схема 5, а именно второй усилитель 10, второй формирователь 11, второй преобразователь 12, включенные последовательно. Основное назначение дополнительных импульсов - температурная корректировка рабочих импульсов. Вьщеления информативного сигнала, зависящего от скорости распространения ультразвуковой волны в контролируемой жидкости в зависимости от ее температуры, осуществляется преобразователями 15 и 12 рабочего и дополнительного сигналов. При этом, ввделенныё сигналы имеют форму прямоугольных импульсов, постоянных по амплитуде, длительностью, равной временному интервалу между переменными фронтами рабочего и дополнительного импульсов. Значение измеряемого давления жидкости определяется путем суммирования информативных сигналов в сумматоре 6. , 2 ил. 2 с.п. ф-лы. (Л 00 й ел ф

фи&.2