Устройство для градуировки ультразвуковых расходомеров Советский патент 1989 года по МПК G01F25/00 

114

Изобретение относится к приборо- фтроению и может быть использовано 4 различных областях народного хозяй ётва для градуировки расходомеров жидкости.

Цель изобретения - повьппение точности градуировки за счет исключения систематической погрешности измерения .

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства для градуировки; на фиг.2 лок-схема блока управляемой за- Держки.

i Устройство содержит преобразователь 1 расхода, состоящий из двух Электроакустических преобразователей I и 3, установленных на подводящем Трубопроводе 4, переключателя 5 на- йравления излучения, формирователя .6 1|мпульсов и генератора 7, блок 8 управляемой задержки, блок 9 управле- ия, переключатель 10, периодомер 11 ijr выходное устройство 12, а также ис фочник 13 постоянного напряжения, к Которому подключен второй вход яере- лючателя 10.

i Блок 8 управляемой задержки содер фит генератор 14 ударного возбужде- фия, выполненный по схеме с запаздывающей отрицательной обратной связью и состоящей из диффере нциального уси Яителя 15, линии 16 задержки, линии 17 с изменяемым временем задержки и Яереключателя 18 времени задержки, счетчик 19 импульсов и переключатель 20 режима работы. Для контроля раз- ности времени задержки к выходу блока 8 управляемой задержки подключен периодомер 11.

Устройство работает в двух ре-- - жимах.

В режиме Измерение переключатель 10 находится .во втором или третьем положении. При этом, на управляющий вход устройства 8 управляемой задержки подается либо постоянное напряжение (сигнал логической 1) либо нулевое напряжение (сигнал ло- г ического О), которые в продессе измерения остаются неизменными и обеспечивают постоянство времени задержки сигналов в блоке 8 задержки.

В режиме Градуировка управляющий вход блока 8 задержки с помощью переключателя 10 соединен с выходом блока управления 9.

В режиме Измерение устройство работает следующим образом.

0

S

0

11

5

0

5

0

5

0

5

42

Под действием импульса, вырабатываемого первоначально генератором 7, в устройстве возникает циркулирование импульсов по депи: переключатель 5 направления излучения, электрические пребразователи 2 и 3, переключатель 5, формирователь 6, блок 8 управляемой задержки, генератор 7 импульсов, работающий в синхронизируемом режиме, и т.д. Направление распространения зондирующих импульсов в первичном преобразователе 3 определяется состоянием переключателя 5, управляемого сигналами с блока управления 9. Периоды следования импульсов по потоку и против потока жидкости зависит от времени распространения зондирующих сигйалов в преобразователе 1 расхода и времени задержки в электронных элементах расходомера

(C+VsineyHSse 2-}+t5i+t - tftg-Ht.+tg,

(c vSine) cose - - tfe+t -t-tg,(.1)

где T,-,T2 - периоды следования импульсов на входе генератора 7;

D - диаметр трубопровода; С,0 - скорость и угол распро- . странения ультразвука в жидкости;

V - cKopoQTb жидкости; tj. -.время распространения ультразвука в стенках трубопровода 4;

Ч-з

t 2 - задержка импульсов в

электроакустических преобразователях 2 и 3 при их распространении по по току и против потока жидкости;

-51 -52. задержка ,импульсов в пе- реключателе 5, излучае.- мых по потоку и против потока жидкости;

tg,t-f,tg - задержка импульсор соответственно в формйрова- теле 6, блоке 8 управляе- , мой задержки и генераторе 7.

Разность периодов 1 и Т , пропор диональная скорости и расходу жидкое . 14 ти, измеряется выходным устройством 12

IB.,, К(, )-K(,-but,) + ,(2)

,.,-t2.3; At5 t52-ty,, где I 8ЫХ Показание расходомера;

К - коэффициент преобразовани

выходного устройства 12; itq - величина асимметрии преобразователя 1 расхода, вызванная неидентичностью преобразователей 2,3, а также шумовыми сигналами;

Etty - величина асимметрии переключателя 5, вызванная неидентичностью условий прохождения через него разнонаправленных сигналов; - погрешность выходного устройства 12.

Три последних члена в выражении (2) являются погрешностью измерения рас-- ходомера.

Для осуществления коррекции результата измерения расходомер переводят в режим Градуировка и устанавливают расход.жидкости в трубопрово- де равным нулю, например, перекрывают трубопровод С помощью вентилей, . а переключатель 10 устан 1вливают в первое положение. В этом режиме время задержки импульсов в блоке управляемой задержки 8 зависит от направления излучения зондирующего сигнала: если на выходе блока управления 9 сигнал логического О (зондирующий сигнал излучается по .потоку), задержка импульса меньше, чем при подаче сигнала логической 1.

Таким образом, с помощью блока управляемой задержки моделируется воз

действие движущейся жидкости на период циркулирования импульсов в пре- образовйтеле 1 расхода, и при соответствующем выборе параметров блока 8, создаваемая им разность задержки может быть, пересчитана в эквивалентное значение скорости жидкости в тру-, бопроводе

V l;Efia,)i

ч 2Dtg 0

(3)

где Уц - имитируемое значение скорос- . ти жидкости;

л г

Ч Рбмя задержки в блоке 8.соответственно для импульсов,

5

ю 15

2025

ЗО

35

45

0

5

излучаемых против потока жнцкбстк и по потоку. Оператор вручную изменяет время задержки t и, снимая соответствующие ему показания расходомера, определяет градуировочную характеристику расходомера, по которой затем вьгчис- ляетсясистематическая погрешность в различных точках шкалы Ieb,(Vu) 1 uIeMx f(Vu) (4) где f(V) - зависимость показаний

расходомера от имитируемой скорости жидкости / (градуировочная характеристика) ;

-бых систематическая погрешность расходомера; К - номинальный коэффициент преобразования расходомера (паспортное значение) .

Вычитая из полученных ранее (или после градуировки) результатов измерения систематическую погрешность filftbix получаем скорректированньш результат измерения повышенной точности.

Блок 8 управляемой задержки работает следующим образом. .

В момент поступления на устано вочный RV счетчика 19 входного импульса, он устанавливается в нулевое состояние. При этом, снимается напряжение блокировки с генератора. 14 ударного возбуждения, который со строго определенной фазы начина- ет вырабатывать импульсное напряжение, поступающее на счетньй вхо; счетчика 19, ймпульсув. Посдте поступления т-импульсов на его выходе образуется положительный перепад напряжения, который является выходным .сигналом и задержан относительно входного импульса на время

t.e, (m-H)to, - tg.,(m+l)t,+t,, J, (5) где m - емкость счетчика, ,2...,; 1 - дробное число, учитывающее начальную фазу колебаний генератора 14 ударного возбуждения;

01 РИОД колебаний генератора ударного возбуждения для управляющег;о сигнала равного

логическому

1.

О и логической

514

время задержки распростране- -ния сигнала в счетчике 19,

Одновременно напряжение с выхода счетчика 19 импульсов через -переклю- чатель 20 режима работы подается на блокирующий вход генератора 14 ударного возбуждения и генерация импульсов прекращается до прихода следующего входного импульса

Для калибровки блока 8 управляемой задержки с помощью переключателя 20 на блокирующий -вход генератора 14 подают нулево.й потенциал и генератор 14 начинает вырабатывать не- прерывную последовательность импульсов с периодом повторения, зависящим от управляющего сигнала и равным t, и tgj. Измеряя периоды следования импульсов периодомером 11, определя- ют разность времен задержки

At,(m-H)(t, . (6)

Для обеспечения стабильности и одновначности начальной фазы колеба- НИИ и числа 1 генератор 14 ударного возбуждения выполнен по схеме с запаздывающей отрицательной обратной связью. Его начальная фаза строго равна нулю, если отсчет вести от отрица- тельного фронта, и равна Jf при отсче- .те фазы от положительного фронта. Пр- этому, если счетчик 19 по счетному входу реагирует на отрицательный фрон значение 1 в выражении (6) равно нулю, в противном случае ,5. Управление периодом генерации и вре- задержки импульсов осуществляется при подаче управляющего сигнала на переключатель 1&, которьй коммутирует выходы линии 16 и 17 задержки. Изменением времени задержки линии 17 задержки создают необходимую для градуировки разность времен задержки.

46

Устройство позволяет оперативно, без применения дорогостоящих расхо- домерных установок и образцовых средств измерения расхода определить метрологическую исправность расходомера. Формула изобретения

1.Устройство для градуировки ультразвуковых расходомеров, содержащее первичный преобразователь расхода, включающий два злектроакустичес- ких преобразователя, установленных

на трубопроводе и подключенных через переключатель направления излучения к формирователю импульсов и ратору, блок управляемой задержки, включенный между выходом .формирователя импульсов и входом генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки за счет исключения систематической погрешности, в, него дополнительно введены периодомер, переключатель режимов и блок управления, причем вход периодомера подключен к выходу блока управляемой задержки, вход управления которой соединен с выходом переключателя режимов, его первый : вход соединен с выходом блока управления и входом переключателя направ« ления излучателя, а второй и третий входы- - с источником постоянного напряжения, при эт.ом, вход блока управления подключен к выходу формирователя.

2.Устройство по п. 1, о. т л и,- чающееся тем, что блок ур- равляемой задержки вьтолне« в виде последовательно соединенных генератора ударного возбуждения, счетчика и переключателя, выход которого соединен с входом генератора ударного возбуждения.

15

Вмд 19

Выход

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для измерения расхода жидкости. Целью изобретения является повышение точности градуировки за счет исключения систематической погрешности измерения. Устройство содержит преобразователь 1 расхода,- состоящий из двух электроакустических преобразователей 2 и 3. Переключатель 5 направления измерения направляет излучение по потоку или против него. Устройство работает в двух режимах Из- .мерение и Градуировка. В случае работы в режиме Измерение обеспечивается постоянство времени задержки сигналов в блоке 8 управляемой задержки. В режиме Градуировка с помощью переключателя 10 осуществляются дискретное изменение времени задержки и контроль периода повторения сигналов в цепи с помощью периодоме- ра. Блок 8 управляемой задержки состоит из генератора ударного возбуждения с отрицательной обратной связью, в которую включены дифференциальный усилитель, линия задержки, линия с изменяемым временем задержки и переключатель времени задержки. 2 ил, № ff с (/)

1Н

LH

го

-А

Фие.2