Ультразвуковой расходомер Советский патент 1989 года по МПК G01F1/66 

NU

J

о со

Изобретение относится к ультразвуковой гидродинамической технике и может быть использовано при создании контрольно-измерительной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение точности измерения расхода.

На чертеже показана блок-схема ультразвукового расходомера.

Схема содержит два пьезопреобразова- теля 1 и 2, установленные на трубопроводе 3, измерительную схему 4, управляемый аттенюатор 5, индикатор б расхода, волновод- ный пьезопреобразователь 7, генератор 8, коммутатор 9, временной селектор 10, детектор 11, усилитель 12 переменного напряжения.

Известно, что гидродинамическое состояние потока жидкости характеризуется числом Рейнольдса Re- Критическое число Рейнольдса, при котором происходит переход ламинарного течения в турбулентное, приблизительно равно Re 2300. При ламинарном режиме движения скорость потока в трубопроводе изменяется по закону параболы. С переходом в турбулентное течение начинается выравнивание эпюры распределения скорости по сечению потока. Поэтому каждый турбулентный поток можно представить как собственное движение турбулентных образований, налагающихся на осредненное движение. При турбулентном течении эти образования то возникают, то распадаются. Чем ближе к стенке трубопровода, тем неравномернее и крупнее амплитуда пульсаций скорости. Это влияет на эпюру распределения скорости, а тем самым, и на выбор математического алгоритма для определения расхода жидкости по трубопроводу.

Устройство работает следующим образом.

На трубопроводе 3 диаметром D установленные пьезопреобразователи 1 и 2 поочередно возбуждаются генератором электрических импульсов схемы 4 измерения. Возбужденный электрическим сигналом пьезопреобразователь излучает акустический сигнал, который проходит жидкость в трубопроводе и возбуждает другой пьезопреобразователь.

Измерительная схема 4 определяет скорость течения по формуле

(-%Ј-),

где а - угол между вектором распространения ультразвука и вектором скорости течения;

Т|,Т2 - время распространения ультразвука по Т2 и против TI направления потока жидкости. Электрический сигнал, пропорциональный скорости потока, из измерительной схемы 4 поступает на управляемый аттенюатор 5. Одновременно с измерением скорос

ти потока происходит измерение турбулентности в трубопроводе. Это происходит следующим образом. Импульсным генератором

8вырабатываются импульсы, которые через коммутатор 9 подаются на волноводный пьезопреобразователь и возбуждают его. Акустические сигналы проходят волновод и отражаются от пограничного слоя течения. Отраженные акустические сигналы проходят волновод и возбуждают пьезопреобразователь. Электрические сигналы, соответствующие отраженным, через коммутатор

9и временной селектор 10 поступают на детектор 11. Временной селектор пропускает только импульс, отраженный от пограничного слоя потока в трубопроводе. Сигнал детектируется детектором 11, усиливается усилителем 12 переменного напряжения и подается на управляемый аттенюатор 5. Этот электрический сигнал, пропорциональный турбулентности потока, и

0 управляет аттенюатором 6, выход которого подключен к индикатору, градуированному единицами расхода. В зависимости от режима движения потока в трубопроводе 3 на выходе детектора 11 имеется посто5 янное напряжение при ламинарном потоке и пульсирующее напряжение - при турбулентном потоке. Известно, что расход при турбулентном потоке уменьшается по сравнению с ламинарным пропорционально величине Х- :

QSTD Vf /га zH

Q

JTD2-V

,п

(1-1,5)

i с J ц

где Q - расход;

D- диаметр трубопровода;

С - скорость течения;

9t-бездименсионная величина, зависящая от турбулентности течения.

Так коррекция на турбулентность потока позволяет повысить точность измерения расхода в измерителях.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий отрезок трубопровода с установленными первым и вторым пьезоэлектрическими преобразователями и подключенную к ним измерительную схему, индикатор расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода в широком диапазоне, в него введен волноводный пьезопреобразователь, импульсный генератор, коммутатор, временной селектор, детектор, усилитель переменного напряжения и управляемый аттенюатор, причем первый выход импульсного генератора через коммутатор подключен, к волноводному пье- зопреобразователю, установленному на

стенке трубопровода, выход коммутатора через временной селектор, детектор и усилитель переменного напряжения подключен к

управляющему входу управляемого аттеню- к индикатору расхода, при этом второй выход атора, подключенного сигнальным входом импульсного генератора подключен к управ- к выходу измерительной схемы, а выходом - ляющему входу временного селектора.

Изобретение относится к ультразвуковой расходоизмерительной гидродинамической технике и может быть использовано при создании контрольно-измерительной аппаратуры. Целью изобретения является повышение точности измерения расхода. К схеме измерения расхода добавлены волноводный пьезопреобразователь 7, импульсный генератор 8, коммутатор 9, временной селектор 10, детектор 11, усилитель 12 переменного напряжения и управляемый аттенюатор 5, которые позволяют производить коррекцию вычисленной величины расхода в зависимости от того, ламинарный или турбулентный поток проходит через трубопровод. Это обеспечивается периодическим зондированием среды в трубопроводе 3 с помощью импульсного генератора 8, коммутатора 9 и волноводного пьезопреобразователя 7. На выходе детектора 11 имеется постоянное напряжение, если поток ламинарный, и пульсирующее - при турбулентном потоке. Это напряжение изменяет коэффициент передачи управляемого аттенюатора 5, внося необходимую коррекцию в величину расхода. 1 ил.