Ультразвуковой расходомер Советский патент 1989 года по МПК G01F1/66 

рещает счет до окончания сигнала сбоя. При восстановлении автонирку- ляцни за счет поступления информации

с выхода формирователя 10 на второй вход триггера АО сигнал сбоя снимается. 1 з.п.йг-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности при измерении неоднородного потока. При движении среды через преобразователь расхода частота циркуляций в синхрокольцах будет отличаться на величину ΔF. При наличии посторонних включений в потоке и срыве автоциркуляции в расходомере восстанавливается процесс циркуляции путем подачи синхронизирующего импульса на вход генератора 4 с выхода делителя 23 через блок 30 задержки, элемент 32 ИЛИ и одновибратор 34. Этот импульс поступает вместо отсутствующего с выхода схемы 6 совпадения и заменяет его по функциональному назначению. Разность во времени между ними равна длительности времени задержки T_з блока 30 задержки и может быть предельно малой. Сигнал сбоя с выхода триггера 40 устанавливает частотомер в нулевое состояние и запрещает счет до окончания сигнала сбоя. При восстановлении автоциркуляции за счет поступления информации с выхода формирователя 10 на второй вход триггера 40 сигнал сбоя снимается. 2 ил.

Изобретение относится к измери- тельной технике, может быть использовано для измерения расхода шадкос- тей и газов и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N П6А551.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности работы ультразвукового расходомера при измерении расхода неоднородного потока.

На Лиг. приведена структурная схема ультразвукового расходомера; на Лиг.2 - структурная схема частотомера.

Ультразвуковой расходомер состоит из измерительного участка 1, двух обратимых электроакустических преобразователей 2 и 3, двух схем синхро- кольца, включающих генераторы 4 и 5, первые схемы 6 и 7 совпадения, вторые схемы 8 и 9 совпадения, формнрова тели 10 и 11, усилители 12 и 13, первые триггеры 1А и 15, первые одновиб- раторы 16 и 17, а также третью 18 и четвертую 19 схемы совпадения, второй триггер 20, фазовые дискриминаторы 21 и 22, первые делители 23 и 2А частоты, схемы 25 и 26 загрета, управляемые генераторы 27 и 28, блок 29 вьще- ления разности частот.

В каждое синхрокольцо введены блоки 30 и 31 задержки, первые элементы ИЛИ 32 и 33, вторые одновибраторы ЗА и 35, пятые схемы 36 и 37 совпадения, вторые делители 38 и 39, третьи триггеры АО и А1, выходы последних объединены элементом ИЛИ А2. К первой A3 и второй АА выходным клеммам ультрзвукового расходомера подключен частотомер А5, который содержит (фиг.2) таймер А6 (выполненный, например в виде синхронизируемого автогенерато-г ра, синхровход которого подключен к входу таймера Аб), элемент ИЛИ А7, счетчик А8, дешифратор А9 и индикатор 50.

К первой выходной клемме A3 ультразвукового расходомера может быть подключен сигнализатор (не показан)

5

0

0

5 5 .,

40

световой (например, светодиод) или звуковой (например, звонок)

Расходомер работает следующим образом.

Импульс генератора А поступает на преобразователь 3, который излучает ультразвуковой импульс по потоку. Пройдя через измерительную среду, импульс поступает на преобразователь 2 и усиливается усилителем 12. Фронтом импульса фррмирователя 10 через схему 6 совпадения, элемент ИЛИ 32 и одновибратор ЗА запускается генератор А, далее процесс повторяется. Триггер 1А находится в таком состоянии, при котором схема 6 совпадения пропускает, а схема 8 совпадения не пропускает импульс с формирователя 10.

Импульс с генератора 5 поступает на преобразователь 2, который излучает импульс против потока. Принятый преобразователем 3 импульс усиливается усилителем 13, формируется формирователем 11 в прямоугольный импульс. «Дронтом импульса формирователя 11 через схему 7 совпадения, элемент ИЛИ 33 и одновибратор 35 запускается генератор 5, далее процесс повторяется. Триггер 15 находится в таком состоянии, при котором схема 7 совпадения пропускает, а схема 9 совпадения не пропускает импульсы формирователя I1. При движении среды через преобразователь расхода частоты циркуляции в синхрокольцах будут отличаться на величину 4f.

При совпадении во времени импульса генератора А с импульсом формирователя 11 на выходе схемы 19 совпадения формируется импульс, перебрасывающий триггер 20, работающий в счетном режиме, а другое состояние. Импульсы триггера 20 опрокидывают триггер 1А в состояние, при котором схема 8 совпадения пропускает импульсы формирователя 10 на одно- вибратор 16, а схема 6 совпадения не пропускает импульсы формирователя 10 на вход генератора А. Одновибратор 16 запускается импульсом схемы 8 совпадения и формирует импульс. Срезом импульса одновибратора 16 запускается генератор 4, импульс которого возвращает триггер 14 в исходное состояние, и работа синхроколец циклически повторяется.

При отсутствии импульса одновиб- ратора 16 схема 25 запрета пропускает импульсы управляемого генератора 27 на вход делителя 23. Фазовый дискриминатор 21 анализирует относительное временное положение импульсов, поступающих на него с генератора 4 и делителя 23, и вьфабатывает сигнал управления, управляемый генератором 27 таким образом, что частота на выходе делителя 23 равна частоте генератора 7, а разность фаз этих сигналов постоянна..

В случае наличия посторонних вклю чений в измеряемом потоке и срьше автоциркуляции из-за этого в цепи синхроколец в ультразвуковом расходомере происходят следующие процессы.

Восстанавливается процесс циркуляции путем подачи синхронизирующего импульса на вход генератора 4 с выхода делителя 23 через блок 30 задержки, элемент ИЛИ 32 и одновибрат- тор 34. Этот импульс поступает вместо отсутствующего с выхода схемы 6 совпадения и заменяет его по функциональному назначению. Причем разность во времени между ними (в остальном эти импульсы идентичны) равна длительности времени задержки Ту блока 30 задержки и может быть предельно малой, так как она выбирается и определяется в основном дли тельностью импульса генератора 4.

Таким образом, искусственно созданая автоциркуляция имеет период, максимально приближенной к периоду нормального процесса автоциркуляции (отличие на величину задержки Т блка 30 задержки). При отсутствии сбоев из-за посторонних включений км- пульс на выходе блока 30 задержки (и соответственно на выходе элемента ИЛИ 32) также формируется, но он не воспринимается одновибратором 34, та как последний запускается импульсом без задержки (т.е. раньше на время Tj), а длительность его импульса выбирается превышающей Т (во время генерирования импульса одновибратор не реагирует на входные сигналы).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Схемой 36 совпадения контролируется процесс автоциркуляции и в случае его сбря (т.е. при возникновении искусственного процесса автоциркуляции) на выходе формируется сигнал, так как при этом совпадают сигналы на ее входе (генератор 4 запускается по переднему фронту импульса одновибратора 34). В случае отсутствия второго делителя 38 триггер 40 сразу устанавливается в состояние, соответствуют; щее срьшу автоциркуляции. Сигнал с его выхода через второй элемент ИЛИ 42 поступает на выход 43 устройства. При наличии второго делителя 38 сигнал на входе и соответственно на выходе триггера 40 задерживается на соответствующее коэффициенту деления второго делителя 38 число К пет риодов искусственной автоциркуляции что в ряде случаев (например, при допуске погрешности измерения в К Т, мкс) необходимо. Сигиал сбоя на выходе триггера 40 снимается при восстановлении автоциркуляции за счет поступления об этом информации с выхода формирователя 10 на второй вход триггера 40. Сигнал сбоя с выхода три триггера 40 устанавливает частотомер 45 в нулевое состояние и запрещает счет до окончания сигнала сбоя. Этот же сигнал может быть подан на сигнализатор (не показан) о срьше автоциркуляции или использован в иных устройствах (например, обработки информации) , подключаемых к выходным клеммам 43 и 44 ультразвукового расходомера.

Второе синхрокольцо работает аналогичным образом при реверсировании потока.

Сигналы с управляемых генераторов 27 и 28 поступают на блок 29 выделе-: ния разностной частоты, на выходе которого формируется частота, пропорциональная расходу жидкости и измеряемая частотомером 45.

Частотомер работает следующим образом.

Счетчик 48 ведет счет импульсов, поступающих на второй вход частотомера 45. Таймер (т) 46 периодически формирует время счета, например, 1 с (время счета равно паузе между им пульсами Т 46). По переднему фронту импульса Т 46 дешифратор 49 запоминает информацию на вьгходе счетчика 48, индикатор 50 ее индицирует, а по

срезу импульса Т 46 счетчик 48 начинает отсчет с нуля (так как первый вход счетчика 48 - вкод установки нуля) новой последовательности импульсов. При поступлении на первый вход частотомера 45 сигнала сбоя, запрещающего отсчет импульсов, счетчик 48 устанавливается этим сигналом в нулевое положение. Т 46 затормаживается (останавливается), строби- руя дегаиАратор 49, что приводит к индикации кода нуля на выходе. При снятии сигнала сбоя с первого входа частотомера 45 процесс период1гческо- го отсчета числа входных импульсов . на втором входе частотомера 45, т.е. измерение их частоты, возобновляется (восстанавливается), так как Т 46 переходит в режим автогенератора.

В качестве дешифратора 49 может быть использованна микросхема К К176ИД2, а в качестве индикатора 50 индикатор типа МВЗ.

. Таким образом, частотомер 45 производит измерение разностной частоты, пропорциональной расходу жидкости, исключая при этом ошибочный результат измерения при возникновени сбоев в цепи синхроколец.

Использование предлагаемого расходомера позволяет повысить достоверность и точность измерения расхода жидкостей, и газов за счет исключения ошибочных результатов и за сче искусственного поддержания автоциркуляции в цепи синхроколец в моменты ее сбоев с час-тотой, максимально приближенной К| ,частоте естественной автоциркуляции т .что дает минимальную погрешность и отл лонение от реального значения .расхода неоднородного потока.

При этом при необходимости более точного измере1 ия расхода имеется возможность полцот о искгт чения приближенных резул1 татов измерения и использование только результатов измерения при отсут1,твии сбоев (при исключении птормх делителей или регулировки их коэйхЬициента деления)

5

0

5

5

Q

0

5

0

Применение предлагаемого расходомера, например, в мелиорации позволяет вести более точный учет поливной воды, за счет чего добиться ее экономии и орошения дополнительных площадей, что дает значительный экономический эЛфект.

Формула изобретения

К KMMffe J

/( /(e e44fPuf.2