Устройство для измерения скорости потока Советский патент 1991 года по МПК G01F1/66 

л

1C

Изобретение относится к технике акустических и5мерений и может быть исгюль- зоаано в различных отраслях народного 2 хозяйства для измерения скорости потока в реках и каналах. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости измерения. Введение в измерительно-управляющее устройство ан гиреверберацнонного устройсл- 89 12 позволяет разнести принимаемые ультразвуковые сигчглы во воемени и обеспечить тем самым отсутствие впияния на принимав ; й сигнала переизлучения и вызва мой им реверберации. Рэзне- Cfнио гигиа тв РО времени делает некритичным i ,-;t.op места установки ус «рой- стаз на измерит епыном с т поре и распространяв 1 область пгч-менени-j ультрэзруковых иэмрритолей нт с малыми глубинами 2 ил.

Изобретение относится к технике акустического измерения и может бьп ь использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения скорости потоков в реках и каналах

Це ил У зобретения - повышенна помехоустойчивости измерения скорости течения

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства (где V - направление скорости гк тока), на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства (где а - импульс запуска на выходе хронизатора; б - сигнал гидрофона при излучении, а - сигнал на выходе приемника, г - сигнал на ныходе соответствующего селектора ретранслятора д - сигнал гидрофона при переиэпучении, е - импульс строба, ж - сигнэл на выходе устройства временного сдвига импульса запуска; з - сигнал гидрофона при излучении, и - сигнал а входе приемника, к - сигнал на выходе

соответст вующего селект ора рет ранслято- ра; л - сигнал на входе приемника; м - сигнал на выходе соответствующего селектора, н - сигнал гидрофона при переизлучении; о - сигнал на входе приемника; н - сигнап на выходе соответствующего селектора; р - сигнал на выходе устройства временного сдвига принятого импульса).

Устройство содержит (на правом берегу) гидрофоны 1 и 2 и измерительно-управ- ляющее устройство 3. состоящее из хронизатора 4, гидроакустически/ приемопередатчиков 5 и 6 (5 и б1- передатчики; 5 и приемники), измерителя 7 временных интервалов и измерителя 8 воеменного рассогласования, кроме того, устройство содержит (на левом берегу) гидрофоны 10 и 11 антиреверберационного устройства 12, состоящего из устройства 12 воеменного сдвига импульса запуска и аналогичного устройства 12 временного сдвига приняо ю ю

1Л 44

чэ

того импульса, устройство 3 npfn временным сдвигом, промежуточный счетчик 14, устройство 15 сравнения и цифровой счетчик 16 временного сдвига, регистр 17 памяти и устройство 18 сравнения, а также ретранслятор 19. Устройство работает следующим обрз- зом.

При включении устройства тактовые импульсы с тактового выхода хронизатора 4 поступают на тактовые входы измерителя временных 7 интервалов, устройства 12 временного сдвига импульса запуска и устройства 12 временного сдвип принятою импульса антиреверберационного устрой- ства 12, в результате чего обеспечивается необходимая идентичность п менногс сдвига излученного и принятою сигнала

Импульс запуска с запускакнцего выхо да хронизатора 4 (фиг.2а) поступает v-э зз пуск измерителя 7 временных интервалов передатчика 5 и на сигнальный вход чс ройства 12 временного сдвига импульса запуска. При поступлении на него импуи гт запуска передатчик 5 возбуждает гидрофон 2, на выходе которого формируется ультразвуковой зондирующий импульс (фиг 51 излучаемый в поток по более короткой гг, ектории (с гидрофона 2 на гидрофон 11). Через время ti (фиг.2в) ультразвуковой им- пульс, прошедший через исследуемый лоток, поступает на гидрофон 1 I и дал ч; НА соответствующий ему приемник ретртисля- тора.

В ретрансляторе производятся тс -че операции, что и в устройстве- про ют и г , f результате чего в момент врегпми i (фиг.2г) формируется сигнал поиемт, сле чего производится переиэл ченис- улг- тразвукового импульса в обратно направлении (фиг.2д), но по более длинной траектории (с гидрофона 10 на гидрофон 1).

Ультразвуковой импумьс, npi/.пятым i ид- рофоном 1, формируется приемником 6 и поступает на первый сигнальный вход измерителя 7 временных интервалов и сигнальный вход устройств 1, временного сдпим принятого импуп-сэ

По сигналу, поступившему с выхода приемника первый сигнальный вход измерителя 7 временных интервалов, производится измерение временного интервала Ti + Тз По сигналу, поступившему на сигнальный вход устройства 12 временною сдвига, тактовые импульсы с хронизатора & начинают заполнять промежуточный счетчик 14, В каждом такте производится сравнение в устройстве 15 числа, записанного в промежуточный счетчик, с числом, золист ным в счетчик временного сдвига которое .оответствует начальному временному двигу, равному iCO м/с

Сигнал с выхода устройства 15 сравнения, задержанным на 100 м/с, в момент времени и Тз т сдтах поступает на второй сигнальный вход измерителя 7 временных интервалов

Импульс запуска с хронизаюоа 4, поступивший на сигнальный вход устройства 12 временною сдвига, задерживается аналогичным образом

С выхода устройства 12 временного слчига импул;.г, запуска задержанный на 100 м/с, поступает на третий сигнальный ВАОД изм. m т 7 вре лснных интервалов и нг jrin,, if fi/i i Передатчик б воз- :т гмдрп HI- 1 пг е чего формируется -/г ,тр, зпуко ,м. ..пульс, который Иопх i it, г с/ьзчкмый поток по более ДШ1ЧН31 чг е- гории (с гидрофо з 1 на гид- гюфпн 10) ( ir з)

тг ультраз эукороГ импульс, пс оа.гдш / /ч т-дуемый поток, пост- пает на ,г роФ in 11 (; -ч 2е, и) и на соответству- ТИ ии прис л ретранслятора (фиг 2к).

В pei ч пюре 19 производится фор- ми;хп i , г снятого CHI нала ггд + Т2 и пе- . л угыразиукового импульса по белее ко i тпаектооии (с гидрофона 11 гидрофон 2 фиг н ot

Ультразвуков1 о имп.тьоы ьереизлу- ченные ppfi1 л т о рои нисходят чсре ис /ЮмУ v и поток поступлю из указанные идрофоны и формируются соответствую щими приемни тг и с гидрофона 1 в момент времени 1 - Т j (приепнин б) с 2 в MOf- i nr i - Т2 Ti fnpweMHi-t 5 ;

Сит in г вывода поиемиика5 поступает непосредг гв. и« чеп ртый сигнальный вход lunepi7 огеменных 1 нтэрсзлсз

Визг- рит п /времзнни1 мнтрр з-члов изморч тгя разность между интервалами TI- Тз + тгдгглх и ;-,дтах +Ti+Гл, радость между интерпапами гсдтах и Гсдтпх Т2 + Тч и временной ин if рвал Ti + Тз

В вычислительном устройсгее (также как и и устройстче-пр потопе) вычисляется скорость потока но формуле 11

W - I (

(Ti4-l3 Т2

+ т

)де К - масштабный козффициен,, )предр лаемый параметрами ,ельчого створа

Полученный в езуяотанз аь. -/тач- ич величины зремзнмо ч) И1чер-,5г rrflrnax из временного nmopf.T1 rcytfndx-i T2 Т ви°менной интервал Т2 + T-i запоминается в регистре 17 памяти устройства 13 управления временным сдвигом.

В следующем измерительном цикле величина вновь измеренного временного интервала Тз + Та сравнивается в устройстве 18 с результатом, полученным в предыдущем цикле.

В том случае, если эти временные интервалы равны, в устройстве 13 управления временным сдвигом вырабатывается команда, по которой производится уменьшение числа, записанного в ситчик 16 временного сдвига на величину, соответствующую выбранному дигчрету временного :„двига, равную Лгсд

Величину АгСД1 вь-бирают исходя из спектрального состава пульсационных со- стэвляющил скорости потока ( - 10 м/с). Подобную операцию повторяют по каждой последующей посыпке ло тех пор, ппка ре- верберационная помеха не поп-);;пет в строб (позиция е временной диаграммы на фиг.2), Это приводит к тому, что рез лыз1 последнего измерения интервала 72 + будет значительно отличаться or предыдущего в меньшую сторону. После получения разности временных интервалов более принятого заранее значения в устройстве управления временным интервалом пыра- батывается команда на обратное увеличение временного сдвига на величину одного дискрета, равную А тсд

На этом закан |иаается настроечный цикл и кзчинается рабочий, о чем ил устрой /1-±ЈЈ/;Ји4Ш %/ г ( ( t J

,(1Ы, . ${ -,;.-, , ,,/, , ,.г

II ьла

ства 13 управления временным сдвигом выдается соответствующая команда в устройство 9 вычисления. Исходя из выбранного дискрета временного сдвига, максимальный настроечный цикл состоит из десяти посылок,

Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока по зет,св. № 1224586, отличающее с я тем, что, с целью повышения помехо- УЬТОЙЧИВОСТИ измерений, измерительно- управляющий блок Дополнительно содержит первую и вторую схемы временного одоига, регистр памяти и схему сравнения, при этом первая и вторая схемы временного сдвига соединены своим тактовым входом с тактовым выходом хронизаторз, первая схема временного сдвига своим сигнальным входом соединена с запускающим выходом хронизатора, а сигналь.нм выходом - с входом первого передатчика, вторг.ч схема временного сдвига своим сигнальным входом соедине- i.a с выходом первого приемника, а сигнальным выходом - с сигнальным входом блока измерения временных интервалов, информационный вход регистра памяти и первнй вход схемы сравнения соединены с вы ходом измерителя временных интервалов, управляющий вход регистра памяти соединен с управляющим выходом хронизатора. первым командным выходом схема сравнения соединена с управляющими входами первой и второй схем вре5 мрнного сдвига.