Ультразвуковой расходомер для измерения малых расходов жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01F1/66 

(21)4449794/10

(22)23„05,88

(46) 28.02.94. Бюл. № 8

(71)МГТУ им, Н„Э.Баумана

(72)С.Л.Комиссаров (53) 681.121(088,8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 918790, кл„ G 01 F 1/06, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых и быстроменяющихся расходов жидкости Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства Ультразвуковые колебания, формируемые в схеме, проходят по потоку жидкости и против него, выделяются пьезопреобразователями 1

и 2 усиливаются и формируются в пачки импульсов. Затем схемы 12-J3 стро- бирования выделяют из пачек первые импульсы, одним из которых запускается синхронизируемый автогенератор 15, и процесс повторяется. Принятые сигналы поступают также после стро- бирования на схему 16 управления коммутаторами, которая переключает коммутаторы 17 и 23 в зависимости от направления потока. При этом коммутатор 17 коммутирует входы схемы 18 выделения разности времен задержки, а коммутатор 23 подключает либо прямой 24, либо обратный 25 масштабные усилители. Расходомер позволяет измерять расход жидкости, текущей как в прямом, так и в обратном направлении с индикацией направления потока. 1 ил,

(Л

а оо

N3

00 ОЭ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых и быстропеременных расходов жидкое- с ти в химическом и транспортном машиностроении, в химическом и металлургическом производстве, при проведении научно-исследовательских работ.

Целью изобретения является расши- ю рение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхода жидкости как при прямом, так и при обратном ее движении.

На чертеже представлена блок-схе- J5 ма ультразвукового расходомера.

Ультразвуковой расходомер состоит из двух пьезоэлектрических преобразователей 1 и 2 участка трубопровода 3, подводящего 4 и отводящего 5 20 патрубков, высоковольтного формирователя 6 импульсов, двух коммутаторов 7 и 8, двух схем управления коммутаторами 9 и 10, двух усилителей-формирователей П и 12, двух схем 13 и 5 14 стробирования синхроавтогенерато- ра 15, схемы 16 управления коммутаторами, первого коммутатора 17, схемы 18 выделения разности времен задержки, первого демодулятора 19, 30 модулятора 20, формирователя 2-1 модулирующего импульса, второго демодулятора 22, второго коммутатора 23, прямого 24 и обратного 25 масштабных усилителей„эг

Расходомер работает следующим образом.

Синхронизируемый автогенератор 15 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, которая до поступает на высоковольтный формирователь 6, а с него на пьезопреобразо- ватели 1 и 2 и на схемы управления коммутаторами 8 и 9, которые запирают входные цепи усилителей-формировате- лей 11 и 12 на время излучения ультразвуковых импульсов. После окончания излучения коммутаторы 7 и 8 переключают пьезопреобразователи 1 и 2 на прием, открывая входные цепи усилителей-формирователейс Пройдя по и против потока жидкости ультразвуковые колебания выделяются пьезопреобразователями и через коммутаторы подаются на усилители-фор55

мирователи, которые усиливают и преобразуют высокочастотные колебания в пачки импульсов. Затем схемы 12 и 13 стробирования выделяют из пачек

первые импульсы, одним из которых запускается синхронизируемый автогенератор, и процесс повторяется.

Таким образом, организуется замкнутая схема синхрокольца. Если жидкость течет по трубопроводу в прямом направлении, то лервым на схему 16 управления коммутаторами приходит импульс со схемы 14 стробирования и схема 16 управления отключает коммутаторы 17 и 23о Импульсы со схем 13 и 14 стробирования поступают на схему 18 выделения разности времен задержки, с которой снимается последовательность импульсов длительность Т TQ- Т( и периодом следования Т. Эта последовательноть демодулируется фильтром нижних частот (демрдулятор 19), на выходе которого получается напряжение

. чЛг

СО

где U №- амплитуда импульсов.

Затем это напряжение с помощью формирователя 21 модулирующих импульсов длительностью Т , синхронизируемого с частотой 1/Т, модулируется модулятором 20 и затем демодулируется

фильтром 22 нижних частот, на выходе которого получается напряжение

(2)

V игт7 Vo -

Величины UmH Т0 - постоянные, заранее известные, поэтому, подставив в выражение (2)

о

5

к игот0,

(3)

получим выражение (1).

При движении жидкости в направлении, условно выбранном -за прямое, первым на схему управления коммутаторами, представляющую собой, например, RS-триггер, приходит импульс по входу R, при этом на ее выходе вырабатывается О. В случае движения жидкости в обратном направлении, первым приходит импульс на другой вход (S-вход) и перебрасывает схему управления коммутаторами в состояние 1, При этом коммутатор 17 меняет местами входы схемы выделения разности времен задержки, что необходимо для ее нормальной работы, так как она конструктивно представляет собой так называемую схему исключения ИЛИ Одновременно коммутатор 23 блокирует прямой усилитель и открывает канал обратного.

51631286

зование предлагаемого ультго расходомера позволяет расход жидкости текущей мом, так и в обратном направиндицировать направление жидкости полярностью выходяжения

з т р л т м р в вх с ко му вы пе со то да ус

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер для измерения малых расходов жидкости, содержащий установленные на измерительном участке трубопровода первый обратимый пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к последовательно соединенным первому коммутатору, первому усилителю-формирователю и первой схеме стробирования, второй обратимый пьезоэлектрический преобразователь , подключенный к последовательно соединенным второму коммутатору, второму усилителю-формирователю, второй схеме стробирования и синхроав- тогенератору,первый и второй выходы которого через соответствующие схемы управления коммутаторами соединены с вторыми входами первого и второго коммутаторов третий выход через высоковольтный формирователь импульсов соединен с первым и вторым обратимыми

0

5

0

5

0

пьезоэлектрическими преобразователями, а также прямой масштабный усилитель и последовательно соединенные схему выделения разности времени задержки, первый демодулятор, модулятор, второй вход которого через формирователь соединен с вторым выходом второй схемы стробирования, и второй демодулятор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхо- да реверсивных потоков, он снабжен третьим и четвертым коммутаторами, третьей схемой управления коммутаторами и обратным масштабным усилителем, причем первый и второй входы третьей схемы управления коммутаторами и третьего коммутатора соединены роответственно с выходами первой и второй схем стробирования, третий вход третьего коммутатора соединен с выходом третьей схемы управления коммутаторами, выходы третьего коммутатора соединены с входами схемы выделения разности времени задержки, первый вход четвертого коммутатора, соединен с выходом второго демодулятора, а его выходы соединены с входами прямого и обратного масштабных усилителей