ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР Советский патент 1971 года по МПК G01F1/66 G01P5/24 

Изобретение относится к измерителям расхода и может быть использовано для измерения как средних, так и мгновенных значений быстро меняющихся и пульсирующих расходов жидкостей.

Недостатками известных одноканальных ультразвуковых расходомеров по частотноимпульсным схемам измерения являются их малое быстродействие, невысокая точность и необходимость запоминания сигналов для выполнения операции вычитания частот следования ультразвуковых импульсов по потоку контролируемой жидкости и против него.

Описываемый расходомер отличается от известных тем, что схема переключения пьезоэлементов в нем состоит из триггера, соединенного с задающим генератором и через катодные повторители и дифференцирующие цепочки соответственно с каждым пьезоэлементом, которые через диоды подключены к усилителю-формирователю.

Указанные отличия позволяют повысить быстродействие и надежность прибора.

На фиг. 1 изображена блок-схема расходомера; на фиг. 2 - электрическая схема переключения пьезоэлементов с излучением на прием.

Расходомер состоит из датчика, в который входят участок трубопровода 1 и пьезоэлементы 2 W. 3, задающий генератор 4, триггер 5

электронного переключателя пьезоэлементов с излучения на прием, катодные повторители 6 и 7, дифференцирующие цепочки 8 и 9, электронный переключатель 10, усилитель-формирователь принятых сигналов 11, генератор прямоугольных импульсов 12, сформированных по амплитуде и длительности, катодный повторитель 13, полосовой фильтр 14, усилитель низкой частоты 15, детектор 16, фильтр

нижних частот 17, регистрирующий прибор 18. Расходомер работает следующим образом. Задающий генератор 4, в качестве которого используется блокинг-генератор в режиме синхронизации, управляет работой основных узлов расходомера. Каждый импульс задающего генератора 4, поступая на счетный вход триггера 5, переключают его из одного устойчивого состояния в другое. Прямоугольные импульсы с анодов ламп триггера 5 через катодные

повторители 6 и 7 поступают соответственно на дифференцирующие цепочки 8 и 9 и на диоды Д) и Д2- Положительный импульс с анода запертой лампы триггера 5, поступая через катодный повторитель 6 на лампе Л в точку а, запирает диод Д и дифференцируется цепочкой 8, составленной из конденсатора Ci и резистора Ri. Положительный импульс малой длительности с выхода цепочки 5, соответствующий переднему фронту импульса

возбуждает его. Ультразвкуковые колебания с пьезоэлемента 2, пройдя через контролируемую среду, принимаются пьезоэлементом 3 и преобразуются им в электрические колебания высокой частоты. При этом в точку б электронного переключателя 10 подан прямоугольный отрицательный импульс с анода отпертой лампы триггера 5, поддерживающий в отпертом состоянии диод Д. Через последний высокочастотный импульс с пьезоэлемента 3 поступает на вход усилителя-формирователя //. Усилителем-формирователем высокочастотный импульс усиливается, детектируется, и формируется видеоимпульс с коротким передним фронтом.

Сформированный таким образом импульс используется для запуска (синхронизации) задающего генератора 4, импульс которого переключает триггер 5. При этом изменяется полярность импульсов в точках а и б, т. е. осуществляется переключение пьезоэлементов. Задающий генератор 4 одновременно с переключением триггера 5 осуществляет запуск генератора прямоугольных импульсов 12. Прямоугольные импульсы с генератора 12 через катодный повторитель 13 поступают на полосовой фильтр 14. (Полоса пропускания фильтра 14 рассчитывается на пропускание одной из нечетных гармонических составляющих последовательности импульсов, поступающей на его вход, с учетом возможных изменений частоты этой гармоники при изменении плотности контролируемой среды.)

Гармонические колебания, поступающие с выхода фильтра 14, усиливаются до требуемого уровня усилителем 15 со стабильным коэффициентом усиления, детектируются детектором 16 и через фильтр нижних частот 17 поступают на регистрирующий прибор 18. Постоянная составляющая продетектированного сигнала пропорциональна амплитуде, выделенной гармоники и, следовательно, скорости потока контролируемой среды. Расходомер ;может быть выполнен на транзисторах (полупроводниковых приборах).

Предмет изобретения

Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий ультразвуковой преобразователь, задающий генератор, электронный измерительный блок, индикатор и схему переключения ньезоэлементов, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и надежности, схема переключения выполнена в виде последовательно соединенных триггера и соответственно для каждого пьезоэлемента катодного довторителя и дифференцирующей цепочки, вход которой соединен с задающим генератором, а выход - с соответствующим пьезоэлементом, при этом каждый пьезоэлемент соединен с усилителем-формирователем измерительного блока через соответствующий диод.