УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ Советский патент 1974 года по МПК G01F25/00 

1

Изобретение относится к устройствам для снятия динамических характеристик акустических каналов ультразвуковых расходомеров и может быть использовано для определения передаточных функций акустических преобразователей расходомеров, выполненных как по частотной, так и по импульсным и фазовым схемам измерения расхода.

Известны устройства для проверки динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, в которых используют функциональнуй генератор, воздействующий на модулятор фазы, а через него - на передающие акустические головки. Сигналы обоих каналов, прошедшие через среду, поступают с приемных пьезоэлементов на вход фазометра и далее- на один из входов быстродействующего регистратора. На другой его вход поступает сигнал с функционального управляющего генератора. По форме записанных сигналов судят о динамических свойствах акустических каналов расходомеров.

Данное устройство имеет следующие недостатки: 1) характеристики фазовых модуляторов, как правило, нелинейны даже в нешироком диапазоне воздействующих сигналов, что ухудшает метрологические характеристики устройства; 2) фазомодулированный сигнал, обладающий широким спектром, поступает на входы узкополосных пьезопередающих источников излучения, что приводит к появлению погрешности от узкоиолосности и неидентичности передающих пьезоэлементов; 3) устройство ограничено областью определения динамических характеристик фазовых ультразвуковых расходомеров.

С целью повышения точности и упрощения устройства для снятия динамических характеристик одноканальных и двухканальных ультразвуковых расходомеров, выполненных как по фазовому, так и по импульсным и частотным методам измерения расхода, устройство снабжено упругим элементом, например, сильфоном, на подвижном днище которого установлен один из пьезоэлементов акустического тракта, а выход преобразователя частота - напряжение корректирующего канала подключен к одному из входов импульсного делителя напряжения, другой вход которого соедипеи с выходом преобразователя разность фаз - иптервал времени основного канала.

На фиг. 1, 2 приведены блок-схема и конструкция предлагаемого устройства, содержащего: излучатель - приемник основного канала 1, 2; излучатель - приемник корректирующего канала 3, 4; электронный генератор возбуждеЕШя излучателя акустической энергии 5; усилитель приемного сигнала с фазовращателем 6; преобразователь разность фаз - интервал времени 7; автосинхрогенератор 8; преобразователь частота-напряжение 9; импульсный делитель напряжения 10; регистратор быстронеременных сигналов И; датчик перемегцений 12; магнитонровод 13; катушка гюдмагничивания 14; катушка возбуледения 15; подвижной шток 16; подвижная обойма 17; сильфон 18; поглотитель 19; акустическая камера 20; переходной слой 21. Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров состоит из акустической камеры 20 с поглотителем акустической энергии 19, приемпо-передающего акустического тракта основного канала 1, 2, приемно-передаюш,его тракта корректируюш:его канала 3, 4, электродипамической системы возбуждения колебания днища сильфона 18 с излучателем, состоящей из магнитопровода 13, катушки подмагничивания 14, катушки возбуждения 15 и подвижной обоймы 17 со штоком 16, на котором расположен датчик перемещений 12 переходного слоя 21, выполненного под углом к плоскостн колебаний для устранения реверберации, генератора и усилителя синусоидального сигнала основного канала 5, 6, преобразователя разность фаз - интервал времени 7, автосинхрогенератора корректирующего сигнала 8, делителя напряжения 10 и регистратора 11. Генератор сннусоидальных колебаний основного канала 5 возбуждает излучатель 1 на его резонансной частоте шо. При подаче на вход обмотки возбуждения сигнала с некоторой частотой со подвижная обойма 17, укренленная на сильфоне 18, колеблется с частотой со вдоль направляющей. В этом случае фазу сигнала, принимаемого в акустическом канале 2, онределяют из соотношения: где соо - частота генератора синусоидальных колебаний 15; 5о - исходная база измерения; С - скорость ультразвука в жидкости; (t}-закон движения днища сильфона. Принятый сигнал после прохождения через усилитель с фазовращателем 6 преобразуется в пропорциональный интервал времени, который подают в качестве управляющего сигнала на вход импульсного делителя напряжения 10. Импульсный делитель напряжения 10 может выполнен, например, на базе ключа (транзистор Т, нагрузка R) и фильтра постоянной составляющей. Делитель занитывают выходным напряжением преобразователя частота- нанряжение 9 корректирующего капала. На вход преобразователя частота - нанряжение поступает выходной сигнал автосинхрогенератора J пропорциональный скорости ультразвука: где с - скорость ультразвука; d - расстояние между излучателем 3 и приемником 4. Выходное напряжение такого преобразователя 9 определяется выражением: , где /С - коэффициент пропорциональности. Выходное напряжение импульсного делителя 10, выдаваемое на регистратор, определяется соотношением: f/Bb., где Т - период сигнала на входе импульсного делителя 10; т - длительность импульса, пропорционального разности фаз. Таким образом, информация на выходе такого устройства не зависит от скорости ультразвука. О динамических свойствах системы судят, сравнивая сигналы, записанные с датчика перемещений 12, с выходным напряжением импульсного делителя 10. На аналогичном принципе могут быть построены устройства для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, выполненных по частотным и импульсным схемам измерения расхода. Предмет изобретения Устройство для снятия динамических характеристик ультразвуковых расходомеров, содержащее акустический тракт, электронный генератор, преобразователь разность фаз - интервал времени основного канала и автосинхрогенератор с преобразователем частота - напряжение корректирующего канала, отличающееся тем, что, с целью исключения погрешностей от инерционных свойств излучателей - пьезопреобразователей и упрощения устройства, оно снабжено упругим элементом, например, сильфоном, на подвижном днище которого установлен один из пьезоэлементов акустического тракта, а выход преобразователя частота - напряжение корректирующего канала подключен к одному из входов импульсного делителя напряжения, другой вход которого соединен с выходом преобразователя разность фаз - интервал времени основного канала.