Ультразвуковой бесконтактный измеритель давления Советский патент 1976 года по МПК G01L11/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в авиационной, нефтеперерабатывающей, химической отраслях производства для измерения давления жидкостей и газов в трубопроводах бесконтактным g методом.

Известны ультразвуковые бесконтактные измерители давления, включающие генератор импульсов, ультразвуковые излучатель и приемник, усилитель, схему сравнения и измери-jo тельный прибор 1.

Наиболее близким по технической сушнос- ти к предлагаемому устройству является ультразвуковой бесконтактный измеритель дав- 5 ления, включающий электроакустически последовательно соединенные генератор импульсов, излучатель, приемник ультразвуковых колебаний и усилитель, схему сравнения, один из входов которой соединен с выходом усилите-20 ля, каскад задержки, подключенный между другим входом схемы сравнения и генератором импульсов, преобразователь время-напряжение и подключенный к его выходу измерительный прибор 2j .. 25

Недостатком известных устройств является малая точность измерений при изменении температуры среды вследствие сильной зависимости результатов измерений от изменений температуры.

Цель изобретения - повысить точность измерений в широком диапазоне температур контролируемой среды.

Это достигается тем, что измеритель давления снабжен каскадом автоматической регулировки чувствительности, подключенным между выходом схемы сравнения и входом преобразователя время-напряжение, функциональным преобразователем, соединенным выходом со вторым входом измерительного прибора, и термочувствительным элементом, подключенным ко входу функционального преобразователя и -ко второму входу каскада автоматической регулировки чувствительности.

На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого измерителя давления.

Измеритель содержит генератор 1 импульсов, излучатель 2 и приемник 3 ультразвукевых импульсов, усилитель 4, схему сравнения 5, блок задержки 6, преобразоватепь время-напряжение 7, измерительный прибор 8, каскад 9 автоматической регулировки чув ствительности, функциональный преобразоватепь 10 и термочувствительный элемент 11 Устройство работает следующим образом. Генератор 1 импульсов возбуждает ультра звуковые импульсы в излучателе 2, которые пройдя через жидкость,попадают в приемник 3 и затем на вход усилителя 4. Усилитель может содержать автоматическую регулировку усиления или уровня срабатывания. Усиленные импульсы приходят на один из входов схемы сравнения 5, а на другой вход поступают импульсы, сдвинутые во времени блоком задержки 6 относительно излучаемых импуль сов. В качестве блока задержки можно испол зовать ждущий мультивибратор с длительностью импульса больше времени прохождения принятого сигнала от генератора до усилителя, одновибратор, генератор пилообразного напряжения или пинию задержки. Схема срав нения может содержать каскад совпадений, обеспечивающий выделение импульса, передний фронт которого определяется началом импульса, сформированного из принятого сигнала, а задний фронт - концом импульса с блока задержки. Длительность сформированных импульсов пропорциональна изменению времени прохождения ультразвука через жидкость. В каскаде совпадений одновременно происходит строгое нормирование амплитуды сформированных импульсов. Далее импульсы попадают на каскад 9 автоматической регулировки чувствительности, где их амплитуда меняется пропорционально температуре. Каскад автоматической регулировки чувствительности может соаержать диодный или транзисторный ограничитель, в котором уровень фиксации амплитуды поступающего импульса определяется напряжением, пропорциональным температуре. С выхода каскада 9 импульсы поступают на преобразователь время-напряжение 7, в качестве которого можно использовать инте- 45 грирующую цепочку или интегратор, выполненный на операционном усилителе. С выхода преобразователя время-напряжение 7 постоянное напряжение, пропорциональное изменению времени прохождения ультразвуковых колебаний через жидкость, поступает на одну из клемм измерительного прибора 8 С термочувствительного элемента 11, в качестве которого можно использовать термопару, р- п переход диода или транзистора термосопротивление, снимается напряжение, пропорциональное температуре, и подается на другой вход каскада автоматической регулировки чувствительности и на вход функционального преобразователя 10. Функциональный преобразователь может состоять из операционного усилителя с нелинейной обратной связью, в качестве которой можно использовать пороговое устройство с регулировками уровней отпирания или запирания и коэффициента передачи, а также диод с регулировкой коэффициента передачи. Тогда коэффициент передачи функционального преобразователя определяется коэффициентом передачи нелинейного элемента, стоящего в цепи обратной связи. Регулируя степень нелинейности цепи обратной связи, получают на выходе функционального преобразователя требующуюся зависимость напряжения от температуры. Полученное напряжение подается на другую клемму измepитeльного прибора. Пусть, например, температура жидкости увеличивается при неизменном давлении. Тогда скорость ультразвука в жидкости уменьшается, время прохождения импульса от генератора до усилителя увеличивается, длительность импульса на выходе схемы сравнения уменьшается и напряжение на выходе преобразователя время-напряжение также уменьшается. Одновременно в каскаде автоматической регулировки чувствительности происходит уменьшение амплитуды импульсов с ростом температуры. Регулируя величину обратной связи, получают на выходе функционального преобразователя напряжение, уменьшающееся с ростом температуры в соответствии с уменьшением напряжения на выходе преобразователя время-напряжение. В этом случае показания прибора не зависят от температуры жидкости. Теперь пусть увеличивается давление в жидкости при неггаменной температуре. С ростом давления увеличивается скорость ультразвука в жидкости, увеличивается длительность импульса на выходе схемы сравнения и увеличивается напряжение на выходе преобразователя время-напряжение. Напряжение на выходе функционального преобразователя оста- ется неизменным. Измерительный прибор регистрирует напряжение, пропорциональное давлению. Таким образом, измерительный прибор регистрирует изменение давления и его показания не зависят от температуры жидкости. Формула изобретения Ультразвуковой бесконтактшлй измеритель давления, включающий электроакустически последовательно соединенные генератор импульсов, излучатель, приемник ультразвуковых колебаний и усилитель, схему сравнения, один из входов которой соединен с выходом

усилителя, каскад задержки, подключенный между другим входом схемы сравнения и генератором импульсов, преобразователь времянапряжение и подключенный к его выходу измерительный прибор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне текотератур контролируемой среды, он снабжен каскадом автоматической регулировки чувствительности, подключенным между выходом схемы сра&нения и входом преобразователя время-напряжение, функциональным преобразователем.

соединенным выходом со вторым входом измерительного прибора, и термочувствительным элементом, подключенным ко входу функционального преобразователя и ко второму входу каскада автоматической регулировки чувствительности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США № 3504546, кл. 73-388, 07.04.70.

2.Авторское свидетельство № 308299. МКл. G 01 L 11/00,21.11.69.