Одноканальный ультразвуковой расходомер Советский патент 1976 года по МПК G01F1/00 

(54) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР му входу индикатора, а выход другой - ко второму входу индикатора и ко второму вх ду счетчика. На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений. Одноканальный ультразвуковой расходомер содержит две схемы сикхрокольца, под ключенные к акустическому преобразователю 1 с двумя пъезоэлементами 2 и 3. Каждая схема синхрокольца включает последовател но соединенные усилитель 4(4 ), форми -; . . . -X , рователь 5 (5 ), схему совпадения 6 (6 2 ) и генератор 7 (72). Между выходом формирователя 5 (5 ) и генератора 7 (7, ) включена другая схема совпадения 8 (S) и одновибратор 9 (Эд) .Ко вторым входам схем с овпадения 6 и 8 {Q 2 и82,) подключены выходы триггера 10 (10 ), входы которого подключены к выходу генератора 7 (7 ) и к одному из выходов триггера счета 11, общего для двух схем синхрокольца. Выходы триггера счета 11 подключены также ко входам частотомера 12, счетчика 13, а вход его - к выходам двух схем совпадения 14 и 15, входы которых соединены с выходами формирователя 5 (5) соответствующей схемы синхрокольца и с выходом генератора 7, ( ) противоположной схемы синхрокольца. Выход одной из схем совпадения 14 подключен к одному входу индикатора 16, а выход другой 15к другому входу индикатора 16 и ко второму входу счетчика 13. Устройство работает следующим образом. Импульс с генератора 7 (72) (фиг.2й или If поступает на пьезоэлемент 3, Пьезо элемент 3 излучает ультразвуковой импульс по потоку под углом сС к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс поступает на пьезоэлемент 2. Принятый пьезоэлементом 2 импульс усиливается усилителем 4 (4 . ), формируется формирователем 5 (52) в прямоугольный импульс (фиг. 2 (Г или д ) длительностью . Передним фронтом импульса формирователя 5 (5) через схему совпадения 6, (б.) запускается генератор t I-7 (7 ). Далее процесс повторяется. Триг .-J - Г- гер 10 (10) находится в таком состо1U . (Ю-) находится в такпм гпптпянии, при котором схема совпадения 6 (62.) пропускает, а схема 8 (8 ) не пропускает импульс формирователя 5 (52) Частота следования импульсов генерато ра 7 выражается по формуле Н Si-noL(C Y-Co4ot) «,--D а частота следования генератора 7„ формуле г L Sino(.(C-V-Co6o6) где Т период следования импульсов генератора 7 ; Т - период следования импульсов генератора 7, ; Э - внутренний диаметр акустического преобразователя-«V-K.., - скорость потока; С - скорость ультразвука в измеряемой среде. Разность частот Af f -f lIIL2oL., пропорциональна скорости потока, а значит расходу. При совпадении во время импульса гене ратора 7 с импульсом формирователя 52 на выходе схемы совпадения 15 образуется импульс, перебрасывающий триггер счета 11, работающий в счетном режиме, в другое состояние (фиг. 2 Ж }. Импульсом триггера счета 11 перебрасывается триггер 10 (102) в состояние, при котором схема совпадения 8 2 сможет пропустить, а схема 6 (6) не пропустит импульс формирователя 5 (5). Передним фронтом импульса формирователя 5 (5 ) через схему совпадения 8 (82) запускается одновибратор 9 2 (фиг. 2 -6 или 2 е ). Задним фронтом импульса одновибра тора 9 (92) запускается генератор 7 (, Длительность импульса одновибратора 9 (9) выбирается из условия Импульсом генератора 7 (7) триггер 10 (1О) возвращается в исходное положение. При измерении обратного потока в момент совпадения во времени импульса генератора 7 2 с импульсом формирователя 5 на выходе схемы совпадения 14 образуется мпульс, перебрасывающий триггер счета 11. Период импульсов триггера счета 11, .н импульсов триггеоа гчотя 11 , еделяемый моментамисовпадений , л, т., -, / , амении импуль v.i.i«i ijvuIJVibОВ генератора 7 (72,) с импульсами форирователя 5 j (5 ), выражен формулой Т - (.Т, где И - количество полных периодов {или Tj Т ) за период Т После несложных преобразований получают5 r - iПоскольку Д i -Т « , Частота Т следования импульсов триггера счета 11, пропорциональная расходу, измеряется частотомером 12. Число 1 -импульсов триггера сче та 11, пропорциональное количеству жидко ти, протекшей через преобразователь 1 за время i , измеряется счетчиком импульсов 13. Для реверсирования измеряемого количества жидкости при изменении направ ления потока на счетчик 13 подается сигнал со схемы совпадения 15. Индикатор 16 показывает направление движения потока в зависимости от сигнала, поступающего со схемы совпадения 14 или 15. Таким образом, расходомер позволяет измерять расход и количество протекающей жидкости с указанием направления потока. Формула изобретения Одноканальный ультразвуковой расходоме содержащий схему синхрокольца, включающую последовательно соединенные усилитель, формирователь и генератор, подключенные к акустическому преобразователю, частотомер, счетчик и индикатор, о т л и59 чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, расходомер содержит вторую схему синхрокольца, в каждой схеме синхрокольца к выходу формирователя подключены две схемы совпадения, другие входы которых соединены с выходами триггера, а выходы этих схем совпадения соединены со входом генератора; одиннепосредственно, а другой - через одновибратор, входы триггера подключены к выходу генератора и к одному из выходов триггера счета, общего для двух схем синхрокольца, выходы триггера счета подключены также ко входам частотомера и счетчика, а вход его - к выходам двух других схем совпадения, входы которых соединены с выходами формирователя соответствующей схемы синхрокольца и с выходом генератора противоположной схемы синхрокольца, выход одной из этих схем совпадения подключен к одному входу индикатора, а выход другой - ко второму входу индикатора и ко второму входу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР , № 248269 кл. G О1 F 23/05, 02. 02.68. 2.Бражников Н.И. Ультразвуковая фазометрия . М., Энергия, 1968, стр.235. 3.Авторское свидетельство СССР № 284345, кл. Q 01 F 23/00, 15.05.69.

V

Л

L-Q;

74