Одноканальный ультразвуковой расходомер Советский патент 1977 года по МПК G01F1/00 

1

Изобретение относится к измерителям расхода веществ и может быть использовано при конструировании точных расходомеров.

Известны одноканальные ультразвуковые расходомеры, построенные по фазовой импульсно-временной или частотно-импульсной схемам. Последние имеют наибольшую точность измерения среди одноканальных ультразвуковых расходомеров.

Известен также одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий две схемы синхрокольца, каждая из которых содержит генератор, а также последовательно соединенные усилитель и фop fиp9вaтель, подключенные к преобразователю, ичастотомер соединенный с одним из выходов триггера счета. Недостатком такого расходомера является наличие погрешности, обусловленной различием величины отно сительио о сдвига во времени последовательности импульсов, осущесгвляемого тя каждой схемы синхрокольца различными ошювнбраторами.

Цель изобретения - повышеш1е точности измерений. Это достигается тем, что в каждой схеме синхрокольца расходомер содержит схему запрета и четыре схемы совпадения, а также общие для двух схем синхрокольца одновибрагор и триггер сдвига, триггер 11:1111 авлсний, две- схемы совпадения, два

,;четчика и два индикатора, соединенные таким образом, что входы одновибратора подключены к выходам двух схем совпаде1шя, вход каждой из которых соединен с разными выходами триггера счета, выходом соответствующего формирователя и выходом триггера сдвига, выход одновибратора соединен с одним из входов триггера сдвига и через схемы совпадения соответственно со входами генераторов, другие входы каждой из этих схем совпадения соединены с разными входами триггера счета, вход каждой схемы запрета соединен с выходом соответствующей схемы совпадения, один вход каждой из которых соединен с выходом триггера сдвига, а другой - с соответствующим выходом триггера счета, другой вход триггера сдвига запараллелен со входом триггера счета, эти входы соединены с выходами двух схем совпадения, другие выходы которых соединены с разными входами григгера направлений, а входы -- с выходом генератора одной и формирователя другой схемы синхрокольца, другой выход триггера счета соединен со входа.1и двух схем совпадения, к выходам каждой их которых подключены счетчлк и индикатор, а Лругие входы этих схем совпадения соединены с разными выходами григгс 1а нанравлошй. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого расходомера. Расходомер состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэлементами 2 и 3, усилителей импульсов 4 и S, формирователей 6 и 7, схем запрета 8 и 9, генераторов 10 и 11, схем совпадения (логических схем И) 12-21, триггера счета 22, частотомера 23 „ счетчиков импульсов 24 и 25, одновибратора 26, триггера сдвига 27, индикаторов 28 и 29 и триггера направлений 30. Расходомер работает следую1щм образом. Импульс с генератора 10 поступает на пьезозлемент 2. Пьезоэлемент 2 излучает ультразвуковой импульс против потока под углом а к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую среду, ультразвуковой импульс поступает на пьезозлемент 3. Принятый пьезоэлементом 3 импульс усиливается усилителем импульсов 4, формируется формнрователем 6 в прямоугольный импульс длительностью Тф . Передним фронтом импульса формирователя 6 через схему запрета 8 запускается генератор 10. Далее процесс повторяется. Триггер сдвига 27 находится в таком состоянии, котором на выходах схем совпадений 12 и 13 отсутствуют сиг-j налы. Частота .следования импульсов генератора 10 выражается 51-п ot (C.-V сово(.) где TI - период следования импульсов генератора 10; D- внутренний диаметр акустического преобразователя;V- скорость потока; С - скорость ультразвука в измеряемой среде. Импульс с генератора 11 поступает на пьезоэлемент 3. Пьезоэлемент 3 излучает ультразвуковой импульс по потоку под углом а к оси преобразователя. Принятый пьезоэлементом 2 импульс усиливается усилителем 5, формируется формирователем 7 в прямоугольный импульс длительностью Г . Передним фронтом импульса формирователя 7 через запрета 9 запускается генератор П. Далее процесс повторяется. Триггер сдвига 27 находится в таком состоянии, при котором на выходах схем совпадений 19 и 20 отсутствуют сигналы. Частота следования импульсов генератора 11 выражаетсяISinoL C -V-CoSol) .. , где Т 2 - период следовагая импульсов генератора 11. Раз носгьчастот Д f f j,-. (si-n 2о(,/D)-V пропорциональна (3) скорости потока, а значит расходу. При совпадении во времени импульса генератора 10 (или И) с импульсом формирователя 7 (или 16) на выходе схемы совпадения 17 (или 15) образуется нмпульс, который перебрасывает работающий в счетном режиме триггер счета 22, работающие в установочном режиме триггер сдвига 27 и триггер направлений 30. При зтом триггер 27 перебрасывается в такое состояние, при котором в зависимости от состояния триггера счета 22 на выходе схемы совпадения 13 (или 20) образуется сигнал, закрьшающнй схему запрета В (или 9), а схема совпадения 12 (или 19) пропускает сигнал формирователя 6 (или 7) на вход одновибратора 26. Задним фронтом импульса одновнбратора 26, имеющего длительность С , возвращается в исходное положение триггер сдвига 27, запускается через схему совпадения 14 (или 21) генератор 10 (или И). I Период следования импульсов триггера счета 22, определяемый моментами совпадений импульсов генератора 10 (или 11) с импульсами формирователя 7 (или 6), может быть выражен (т1-ОТз + Т, где п - количество полных периодов Tj . TI (или Т, TI ) за период Т. Из выражения (4) следует 1+ГД Поскольку ,то Т л i (6). Частота F следования импульсов триггера счета 22, пропорцион альная расходу, измеряется частотомером 23. При измерении прямого (или обратного) направления потока образующиеся на выходе схемы совпадения 15 (или 17) импульсы .устанавливают триггер направлений 30 в положении, при котором нмпульсы триггера счета 22 через схему совпадения 16 (или 18) поступают на индикатор 28 прямого (или 29 обратного) направления потока, а также на счетчик импульсов 24 (или 25). Измеряемое счетчиком импульсов 24 (или 25) число К «i;/Т импульсов триггера счета 22 пропорциональна количеству жидкости, протекшей через преобразователь 1 за время t в прямом (или обратном) направлении. Формула изобретения Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий две схемы синхрокольца, каждая из которых содержит генератор, а также последоваельно соединенные усилитель и формирователь, одключенные к преобразователю, и частотомер, оединенный с одним из выходов триггера счета, тличающийся тем, что, с целью повышения очности измерений, в каждой схеме синхрокольца асходомер содержит схему запрета и четыре схемы