Цифровой компенсационный ультразвуковой расходомер Советский патент 1977 года по МПК G01F1/66 

а

Изобретение отноеится к области измерения расхода при помощи ультразвука и может быть примеиепо в нефтяной промышленности.

Известны ультразвуковые расходомеры, содержащие преобразователи, дискриминаторы, аналого-цифровые преобразователи, блоки управления и реверсивный счетчик 1. Однако они не обеспечивают высокой точности измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой расходомер, содержащий задающий генератор, соединенный с иьезоизлучателем, приемниКи, овязаиные через усилитель и схему 2И-ИЛИ с одним из входов временного дискриминатора, второй вход которого связан с задающим генератором, а выход с аналогоцифровым преобразователем временных интервалов, соединенным с реверсивным счетчиком и блоком цифровой индикации, и блок управления, иервые два выхода которого подключены к шинам разрешения схемы 2И- ИЛИ 2.

Эти расходомеры имеют большую погрешность измерения.

Для повышения точиости измерений предлагаемый расходомер снабжен блоком деления и схемой И, один вход которой соединен с задаюпи1м генератором, а выход через аналого-цифровой преобразователь временных интервалов и дополнительный счетчик, включенный параллельно реверсивному счетчику,- с блоком деления, шина сброса которого вместе с шинами сброса реверсивного и дополнительного счетчиков соединена с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к шинам разрешения схемы И и дополнительного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема описываемого ультразвукового расходомера, содержащего генератор 1, передающие пьезопреобразователи 2 и 3, приемные преобразователи 4, 5, усилители 6, 7, схему 2И-ИЛИ 8, временной дискриминатор 9, аналого-цифровой преобразователь 10 временного интервала, схему И 11, счетчик 12, реверсивный счетчик 13, блок 14 деления, блок 15 цифровой индикации, блок 16 управления.

Ультразвуковые сигналы от задающего генератора 1 излучаются нередающими пьезопреобразователями 2 и 3 и воспринимаются с временным сдвигом, определяемым расходом среды, приемными пьезопреобразователями 4 и 5, усиливаются усилителями 6 и 7 и через схему 2И-ИЛИ 8 поступают на один из входов временного дискриминатора 9. Временной дискриминатор 9 отпирается импульсами с генератора 1 и запирается сигналами, приходящими со схемы 2И ИЛИ 8, которая открывается по приходе импульсов разрешепия с первых двух выходов блока 16 управления. Аналого-цифровой преобразователь временного интервала преобразует поступающие на его вход временные интервалы в кодовый вид. По поступлении импульса разрешения с nepiBoro выхода блока 16 уиравления в реверсивном счетчике 13 записывается код, онределяемый выражением .- +-) Л, Z. А. ,. ,(1) tiL где /1 - время прохождения ультразвуковой волны между передающим пьезопреобразователем 2 и приемным пьезопреобразователем 5; /Ci - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя 10; С - скорость ультразвуковой волны в У - скорость среды; а - угол между осью трубопровода и направлением излучения ультразвуковой волны; L - расстояние между приемопередающими пьезоэлементами. По приходе такта со второго выхода блока управления 16 реверсивный счетчик 13 переводится в режим вычитания и из его содержимого вычитается код Л СЛ/ .- - уcos а 1 п где tz - время прохождения ультразвуковой волны между передающим пьезопреобразователем 3 и приемным пьезопреобразователем 4. Тогда в реверсивном счетчике 13 запомнитN, N,-N, .(3) По Приходе импульса разрещения с третьего выхода блока управления 16 на вход аналого-цифрового преобразователя 10 через схему И 11 поступает эталонная длительность с задающего генератора 1 и полученный результат фиксируется в счетчике 12. /V. A:4.,(4) где /эт - эталонная длительно.сть. При приходе разрешающего импульса с четвертого выхода блока 16 управления результат реверсивного счетчика 13 делится в блоке 14 на результат, фиксированный в счетчике 12, и выводится на блок 15 цифровой индикации. - (5) cos a Разрешение со следующего выхода блока 16 управления осуп1,ествляет сброс на нуль содержимое счетчиков 12 и 13 и блока 14 деления и таким образом нодготавливает очередное измерение. Как видно из выражения (5), в выходном результате измерения отсутствуют коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя 10 и скорость ультразвуковой волны в среде, благодаря чему повышается точность измерения расхода. Формула изобретения Цифровой компенсационный ультразвуковой расходомер, содержащий задающий генератор, соединенный с пьезоизлучателем, пьезоприемники, связанные через усилители и схему 2И-ИЛИ с одним из входов временного дискриминатора, второй вход которого связан с задающим генератором, а выход с аналого-цифровым преобразователем временных интервалов, соединенным с реверсивным счетчиком и блоком цифровой индикации, и блок управления, первые два выхода которого подключены к шинам разрешения схемы 2И- ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен блоком деления и схемой И, один вход которой соединен с задающим генератором, а выход через аналого-цифровой преобразователь временных интервалов и дополнительный счетчик, включенный параллельно реверсивному счетчику,- с блоком деления, щина сброса которого вместе с щинами сброса реверсивного и дополнительного счетчиков соединена с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к щинам разрещения схемы И и дополнительного .счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.«Автоматизация и телемеханизация нефтяной и химической промышленности, РНТС ВНИИОЭНГ № 5, 1975, с. 76-89. 2.Авторское свидетельство СССР № 127077, кл. G 01F 1/66, 1974.