Ультразвуковое устройство для автоматического измерения скорости потока Советский патент 1978 года по МПК G01P5/24 G01F1/66 

М1Ы объединены и подключены к выходу одновибратора, два сумматора, первые входы которых подключены к выходам фазометров, вторые - к выходам соответствующих схем И, а выходы суммато ров подключены к входам интеграторов На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 амплитудо-частотная Характеристика,, где кривая I соответствует измерению против потока, а кривая П - по поток t - расстояния между датчиками; на фиг. 3 - эпюры напряжений, поясняющи работу устройства. Устройство содержит измерительный акустический преобразователь 1 с д мя датчиками П1 и П2; генератор 2, модуляторы 3, 4; фазометры 5, б; реле 7, 8; коммутатор 9; регистрирующи прибор 10, интегратор ,11, одновибратор 12, сумматоры 13, 14, схемы И 15 16. Каждый из каналов измерения состо из модулятора 3, 4, фазометра 5, б, реле-7, 8, сумматора 13, 14, схемы И 15, 16. Выход интегратора 11 соединен с входом перестройки частоты генератора 2. Выход генератора 2 соединен с измерительным входом регистрирующего прибора 10 и с входами модуляторов 3, 4 и фазометров 5, 6. В каждом канале выход модуляторов 3, 4 соединен с соответствующим датчиком П1, П2 ., измерительно-акустического преобразователя 1 и со вто рым входом фазометра 5, 6 другого канала. Выход фазометров 5, 6 соединен с реле 7, 8 и с первым входом сумматора 13, 14. Выходы реле 7 и реле 8 соединены с входами коммутатора 9, первый выход которого подключен к управляющим входам модулятора 3, фаз метра 5 и схемы И 15 одноЛ) канала, а второй - к у правляющим входам моду лятора 4, фазометра 6 и схемы И 16 другого. Первый (второй) выход коммутатора 9 подключен через последовательно соединенные схему И и сумматор 13, 1 к соответствунлцему входу интегратора 11. Третий Выход коммутатора 9 подключен к управляющему входу регис рирующего прибора 10 и к одновибрато ру 12. Выход одновибратора 12 подклю чен к вторым входам схем И 15, 16. .Устройство работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии вк чвн канал измерения по потоку. При этом выходной сигнал U, , (фиг. 3 д) положительной полярности с кс виутато ра 9 открывает модулятор 3 и фазометр 5. Напряжение на выходе одновиОратора 12 в исходном состоянии имее положительную полярность (фиг. 3 в). Этот сигнал подается одновременно на обе схемы И 15, 16 и открывает их. При этом напряжение Uj проходит. через схему И 15 на сумматор 13. Сигнал на выходе сумматора 13 равен алгеб аической сумме выходных напряжений Ц фазометра 5 и U коммутатора 9. . . Для обеспечения работрспособности Устройства необходимо, чтобы выполнялось следующее неравенство: ..J гдеиф д.- максимальное напряжение на выходе фазометра 5, 6 (фиг. 2). Выходное напряжение сумматора 13 подается на первый вход интегратора 11. При выполнении указанного неравенства на выходе интегратора 11 формируется монотонно-спадающее напряжение (фиг. 3 ё), которое, воздействуя на вход перестройки частоты reHepaTojSa 2, плавно уменьшает его частоту. При изменении частоты генератора 2 от значения J до..{ . выходное найряжэние фазометра 5iпримет нулевое значение К раз, где К - целое число (фиг. 2, кривая П). Реле 7 формирует короткие прАмоугольные импульсы (фиг. 2), приблизительно соответствукяцие нулевым значениям выходного напряжения фазо метра 5. Эти импульсы поступают на коммутатор 9, который открывает регистрирующий прибор 10 для измерения частоты.генератора 2 в моменты времейи, соответствукидие первому и к-му импульсам на выходе реле 7. Причем частота f генератора 2, соответствуклцая первоМу импульсу, увеличивает показания регистрирующего прибора 10, а К-ому - уменьшает. На выходе регистрирующего npif6opa 10 фиксируется разность частот f Л i которая пропорциональна скорости распространения ультразвука С от одного датчика П1 к другому П2 , где CQ- скорость ультразвука в среде;V- скорость потока. Сигналы коммутатора 9 одновременно запускают регистрирующий прибор 10 и одновибратор 12, которые формируют отрицательные импульсы напряжения Ное длительностью t , равной времени измерения частоты регистрирукадим приборсщ 10 (фиг. 3 в) . Эти импульсы подаются на обе схемы и 15, 16 и закрывают их на время Г, При этом выходное напряжение ХТц коммутатора 9 не поступает на сумматоры 13 и 14. Выходное напряжение фазометра, равное в начальный момент времени порогу срабатывания реле дТТр поступает на васод интегратора 11 через сосЛветствую щий сумматор. Под действием этого сигвгша интегратор 11 подстраивает частоту - генератора 2 на величину &-j (фиг. 2). Таким образом, компенсируетЬя ошибка д t обусловленная порогом срабатывания реле течение времени V иа вход интегратора 11 поступает вьйсслной сигнал фазометра Иф , близкий к нулю. Поэтому выходное напряжение интегратора 11 сохраняет постоянное значение на время 6 каждый раз после действия первого и К-го импульсов реле 7, 8 (фиг. 3) Следовательно, за время измерения регистрирующим прибором 10 частота г.енератора 2 ие изменяет своего значения, что повышает точность определения скорости потока. Через время С после воздействия К-го импульса с выхода реле 7 коммутатор 9 открывает модулятор 4 и фазометр 6, т.е. подклкпается каиал измерения против потока. При этом выходное напряжемие с коммутатора 9 UK(Фиг. 3 г цодаетея через схему И 16 и суьвлатор 1 на другой вход интегратора 11. На его выходе формируется монотонно-возрастакц ее напряжение, которое плавно увеличивает частоту генератора 2. На выходе реле 8 (фиг. 3 а) возникают импульоы, соответствупцие нулевьви значениям выходного сигнгьпа фазометра 6. Регистрирующий прибор 10 измеряет частоту fj и J (фиг, 2, кривая 1) генератора. Частота f увеличивает показания регистрирующего прибора, а

01. f частота j уменьшает. При этом на выходе регистрирующего прибора 10 фиксируется разность скоростей ультразвука по потоку и против потока, т.е. измеряемая скорость потока V. Коммутатор 9 через время Т после воздействия К-го импульса с выхода реле 8 подключает канал измерения по потоку, т.е. открывает модулятор 3, фазометр 5 и схему И 15. Устройство возвращается в исходное состояние,и цикл измерения вновь повторяется. Формула изобретения Ультразвуковое устройство для автоматического измерения скорости потока по авт.св. 546818, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, устройство снабжено одновибратором, вход которого соединен с третьим выходом коммутатора, двумя схвмс1ми И, первые входы которых подключены к управляющим входам фазометров, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора, двумя сумматоpetMU; первые входы которых подключены к выходам фазометров, а вторые - к выходам соответствующих схем И, выходы сумматоров подключены к входам интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР 546818, кл. G- 01 Р 5/00, 24.03.1976.

.. f7 . „Т; f .. ..V . у, :; , : % ; .

Чч т/й ЛУ/Л Ж7 Vuiy YV W

i

l IHII

ППППГППГиР

1

I .-I

1

1

. t.i

liJJ

nm

-t

r