Ультразвуковой жидкостный расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/66 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ РАСХОДОМЕР На фиг.1 схематически изображен предлагаемый ультразвуковой расходо мер; на фиг.2 - осциллограммы входных и выходных сигналов оптимальных фильтров сжатия частотно-модулированных импульсов с нарастающей частотой; на фиг.З - осциллограммы вход ных и выходных сигналов оптимальных фильтров сжатия частотно-модулированных импульсов с убывающей частотой; на фиг.4 - схематическая картина прохождения импульсов в электронно-акустических каналах ультразвукового расходомера. Ультразвуковой расходомер жидкости включает два генератора импульсов 1 и 2, два излучающих элект роакустических преобразователя 3 и 4, два приемных электроакустических преобразователя 5 и б, подключенные через усилители-ограничители 7 и 8 к блоку 9 вьщеления разностной частоты и измерителю частоты 10, а так четыре оптимальных фильтра 11-14 сжатия импульсов с линейно нарастаю щим законом частотной модуляции и четыре оптимальных фильтра 15-18 сжатия импульсов с линейно убывающим законом частотной модуляции,вкл ченные в цепи излучающих и приемны электроакустических преобразователе Сущность оптимальной фильтрации час тотно-модулированных импульсов свод ся к сокращению длительности импуль сов в гп раз при одновременном увели чении амплитуды сигнала в -VTn раз т где № ; При подаче на вход фильтра часто но модулированного сигнала с нарастающей частотой длительностью амплитудой DO (фиг.2, кривая 19) на выходе фильтра формируется импульс напряжения длительностью Т„,,„и ампли . тудой и о (фиг.2, кривая Для современных фильтров величина -- достигает К отношения10 . Таким образом осуществляется сжатие входного сигнала. При по даче на вход фильтра короткого импульса длительностью амплитудой Ugbm фиг.2, кривая 21) на выхо де фильтра формируется частотномодулированный импульс с убывающей частотой длительностью TBX и амплит дой 1 и (фиг.2, т, вхкривая 22). При подаче на вход филь ра частотно-модулированного сигнала с убывающей частотой длительностью TB и амплитудой ивх.(Фиг.2, кривая 23) на выходе фильтра сигнал рас54сыпается (фиг.2, кривая 24), Амплитуда рассыпанного сигнала Аналогичным образом работает фильтр для сжатия частотно-модулированных сигналов с линейно убывающей частотой ( фиг.З, кривая 25-30). При измерении расхода жидкости импульс от генератора 1 поступает на вход фильтра 11 для сжатия импульсов с линейно нарастающим законом частотной модуляции (фиг.4, кривая 31), где преобразуется в частотномодулированный импульс (фиг.4, кривая 32), через излучающий преобразователь 3 проходит на приемный преобразователь б. При этом, пройдя через измеряемую среду, сдвигается во времени на величину Т (фиг.4, кривая 33), поступает на фильтр для сжатия импульсов с линейно убывающим законом частотной модуляции 14, где -рассыпается, и аналогичный фильтр 17, где вновь преобразуется в импульс (фиг.4, кривая 34). Рассыпанный сигнал не проходит через усилитель-ограничитель 8, и генератор 1 не возбуждается. С фильтра 17 импульс поступает на вход фильтра 15 для сжатия импульсов с линейно убывающим законом частотной модуляции, где преобразуется в частотно-модулированный сигнал (фиг.4, кривая 35), затем вновь поступает на излучающий преобразователь 3, проходит через измеряемуй среду, где вторично cлвигaeJ:ся во времени на величину Т о (фиг.4, кривая 36), приемный преобразователь б, поступает на входы фильтра 17, рассыпается, и фильтра 14, где преобразуется в импульс (фиг.4, где кривая 37). Импульс,пройдя через усилитель - ограничитель 8, запускает генератор 1. Аналогичным образом работает вторая часть схемы, в которой направление распространения звука не совпадает с течением измеряемой среды. В блоке 9 производится сравнение частот следования импульсов. Вьаделенная разность, характеризующая величину расхода жидкости, измеряется измерителем 10 частоты. Таким образом, предложенная схема обеспечивает двукратное прохождение импульса через измеряемую среду и удвоение времени задержки Т при однократном запуске генератора и прохождения импульсов усилителя-ограничителя , что повышает стабильность времени формирования и запаздывания импульсов в схеме прибора. В предлагаемом ультразвуковом расходомере жидкости уменьшается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностью времен формирования и запаздывания импульсов в электронн акустических каналах расходомера. В результате снижается основная погрешность измерения и расширяется диапазон измерения расхода жидкости что расширяет область применения ра ходомеров и устраняет необходимость использования ряда расходомеров, имеющих диапазон измерения, близкий к диапазону описываемого расходомер ПовьЕпение точности измерения рас хода жидкости в ряде технологически процессов значительно улучшает качество конечного продукта; при тран портировке ценных продуктов (нефти, кислот и т.п.) повышение точности измерения расхода позволяет правиль ней вести расчет мезкду потребителям и поставщиками. Формула изобретения Ультразвуковой жидкостный расходомер, содержащий два излучающих и два приемных электроакустических преобразователя, два генератора импульсов, два усилителя-ограничителя , подключенных к выходам соответствующих генераторов импульсов, блок выделения разностной частоты, подключенный к выходам усилителейограничителей, и измеритель частоты подключенный к блоку выделения разностной частоты, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены четыре оптимальных фильтра сжатия импульсов с линейно нарастающим законом частотной модуляции, при этом первый фильтр включен между первым генератором импульсов и первым излучающим преобразователем, второй между вторым генератором импульсов и вторым излучающим преобразователем, третий - между первым приемным преобразователем и первым усилителемограничителем, четвертый - между вторым приемным преобразователем и вторым усилителем-ограничителем, и четыре оптимальных фильтра сжатия импульсов с линейно убывающим законом частотной модуляции, при этом первый и второй фильтры последовательно включены между первым излучающим и первым приемным преобразователями, а третий и четвертый последовательно включены между вторым излучающим и вторым приемным преобразователями . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая аппаратура. М-Л, Госэнергоиздат, 1961, с.233. 2.Патент США № 3020759, кл. 73-67, 1968. 3.Биргер Г.И., Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры. М., Энергия, 1964. с.67.

iH/v :/

/it 23

.««

w&

jE