Ультразвуковой расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/66 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР торого через блок управления 5 подключен к входу ультразвукового генератора б, и индикатор 7, вход которого соединен с выходом ультразвук вого генератора б. Расходомер содержит также блок проверки 8 динамического диапазона, в состав которого вхо дят последовательно соединенные зада чик 9 режима проверки, низкочастотны генератор 10 и делитель 11. В состав расходомера входят блок синхронизаци 12, блок модуляции-демодуляции, содер жащий МОДУЛЯТОР 13 и демодулятор 14, фазовый дискри; инатор 15 и пороговое устройство 16. Вибраторы 1 и 2 закре лены на трубопроводе 17, в котором измеряется скорость потока жидкости 18. Входы фазового детектора 4 соеди нены через переключающий блок 3 с вибраторами 1 и 2. Выход модулятора 13 через переключающий блок 3 соединен с одним из вибраторов 1 -или 2. Один выход ультразвукового генератора б. соединен с входом блока синхронизации 12 через делитель 11.Один из входов модулятора 13 соединен со вторым выходом ультразвукового генератора 6 а другой вход - с выходом блока синхронизации 12 частоты и с одним входом фазового дискриминатора 15. Второй вход фазового дискриминатора 15 через демодулятор 14 и переключающий блок 3 подключен к одному из виб раторов 1 или 2, настроенному на прием ультразвуковых колебаний. Выход фазового дискриминатора 15 соединен через пороговое устройство 16 с суммирующим входом блока управления 5. Устройство работает следующим образом. Переключающий блок 3 соединяет ультразвуковой генератор 6 с вибрато ром 1, а фазовый детектор 4 - с вибратором 2. При прохождении колебаний от излучающего вибратора 1 до приемного вибратора 2 последние запаздывают, поэтому на входы фазового детектора 4 приходят сдвинутые по фазе Нсэпряжения ультразвуковой частоты На выходе фазового детектора 4 появляется напряжение, зависящее от разности фаз входных сигналов. С помощью блока управления 5 это напряжение изменяет частоту ультразвукового генератора б до тех пор, пока выходное напряжение фазового детектора 4 не станет равным заданной величине. В следующий такт работы переключающего устройства 3 ультразвуковой генератор б соединяется с вибратором 2, поэтому направление акустических колебаний противоположно вектору скорости потока. При этом запаздывание сигнала имеет меньшую величину, поэтому частота ультразвукового генератора б уменьшается до тех пор, пока разност фаз на выходе фазового детектора 4 не станет равной заданной величине. Аналогичным образом работает и второй контур регулирования на частот модуляции. Модуляция колебаний осуществляется с помощью модулятора 13 и блока синхронизации 12, демодуляция - демодулятором 14. Пороговое устройство 16 подключает фазовый дискриминатор 15 к блоку управления 5 в случае,если фазовое соотношение сигналов на входе фазового дискриминатора 15 превышает заданное значение. Для расширения полосы захвата в схему введен блок 8, который периодически устанавливает минимальную частоту модуляции Ffnif, в соответствии с требуемым диапазоном измерения, а затем переходит к более высокой (максимальной) частоте модуляЭтот переход может осуществляться скачком или плавным изменением частоты модуляции от минимального до максимального значения. Максимальная частота модуляции определяется зоной захвата фазового детектора 4. Блок 8 производит периодическую проверку диапазона работы фазового детектора 4 при плавном изменении частоты модуляции. Временные диаграммы его работы показаны на фиг. 2. При этом период импульсов задатчика 9 режима проверки определяет промежуток времени между двумя последовательными проверками (см. фиг. 2 а ). Импульсы задатчика 9 поступают на вход низкочастотного генератора Ю, являющегося, например, ждущим генератором пилообразного напряжения.Длительность пилообразного напряжения (см. фиг. 2 б) на выходе низкочастотного генератора 10 существенно меньше периода следования входных импульсов и определяется временем вхождения в синхронизм измерительного контура расходомера, т.е. его быстродействием. Пилообразное напряжение (фиг. 2 (Г ) низкочастотного генератора 10 поступает на делитель 11 по входу изменения его коэффициента деления. Делитель 11 может быть реализован при использовании двоичного счетчика и соответствующего полосового фильтра. Перестройка коэффициента деления счетчика обеспечивается коммутацией обратных связей. На высокочастотный вход делителя подается сигнал от ультразвукового генератора 6. Изменение частоты выходного сигнала делителя 11 пРИ подаче на управляющий вход пилообразного напряжения (фиг. 2 б) показано на фиг. 2 в. Выходной сигнал делителя 11 фиг. 2 в изменяется в соответствии с изменением пилообразного напряжения фиг. 26 в пределах от минимальной частоты модудо максимальной ляции F Выходной сигнал делителя 11 поступает в блок 12 синхронизации, где он синхронизируется по фазе с частотой ультразвукового генератора 6. Далее работа схемы происходит обычным образом. При низкой частоте F П f - исходит захват рабочей точки измери теля, т.е. установка правильного зн чения числа волн между вибраторами 1 и 2. Постепенное повышение частот модуляции до не вызывает изм нения числа волн между вибраторами и 2, если быстродействие контура до таточно велико, т.е. если он не выходит из режима захвата. Блок 8 может также вырабатывать одиночные импульсы при ручной установке режима захвата, либо при работе по заданной программе для проверки работоспособности расходомера после переходного процесса, вызванн го изменением параметров потока. Использование данного изобретени позволяет существенно упрощать систему регулирования при сохранении р ширенного диапазона измерения расхо да жидкости за счет исключения дополнительных контуров грубого отсчета. При работе на частоте модуляции предложенный расходомер позволяет ис пользовать контур точного отсчета как в режиме измерения, так и в режи ме захвата требуемой частоты. Формула изобретения Ультразвуковой расходомер, содержащий акустический преобразователь 54 с двумя вибраторами, к которым через переключающий блок подключена цепь из последовательно соединенных демодулятора, фазового дискриминатора, порогового устройства, блока управления частотой, ультразвукового генератора и модулятора, к одному входу которого подключен блок синхронизации, а к другому входу - индикатор и Фазовый детектор, вход которого соединен с переключающим блоком, а выход - с блоком управления частотой, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения динамического диапазона, он снабжен блоком проверки динамического диапазона фазового детектора, содержащим последовательно соединенные делитель с управляемым козффициентом деления частоты, низкочастотный генератор и задатчик режима проверки, причем делитель включен между выходом ультразвукового генератора и управляющим входом блока синхронизации . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бригер Г.И, и др. Ультразвукоые р асходомеры, М., Мет аллур ги я , 1964, с. 307. 2.Заявка № 2130410/10, л. G 01 F 1/66, по которой принято ешение о выдаче авторского свидетельтва.

F.rn

man