Ультразвуковой расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/66 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР и интегратора 8, индикатор 9, схе му совпадения 10, блок перестройки частоты 11, управляемый высокочастотный генератор 12, цифровой делитель частоты 13. Электроакустические преобразователи 1 и 2 соединены с выходами генератора импульсов 3 и со входами усилителей 4 и 5. Выходы усилителей 4 и 5 подключены к регистрирующей схеме 6 на оба входа триггера 7, выход которо го соединен с интегратором 8. Выход интегратора 8 подключен к индикатору 9. Выход одного из усилителей 4 подключен к схеме совпадения 10. Схема совпадения 10, блок перестройки частоты 11, управляемый высо кочастотный генератор 12 и цифровой делитель частоты 13 соединены последовательно. Выход делителя частоты 13 подключен ко входу синхронизации генератора импульсов 3 и к второму входу схемы совпадения 10. Выход управляемого высокочастотного генерато ра 12 соединен со вторым входом генератора импульсов 3. Устройство работает следующим образом. Синусоидальное напряжение с выход управляемого высокочастотного генератора 12 делителя в целое число раз N и преобразуется цифровым делителем частоты 13 в короткие прямоугольные импульсы, которые, воздействуя на вход синхронизации генератора импуль сов 3, вызывают его запуск. Таким образом, частота генератора 12 в N раз больше частоты генератора импуль сов 3. Генератор импульсов 3 преобра зует непрерывный сигнал генератора 1 в пачки, частота заполнения которых равна частоте генератора 12, а перио следования определяется периодом следования импульсов на выходе цифро вого делителя частоты 13. Длительнос TQ пачки определяется собственными параметрами генератора импульсо-в 3 и в процессе измерения не изменяется. Пачки импульсов одновременно излу чаются навстречу друг другу электроакустическими преобразователями 1 и Вследствие разной скорости распро странения ультразвука по потоку и против потока принятые пачки импульсов с выходов усилителей -4 и 5 приходят на триггер 7 схемы 6 со сдвигом фаз , (1) где f - частота управляемого генератора 12 высокой частоты; Б - расстояние между электроаку тическими преобраз.ователями; С - абсолютная скорость ультра звука в измеряемой среде; - скорость потока. Выходной сигнал триггера 7 в.регистрирующей схеме 6 будет иметь дли ельность, равную длительности принимаемой пачки импульсов, а амплиуду Uj , равную , (2) где постоянный коэффициент. На вход интеграторов 8 ( RC -цепи) регистрирующей схемы 6 поступает сигнал с триггера 7, имеющий форму импульсов с амплитудой U-p , длительностью TO и периодом повторения Т Поэтому выходное напряжение интегратора и 4-it-e-f Го и„--к.. (3) На схему совпадения 10 поступают сигналы с цифрового делителя частоты 13 (см. фиг. 2а) и с усилителя .4 (см. фиг, 2 б). Выходное напряжение схемы совпадения10 пропорционально временному рассогласованию сигналов (см. фиг. 2 в). Под действием этого сигнала блок перестройки частоты 11 изменяет период высокочастотных колебаний управляемого генератора 12 таким образом,чтобы скомпенсировать выходное напряжение схемы совпадения 10. Б момент компенсации период следования импульсов на выходе цифрового делителя частоты 13 будет равен времени распространения С сигнала в исследуемой среде При этом частота управляемого генератора 12 будет равна - (5) где N- коэффициент деления цифрового делителя частоты 13. Подставив значения частоты f заполнения пачек и периода следования Т из формул (4) и (5) в формулу (3), получим напряжение на выходе регистрирующей схемы 4-1Г--Со (6) Из формулы (6) следует,что выходной сигнал предлагаемого ультразву-. кового расходомера прямо пропорционален скорости потока и не зависит от абсолютной скорости ультразвука С в контролируемой среде. Так как абсолютная скорость в реальных условиях подвержена значительным изменениям под действием температуры, давления, состава среды, то исключение зависимости показаний ультразвукового расходомера от этих возмущающих факторов имеет первостепенное значение и позволяет существенно повысить точность измерения расхода. Чувствительность предлагаемого ультразвукового расходомера также выые, чем у прототипа, так как происходит сравнение разности фаз -колебаНИИ частоты заполнения пачек сигналов, а не времени прихода импульсов. Как известно, фазовые методы измерения являются наиболее точными.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий генератор .импульсов, два электроакустических преобразователя, подключенных к выходам генератора импульсов, два усилителя, подключенных к выходам соответствующих электроакустических преобразователей, регистрирующую схему, состоящую из последовательно соединенных триггера и интегратора, подключенную к выходам усилителей, и индикатор, отличающийся тем, что,.с целью повышения точности измерений.

он снабжен последовательно соединенными схемой совпадения, блоком перестройки частоты, управляемым высокочастотным генератором и Цифровым делителем частоты, при этом первый вход схемы совпадения -соединен с выходом цифрового делителя частоты, второй вход - с выходом одного из усилителей, выход управляемого высокочастотного генератора соединен со входом генератора импульсов, а выход цифрового делителя частоты соединен с синхронизирующим входом генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 395724, кл. G 01 F 1/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 421884, кл. G 01 F 1/00, 1974.