Устройство для измерения скорости и расхода жидкости или газа Советский патент 1979 года по МПК G01P5/24 G01F1/66 

(54) УСТРОЙСТВО ДР1Я ИЗМЕРЕНИЯ СКС 1РОСТИ Й РЙС5ГОДА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА йатервала, первый и второй входы ко торого соединены с выходами прием нйкЬв, умножитель частоты, первый элемент И,, входы кбторого. соединены с выходом триггера временного интер вала и выходом умножителя частоты, таймер, второй элемент И, входы которого соединены с выходами первого элемента И и выходом таймера, и управляющий триггер 4. Недостатком такого устройства яв ляется значительная погрешность измерений из-за нестабильности акустических баз, обусловленная наличием в датчике излучающего и четырех приемных преобразователей. Целью изобретения является уменьш ние погрешности измерения. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве датчик содержит два обратимых электроакустическ11Х преобразователя, а в устройство введены третий и четвертый злемелты Л первые входы которых соединены с.соответствующими выходами управляющего триггера, а вторые входы - с выходам СйОтветствующих приемников, элемент ИЛИ, входи которого соединены с вы ходами третьего и четвёртого злементрв Й7 а .ШхбД сОёд:ойнен .с входом управляющего триггера и со выходом передатчика, второй передатчик, вход которого соединен, с выхОдОмчётйёртого элемента И при этом выходы. обоих передатчиков соединен с соот ветВтвующййй ёлёктроакустическими преобра 9 два:тблямй, один из выходов управляющего триггера соёдйнёйс третьим входом триггера временного ,; и выход четвертого элемента И соединён также с-входом умНожйтеля частоты, ,.- „....-. Йа чёрте«е представлена блок-схем опиЪшаембго. устройства для измерений скорости и расхода жидкости или газа. - : . - . сТройствО для измерения скорости и расхода жидкости или газа содер-. жйт датчик 1 на обратимых электроакустических преобрарователях 2,3, соединённых соответственно с выходами передатчиков 4,5 и со входами при емников 6,7; управляющий триггер 8; элемент .первый которого со ёдШёй с йнверсньам выходом управляющего триггера 8, второй вход соедийёН с выходом приемника 7, а выход соединен с входом передатчика 5; элемент И lO первый вход которого соединён с йряМИм выходом управляющего триггера 8, второй вход срвдийёй с йыходом приемника б; элемент ИЛИ 11, входы которого соединены с выходами элементов И 9 и 10, а выход - соединен с счётнйм зходом управляющего триггера 8 и йх6;п ОМ передатчика 4; триггер временного интервал 12, 5 - вход ;коТОрого соединен

690299 с выходом приемника 7, R- вход соединен с выходом приемника 6, а управляющий С - вход соединен с инверсНь1м выходом управляющего триггера 8 умножитель-частоты 13, вход кртотого соединен с выходом элемента И 9, элемент И 14, входы которого соединены С выходом умножителя частоты 13 и выходом триггера временного интервала 12; элемент и 15, входы которого соединены с выходами элемента и 14 и таймера 16. Выход элемента И 15 - выход устройства. Устройство работает следующим образом. При подаче импульса запуска на передатчик 4, ультразвуковой сигнал с электроакустического преобразователя 2 распространяется в направлении электроакустического преобразователя 3 со скоростью, равной сумме скорости звука С и скорости потока V . Принятый электроакустическим преобразователем 3 сигнал ус иливается и формируется приемником 7, с которого Он поступает на S -вход триггера временного интервала 12, состояние которого не меняется, так как на его входе С нет разрешения с управляющего триггера 8. Импульс с приемника 7 поступает также Через элементы И 9, ИЛИ 11 на входы передатчиков 4 и 5 Для одновременного их запуска и на. счетный вход управляющего триггера 8. Концом импульса изменяется состояние триггера 8, тем самым снимает&я разрешение с элемента И 9 и появляется разрешение на элементе И 10 и на С-входе триггера временного интервала 12, Электроакустические шпуйьсы с передатчиков. 4,5, преобразованйые электроакустическими преобразователями 2, 3 в акустические, распростраййются навстречу друг другу., Через время Т - , где d - расстояние между электроакустическими преобразователями, электроакустический преобразователь 3 и приемник 7 прййут сигнал, который Установит триггер временного интервала 12, в состояние , а через время Т 2 электроакустический прес1бразователь 2 и приемник 6 примут сигнал, который вернет триггер аремейносо интервала ,12 в исходное состояние, на триггере временного интервала 12 сформируется импульс, длительность которого равна разноСТи хода акустического сигнала по потоку и против потока. Импульс с приемника t.6 через, элементы И .10, ИЛИ 11 поступит также на счетный вход управл5ИйщегО триггера 8 и на запуск только передатчика 4. Далее работа повторяется. Если теперь обратить внимание на частоту f переключения управляющего триггера 8 или на частоту импульсов на выходе элемента И 9, то она обратно пропорциональна суммарному периоду Т +Т2 и в первом приближении при пропорциональна , скорости звука. ИмпуЛь сы с элемента И 9 через умножитель частоты 13 поступают на элемент И 1 где они заполняют импудьс, поступающий с триггера временного интервала 12} на выходе элемента И 14 сформиро валась пачка импульсов и произошло. первое умножение времени разности хода акустических .сигналов на скорость звука. Такие пачки импульсов повторяются с частотой f,, и их количество за время осред нения tflcp t определяемое таймером 16 пропорционально скорости звука, таким образом на элементе И 15 происходит второе умножение вре мени разности хода ка величину, пропорциональную скорости звука. Количество импульсов N на выходе элемента И 15 за время пропорционально скорости потока и определится выражением: К tpcp ,у где К - коэффициент умножения умножителя частоты 13. Погрешность измерения дУ, вызванная нестабильностью базы определится выражением v -f.v -де cTd - относительная нестабильность базы. Таким образом, данное устройство позволяет уменьшить погрешность измерения,выз1ванну о нестабильностью акустической базы в 4- раз. Кроме того, данное устройство на двух электроакустических преобразователя позволяет получить одновременно величину, пропорциональную скорости потока, не зависящую от скорости звука, и частоту импульсов, пропорц овальную скорости звука. Формула изобретения Устройство для измерения скорости и расхода жидкости или газа, содержащее датчик с электроакустическими преобразователями, два приемникаj входы которых соединены с соответствующими электроакустическими преобразЬв телями, передатчик, триггер временного интервала, первый и второй входы которого соединены с выходами приемников, умножитель частоты, перВЕЛй элемент И, входа которого соединены с выходом триггера временного интервала и выходом умножителя частоты, таймер, второй элемент И, входы которого соединены с выходами первого элемента И и выходом таймера, и управляющий триггер, о т л-и чающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, датчик содержит два обратимых электроакустических преобразователя, и в устройство введены третий и чэтвертый элементы И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами управляющего триггера, а вторые входы - с выходами соответствующих приемников, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, а выход соединён с входом управляющего триггера и с входом передатчика, второй передатчик, вход которого соединение выходом четвертого элемента И, при этом выходы обоих передатчиков соединены с соответствующими электроакустическими преобразователями, один из .выходов управляющего триггера соединен с третьим вхрдом триггера временного интервала, и выход четвертого элемента И соединен также с входом умножителя частоты. Источники информации, принятые вЪ внимание при экспертизе 1.Патент США № 3641617, кл. 73-194 А, 1968. 2.Патент Франции 1.550.300, кл. G 01 Р , 1964. 3.Авторское свидетельство №236877, кл. G 01 F 1/66, 1967. 4.Патент ФРГ 1296&49, кл. 24 о 15, 1965 (прототип).

15

14