Акустический измеритель скорости течения Советский патент 1979 года по МПК G01P5/08 

Целью изобретения является noBbiuieiffle точности измерения. Это достигается тем, Что в предлагаемый акустический измеритель скорости течения введены первая и вторая схемы ИЛИ, третья и .четвертая схемы И, элемент задержки, дифференцирующая цепь, дифференцирзпощая цепь с инвертированием сигнала, первый и второй счет чики, причем входы первого и второго пejf)eдaтчиков соединены соответственно с выходами первой и второй схем ИЛИ, входами первого и второго счетчика и с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы котоplix подключень соответственно к вь1ходам пер вого и второго счетчиков и к первым входам третьей и четвертой схем И, второй вход третьей схемы И соединен с вЬкодом второго приемника, а второй вход четвертой схемы И соединен с вь1ходом первого приемника, выход третьей схемы И подключен к первому входу первой схемы ИЛИ, второй вход которой соеди нен через дифференцирующую цепь с элементом задержки и с дифференцирующей цепью с инвертированием, вьгеод которой подключен ко второму входу схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом четвертой схемы И. На фиг. 1 показана схема акустического измерителя скорости течения, на фиг. 2 - временная Диаграмма импульсов в отдельных точках схемы Акустический измеритель скорости течения содержит два установленных на измерительной базе акустических преобразователя 1 и 2. С пер вым преобразователем соединены вход первого приемника 3,, представляющего собой усилитель-формирователь сигналов, и выход первого передатчика 4, который представляет собой гене patbp коротких импульсов, срабатывающий при tirbcfj nneittffl jra егЬ вход Шпускарщего сигнала Со вторым преобразователей cObWetctBeHHb соединены вход Btsiporo приемника 5 и второго передатчика б, аналогичные указаннь1м вьше. Схема измерителя содержит также первую и вто рук схЬмы ИЛИ 7, 8, первую it вторуй схемы И9, 10, элемент задержки 11, дифференцирующз о цепь 12, дифференцирующую цепь 13 с инвёртиробанием сигнала, первый счетчик 14 и второй счетчик 15, причем входами этих счетчиков служат счетные входы триггеров первых разрядов, а в1)1ХС)Дамй - выходы т риггёров последних разрядов; первый и второй триггеры 16 и 17 с .раздельными входами, причем вь1-, , ход первого триггера 16 соединен с первым вхо дом третьей схемы И 18, а выход второго триггера 17 соединен с первым входом четвертой схемь И 19, вторые входы третьей и четвертой логических схем И 18 и 19 соединены с выходом генератора 20 опорной частоты, выход третьей л гической схемы И 18 соединен со счетным вхо4дом первого выходного счетчика 21, а выход четвертой схемы И 19 - со счетным входом второго выходного счетчика 22. Измеритель имеет запуск ающий вход А и два выхода Б и В, соединенные с выходами триггеров выходных счетчиков 21 и 22. Акустический .измеритель скорости течений работает следующим образом. В начальный момент времени на запускающий вход А постз пает импульсный сигнал с положи- тельным перепедом, от которого запускается элемент задержки И, формирующий прямоугольный импульс, продолжительностью TO- Этотим-пульс подается на входы дифференцирующей 12 и дифференцирующей цепи 13 с инвертированием сигнала, которые формируют узкие импульсы соответственно по переднему и заднему фронтам входного сигнала TO (фиг. 2, точки в, е). Сформированные узкие импульсы через первую и вторую схемы ИЛИ 7, 8 поступают на ВХОДЫ;, передатчиков 4 и 6, соответственно формирующих импульсы возбуждения акустических преобразователей 1 и 2. Сформированные акустические сигналы от преобразователя 1и 2 распространяются со сдвигом по времени TO навстречу друг другу, причем один из этих сигналов распространяется по течению, а вторОй - против течения. Когда акустические сигналы достигают преобразователей 1 и 2, они преобразуются В электрические импульсы,усиливаются, формируются приемниками 3, 5 и под аются на первые вхОды второй и первой схем И 10 и 9 . соответственно (точки ж, г на фиг.2). На вторые входы этих логических схем И поступают сигналы от триггеров последних разрядов счетчиков 15, 14 причем до заполнения счетчиков эти сигналы (з, и, фиг. 2) имеют полярность, разрещающую прохождение импульсов с приемников 3, 5 через схемы 10, 9 соответственно. Сигналы с выходов схем И 9, 10 через схемы ИЛИ 7, 8 подаются на выходы передатчиков 4, 6, формирующих сигналы возбуждения акустических преобразователей 1 и 2соответственно. Этот цикл повторяется. Импульсные сигналы, пОступаюйдае на входы передатчиков 4, 6, подаются также на счетные входы первого и второго счетчиков 14, 15. После заполнения половинь емкости этих счетчикой триггеры последних разрядов меняют свое состояние, что приводит к изменению потенциалов на вторых входах второй и первой схем И 9, 10 и к запрету прохождения сигналов от приемников 3, 5 к передатчикам 4, 6. Таким образом, в схеме измерителя фор шруется строго определенное ЧИСЛО циклов прохождения акустических сигиалов вдоль измерительной базы по течению и прот.ив него. Импульсные сигналы со счетных входов пери вого и второго счетчиков 14, 15 подаются на входы первого и второго триггеров 16, 17 с раздельными входами и переводят эти триггеры в такое состояние, ,при котором на их вькодах формируются потенциалы, разрешающие прохож дение сигналов от генератора 20 опорной частоTbi через третью и четвертую схемы И 18, 19 на счетаые входы первого и второго выходных счётчиков 21, 22 соответственно. Вторые входы первого и второго триггеров 16,17 соединены с триггерами последних разрядов первого и второго счетчиков 14, 15. При изменении состояния этих триггеров (после заполнения нодойины емкости счетшков 14, 15), изменяется состояние первого и второго триггеров с раздельными входами 16, 17, что приводах к формированию сигнала запрета йа вторых входах третьей и четвертой схем И 18, 19 и остшовкё стата первого и второго выходньгх счетчиков 21,22 Таким образом на счетные входы первого и второго вьгходных счетчиков 21, 22 поступают импульсы от генератора опорной частоты 20 . в течение интерв алов времени, соответствующих заданному числу циклов прохождения акустяческнх сигналов вдоль и против скорости: потока. i Полученные двоичные коды на первом и JBTOpOM выходных счетчиках 21 л 22 ошмаются |с выходов Б и В и поступают на {«гисграцию и отработку..-« , Двоичные коды NI и Nj, сформированные на выходных счетчиках 21, 22, paaHti: . nLf, 41 S U.. 4-ntf i DV - ntrf« где Ц- длина измерительной базы (расстояние между акустическими преобразователями), п - число циклов работы акустических преобразователей, равное половине емкости счетчикбв 14, 15, fo - частота генераторов опорной частоты 2 т - время задержки ймпульсо1в в тракте прием kHK-передатчик, С - скорость звука, V - скорость течения.Величина скорости течения определяется .через полученные значения кодов NI и Nj следующим выражением: , N,(nlri;) Как ВИДНО, величина скорости течения, выражегшая через получе1шые значения кодов Nj и Мг, пропорциональна значению п - числу Циклов работы акуШЛеских преобразователей. Это означает, что чувствительность предлагаемой схемы в п раз выше по сравне1шю с измерителями, где определяется разность времени прохожденияакустических сцпшов за каждый цикл измерения. .. ; ;; -.i.-,.. .. . ,:, Величин задержки TO, которая предусмотрена в схеме измерителя, равна половине среднего времеш прохождения акустического сигнала между акустйческиш преобразователями. Это необходимо для toto, чтобы моменты включения генератора и прихода очереднбгй акустического сигнала на одни и тот же акустический преобразователь бьшй раэделенЬ во времени. Если в иачальньш момент интервал времени между излуче1шем и прююдом ckniana, излученного jntpyTHivi Т11 еобразователём, составляет TO, to в дальнейшем этот интервал будет уменьшаться при каадом цикле на велившу, равную В сёязи с этим наибольщее число циклов можно определить т следующего ycnojeiiw: с/2 V max. или п Форму ла и 3 обретен и я Акустический изме япель скорости течения, содержащий первый и второй акустический преобразователи, соеданенные соответственно с первым и вторЫм приемяиками и первым и вторым передатчиками, первый и второй триггер с раздельными входами, выходы которых соединены с пёрвЬ1МИ входами первой и второй схем И, BTOpbie входы которых связаны с генератором опорной частоты, а выходы подключены к первому и второму выходным счетчикам, о т л ичающийся тем, Что, с целью повьпцения точности измерения, в него введены первая и вторая схема ИЛИ; третья и четвертая схемы И, Цемент задержки, дифференцирующая цепь, дифференцирующая цепь с инвертированием сигнала, первый и второй счетчики, причем входы первого и вюрого передатчиков соединены соответственно с вькодами первой и второй схем ИЛИ, входами первого и второго счетчиков и с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго счет-чиков и к первым входам третьей и четвертой схем И, второй вход третьей схемы И соединен с выходом второго приемника, а второй вход четвертой схемы И соединен с выходом первого приемника, выход третьей схемы И подключен к-первому входу первой схемы ИЛИ, второй вход которой соединен через дифференцирующую цепь с элементом задержки и с дифференцирующей цепью с инвертированнем, выход которой подключен ко второму входу второй схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом четвертой И. ff г69 . 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3282101, кл. 73-194, опублик. 1966. 2.Авторское свидетельство СССР № 347579, кл. G 01 Р 5/00, Л972. 3.Патент Великобритании № 1370588, кл. Н 4 D, опублик. 1974 (прототип).

Т.

д

ж

J

л

«

..

л