Ультразвуковой расходомер Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

НИКОМ ультразвуковых колебаний, второй приемник ультразвуковых колебаний подключен к второму входу первого коррелометра, третий приемник ультразвуковых колебаний.подключен к второму входу второго коррелометра, выход первого коррелометра через первый измеритель интервалов времени подключен к первому входу триггера и к входу первого функционального преобразователя, выход второго коррелометра подключен через второй измеритель интервалов времени к второму входу триггера, к входу третьего функционального преобразователя и к запускающему входувторого функционального преобразователя, выход триггера соединен с первым входом второго функционального преобразователя, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего функциоиальных преобразователей, а выход которого подключен к сбросовым входам первого и третьего функциональных преобразователей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного ультразвукового расходомера; на фиг. 2 - эпюры напряжений на выходах отдельных узлоь устройства для одного периода измерения.

Ультразвуковой расходомер содержи установленные на трубопроводе 1 излучатель 2 ультразвуковых колебаний, выполненный в виде парообразного тела, первый приемник ультразвуковых колебаний 3, который расположен над излучателем 2, второй 4 и третий 5 приемники ультразвуковых колебаний, которые расположены на одинаковых растояниях относитепьно излучателя 2 и первого приемника 3 по потоку и против него, а также схему измерения которая включает в себя два коррелометра 6 и 7, ведущий генератор 8, дв измерителя 9 и 10 интервалов времени, триггер 11 и три функциональных преобразователя 12, 13 и 14, причем выход ведущего генератора 8 соединен с запускающими входами двух коррело метров 6 и 7, двух измерителей интервалов 9 и 10, первого 12 и третьего 14 функциональных преобразователей, первые входы двух коррелометров б и 7 соединены с первым приемником ультразвуковых колебаний 3, второй приемник 4 подключен к второму входу первого коррелометра б, третий приемник 5 подключен к второму входу второго коррелометра 7, выход первого коррелометра б через первый измеритель интервалов времени 9 подключен к первому входу триггера Пик входу первого функционального преобразователя 12, выход второго коррелометра 7 подключен через второй измеритель интервалов времени 10 ко второму входу триггера 11, .к входу третьего функционального преобразователя 14 и к запускающему входу второго функционального преобразователя 13, выход триггера И соединен с первым входом второго функционального преобразователя 13, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого 12 и третьего 14 функциональных преобразователей, а выход которого подключен к сбросным входам первого 12 и третьего 14 функциональных преобразователей .

Устройство работает следующим образом.

При движении жидкости или суспензии между неподвижным шарообразным телом 2 и потоком существует частичное биение, вследствие чего в жидкости или суспензии возникают широкополосные акустические колебания,имеюшие случайный характер. Шумоподобные ультразвуковые колебания принимаются первым 3, вторым 4 и третьим 5 приемниками. Скорость распространения колебаний от излучателя 2 до приемника 3 равна скорости ультразвука в жидкости С от излучателя 2 до приемника 4 С - C-V-SIH ct , а от излучателя 2 до приемника 5 С,-C V-sinct где V - скорость движения жидкости Принятые и преобразованные колебания подаются на схему измерения. В начальный момент времени ведущий генератор 8 (фиг. 2.1) запускает коррелометры б и 7, измерителя 9 и 10 временных интервалов, первый 12 и третий 14 функциональные преобразователи. Взаимокорреляционные функции на выходах коррелометров б и 8 достигают максимумов при f t (фиг. 2,2 и 2.4)

г-ь

1C-VSrnO- 2 C-vv «s-incA1 - расстояние от излучателя 2 до приемников 4 и 5,

h - расстояние от излучателя 2 до приемника 3.

Для определения скорости потока необходимо реализовать следующий алгоритм:

le-ViKt- -tTg) .2,s-iliOt

На выходах измерителей 9 и 10 в момент максимумов взаимокорреляционных функций образуются прямоугольные импульсы соответственно длительностью Tj и Г2(фиг. 2,3 и 2,5) . Прямоугольный импульс Т2подается на вход третьего функционального преобразователя 14 и одновременно задним фронтом опрокидывает триггер 11 (фиг. 2.6) и запукает функциональный преобразователь 13. Прямоугольный импульс Г| подается на вход первого функционального преобразователя 12, на выходе которого образуется постоянное напряжение и ,пропорциональное длительности импульса Tj (фиг. 2./}, При других значениях t образуется соответствующее напряжение J, Напряжение 0 запо- микается и подается на второй вход второго функционального преобразователя 13, Задним фронтом импульса IT триггер 11 переводится в исходное состояние, и на его выходе образуетс импульс длительностью -Г -Гг(фиг,2 .6) , который подается на первый вход второго функционального преобразователя 13. На выходе третьего функционального преобразователя 14 образуетс постоянное напряжение U,, пропорциональное длительности импульса 2, которое запоминается и подается на третий вход функционального преобразователя 13. Этот преобразователь 13 выполняет следующие операции: перемножает постоянные напряжения 0 и Ол i получая сигнал, пропорциональный проИзведению С - Гг;, затем прямоугольный импульс () преобразует в пропорциональное постоянное напряжение и, и умножает на постоянный коэффициент 2c, наконец, производит

В - Viделение напряженияО произведние, напряжений U , Uz- Полученный результат кодируется в цифровую форму и подается на цифровое табло. Во время индикации результата на выходе преобразователя 13 создается импульс, которым производится сброс функциональных преобразователей 12 и 14 в исходное положение (момент tp, фиг. 2.7). Далее цикл измерения повторяется.

Формула изобретения

Ультразвуковой расходомер, содержащий излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, установленные на трубопроводе, и схему измерения, включающую коррелометр, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повыжения точности и надежности измерения, он снабжен двумя дополнительными приемниками ультразвуковых колебаний, установленными на одинаковых расстояниях по потоку и против него относительно излучателя ультразвуковых колебаний, вьшолненного в виде шара, расположенного внутри трубопровода,и относительно первого приемника ультразвуковых колебаний,расположенного над излучателем ультразвуковых колебаний,а схема измерения дополнительно содержит второй коррелометр, ведущий генератор, два измерителя интервалов времени, триггер и три функциональных преобразователя, причем выход ведущего генератора соединен с запускающими входами двух коррелометров,двух измерителей интервалов времени, первого и третьего функциональных преобразователей, первые входы двух коррелометров соединены с первым приемником ультразвуковых колебаний, второй приемник ультразвуковых колебаний.подключен к второму входу первого коррелометра третий приемник ультразвуковых колебаний подключен к второму входу второго коррелометра, выход первого коррелометра через первый измеритель интервалов времени подключен к первому входу триггера и к входу первого функционального преобразователя, выход второго коррелометра подключен через второй измеритель интервалов времени к второму входу триггера,- к входу третьего функционального преобразователя и к запускаю- щему входу второго функционального преобразователя, выход триггера соединен с первым входом второго функционального преобразователя, второй и третий входа которого соединены соответственно с выходами первого и третьего функциональных преобразователей, а выход которого подключен к сбросовым входам первого и третьего функциональных преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Англии № 1359151, кл. G 01 Р 5/08, 1974.

2,Авторское свидетельство СССР № 446753, кл. G 01 F 1/00, 1972 (прототип).