Одноканальный ультразвуковой расходомер Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к технике измерения расхода жидких сред и может быть использовано в нефтяной, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Известен одноканальный ультразвуковой расходомер 1, основанный на методе синхрокольца, который содержит акустический преобразователь с двумя пьезоэлементами, коммутатор, генератор импульсов, умножитель частоты, смеситель, интегратор, генератор гармонических колебаний с варикапами, амплитудный детектор и частотомер. В этом измерителе имеются погрешности измерения, связанные с тем, что использована аналоговая обработка сигнала. В частности, малая точность измерения обусловлена погрешностями умножителя частоты и амплитудного детектора. Наиболее близким по технической сушности к изобретению является одноканальный ультразвуковой расходомер 2, построенный по кольцевой частотно-импульсной схеме. Он содержит акустический преобразователь, последовательно соединенные усилитель, формирователь и генератор, а также блок дискретной обработки информации с индикатором. Указанный расходомер имеет погрешности измерения из-за наличия двух каналов обработки информации по потоку и против него, т. е. вследствие междуканальной асимметрии. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что в предлагаемый расходомер включены приемо-передающий блок, схема ИЛИ с коммутатором, счетчик циклов, блок задержки и ключ, а блок дискретной обработки информации содержит генератор счетных импульсов, второй ключ и реверсивный счетчик, причем акустический преобразователь подключен к приемо-передающему блоку, два входа которого соединены с двумя выходами схемы ИЛИ с коммутатором и выход которого подключен ко входу усилителя, выход генератора соединен с первым входом схемы ИЛИ с коммутатором, со сбросовым входом счетчика циклов и со сбробросовым входом реверсивного счетчика, выход формирователя подключен к счетному входу счетчика циклов и через первый ключ - ко второму входу схемы ИЛИ с коммутатором, третий вход которой подключен к выходу блока задержки, другой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход счетчика циклов соединен с входом блока задержки и с управляющими входами схемы ИЛИ с коммутатором, второго ключа и реверсивного счетчика, генератор счетных импульсов через второй ключ подключен к счетному входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с индикатором.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого расходомера.

Однбканальный ультразвуковой расходомер содержит акустический преобразователь 1, укрепленный на участке трубы и имеющей пьезопреобразователи 2 и 3, который подключен к приемопередающему блоку 4, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю 5, фор.мирователю 6 и генератору 7, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ с коммутатором 8, два выхода которого подключены к двум входам приемо-передающего блока 4, выход формирователя 6 подключен к счетному входу счетчика импульсов 9 и через первый ключ 10 - ко второму входу схемы ИЛИ с коммутатором 8, третий вход которой подключен к выходу блока задержки 11, другой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 10, вход счетчика циклов 9 подключен к выходу генератора 7, а выход счетчика циклов 9 соединен с входом блока задержки 11 и с управляющим входами схемы ИЛИ с коммутатором 8, второго ключа 12 и реверсивного счетчика 13, генератор счетных импульсов 14 через второй ключ 12 подключен к счетному входу реверсивного счетчика 13, сбросовый вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход соединен с индикатором 15.

Расходомер работает следующим образом.

При включении устройства генератор выдает зондирующий импульс, которым одновременно сбрасываются счетчик циклов 9 и реверсивный счетчик 13. Зондирующий импульс через схему ИЛИ с коммутатором 8 и первый вход приемо-передающего блока 4 поступает на пьезопреобразователь 2, который излучает его в исследуемую среду.

Принятый пьезопреобразователем 3 импульс через приемо-передающий блок 4, усилитель 5 и формирователь 6 приходит на вход генератора 7 и закрывает его. Одновременно с этим сигнал с выхода формирователя 6 через ключ 10 схему ИЛИ с коммутатором 8 и первый вход приемо-передающего блока 4 вновь поступает на пьезопреобразователь 2. Таким образом, схема работает в режиме синхрокольца по потоку. Счетчик циклов 9 подсчитывает число импульсов автоциркуляции. При поступлении на счетчик циклов 9 первого импульса сигналом с его выхода открывается второй ключ 12 и на счетный вход реверсивного счетчика 13 приходят импульсы с генератора счетных импульсов 14. Когда счетчик циклов 9 наберет заданное число импульсов автоциркуляции, сигналом с его выхода закрывается второй ключ 12 и переключается схема ИЛИ с коммутатором 8

таким образом, что сигналы с ее выходов проходят на второй вход приемо-передающего блока 4 и далее на пьезопреобразователь 3. Одновременно с .этим сигнал с выхода счетчика циклов 9 подается на вход

J блока задержки 11, который на одном выходе выдает импульс, начало которого совпадает с входным сигналом, а длительность которого выбирается таким образом, чтобы в акустическом преобразователе 1 после окончания автоциркуляции по потоку добиться полного затухания реверберацианных помех. Этим импульсом запирается первый ключ 10 и синхрокольцо разрывается. По окончании импульса на другом выходе блока задержки 11 вырабатывается зоЕишрукиднй

5 импульс, который подается на вход схемы ИЛИ с коммутатором 8 и далее на пьезопреобразователь 3. Одновременно открывается ключ 10. В результате образуется синхрокольцо против потока. Первым импульсом автоциркуляции вновь включается счетчик циклов 9, который открывает второй ключ 12 и переводит реверсивный счетчик 13 в режи.м вычитания импульсов. После набора заданного числа импульсов в счетчике циклов 9 вновь второй ключ 12 запирается

и на выходе реверсивного счетчика вырабатывается сигнал, пропорциональный разности счетных импульсов при работе синхрокольца по потоку и против него. Индикатор на выходе реверсивного C4et4HKa проградуирован в единицах расхода жидкости.

в Сигналом с выхода счетчика циклов 9 схема ИЛИ с коммутатором 8 устанавливается в исходное положение, и измеритель снова начинает работать по потоку. При этом зондирующий импульс формируется в отличие от первого цикла в блоке задержки 11. Генератор 7продолжает оставаться запертым импульсами с выхода формирователя и выключается лищь в случаях срыва автоциркуляции в синхрокольце, например, в случаях попадания пузырей в акустический преобразователь 1.

Таким образом, в данном расходомере имеется один канал обработки информации по потоку и против него, и погрешность измерения, обусловленная между канальной ассиметрией, исключена.

Формула изобретения

Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержащий акустический преобразователь, последовательно соединенные усилитель, формирователь и генератор, а также блок дискретной обработки информации с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него включены приемо-передающий блок, схема ИЛИ с коммутатором, счетчик циклов, блок задержки и ключ, а блок дискретной обработки информации содержит генератор счетных импульсов, второй ключ и реверсивный счетчик, причем акустический преобразователь подключен к приемо-передающему блоку, два входа которого соединены с двумя выходами схемы ИЛИ с коммутатором и выход которого подключен ко входу усилителя, выход генератора соединен с первым входом схемы ИЛИ с коммутатором, со сбросовым входом реверсивного счетчика, выход формирователя подключен к счетному входу счетчика циклов и через первый ключ - ко второму входу схемы ИЛИ с коммутатором, третий вход которой подключен к выходу блока задержки, другой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход счетчика циклов соединен с входом блока задержки и с управляющими входами схемы ИЛИ с коммутатором, второго ключа и реверсивного счетчика, генератор счетных импульсов через второй ключ подключен к

счетному входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 226879, кл. G 01 F 1/66, 1967

2.Авторское свидетельство СССР № 531029, кл. G 01 F 1/00, 1972.