Способ измерения расхода Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

:54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

1

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и мо жет быть использовано для измерения малых расходов жидкостей и газов.

Известен способ измерения расхо- 5 да, основанный на одновременном встречном излучении через движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов высокочастотнь1Х ультразвуковых колебаний, их приеме, преобра- 1,0 зовании частоты принятых сигналов путем их смешения с опорным сигналом, формировании из сигналов промежуточной частоты напряжений прямоугольной формы, получении с помощью триггера 5 прямоугольных импульсов с длительностью, равной временному сдвигу . между сигналами промежуточной частоты, и измерении величины постоянной составляющей полученного напряже- 20 ния 1 . .

Недостатки этого способа обусловлены наличием операции преобразования временного интервала между колебаниями промежуточной частоты в посто- 25 янное напряжение, что является источником дополнительной погрешности измерения. Для преобразования временного интервала в постоянное напряжение в пакетах импульсов требуется запоми-30

нание информации в промежутках между пакетами, что усложняет реализацию способа.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения расхода, в котором устранены указанные недостатки, основанный на одновременном встречном излучении в движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов высокочастотных ультразвуковых колебаний, их приемй,. . формировании из принятых сигналов единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты путем их смешения с опорным сигналом и из- .. мерении временного интервала между моментами перехода сигналов промежуточной частоты через нуль

Для получения достоверной информации о расходе момент перехода через нуль сигнала промежуточной частоты/ соответствующего излучению по.потоку, должен опережать момент перехода через нуль сигнала против потоку что является отражением факта более быстрого прохождения ультразвукового импульса по потоку. В связи с тем, что начальные фазы единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты зависят от значения скорости

льтразвука в контролируемой среде, ри вариациях скорости ультразвука т влияния внешних факторов: темпеатуры, давления и т.д., может прозойти скачкообразное изменение поядка расположения моментов перехода ерез нуль для сигналов по потоку и . против него вследствие скачков фазы подобного сигнала. В результате возникают сбои в работе измерителя. Ра- . бота без сбоев возможна в узком диапазоне значений внешних факторов.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигнута тем, что излучают в направлении движения среды одновременно с пакетами высоко cfofriMx ультразвуковых колебаний пакеты колебаний вспомогательной частоты,принимают их и Используют в качестве опорного сигнала для формирования единичных периодов синусоидальных сигналов промежуточной частоты. .

На фиг. 1 изображена блок-схема расходомера, реализующего данный способ измерения расхода; на фиг,2 - эпюры напряжения на выходах узлов, этого расходомера.

Расходомер содержит одноканальный акуст йчёскйй преобразователь 1, приемно-излучающие ультразвуковые головки 2 и 3 которого подключены к ключам 4 и 5, к которым также подключень схема логики б, задающий гёнератор 7 и генератор 8 вспомогательной частоты, связанные также между собой, выходыключей 4 и 5, соединены с вхоами соответствующих смесителей 9 и 10, другие входы которых связаны между собой и подключены.к выходу ключа 5,а выходы которых соединены с входами нуль-детектора 11, подключенного выходом, к измерителю 12 временных интервалсэв. . ,

Расходомер работает следующим образом. .;:; ;-:-., :.,.-: - . ; С:-,5 .:,-: - -:На ультразвуковую головку.2, излучакщую ультразвуковые колебания в направлении потока, подаютсяпакеты высокочастот ных колебаний U., поступающих через ключ 4с выхода зйДйюйГёгб генератора 7, и колебаний в.спбмотательной частоты-и./ поступающих через ключ 4 с выхода генератора 8, Примем сигнал управления ключа 4 U«,c вшсода логики б обеспечивает период повторения зондирукхцих импульсов ,кратный периоду разностной частоты колеба ний генератЪров 7 и 8. На ультразвуковую головку 3 подаются только BjJcoKO4acTOTHHx колебаний

nocTFnaidttiHX через ключ 5 с выхода генератора 7. Сигнал, на ультразвуковой головке 2 Us представляет собой биение двух сигналов с близкими частбт&ми, находящимися в пределах полосы пропускания акустического преобразователя 1. Приняты после прохождения через среду сигналы Uj, и Uy подаются через ключи 4 и 5 на входы соответственно смесителей 10 и 9, а сигнал с выхода голойки 3 U7 поступает также на вторые входь: смесителей с 9 и 10. В связи с тем, что для формирования единичных периодов синусоидального сигнала Ug промежуточной частоты на выходе смесителя 10 в качестве опорного сигнала используется

прошедший через среду сигнал U , начальная фаза этих единичных периодов без учета постоянных фазовых сдвигов в электронных узлах расходомера и акустическом преобразователе 1, а также временной асимметрии каналов

5 и дисперсии ,.скорости ультразвука,равна нулю..

Таким образом, .начальная фаза сигнала. Ug промежуточной частоты не зависит от значения скорости ультразвука в среде. Нач.альная фаза сигнала Uq промежуточной частоты на выходе смесителя 9 однозначно связана с измеряемой скоростью потока, т.е. с расходом, причем в широких пределах

с момент перехода через нуль сигнала Ug, промежуточной частоты, соответствующего излучению по потоку, опережает момент перехода через нуль сигнала Ut, против потока независимо от изменения значения скорости ультра0звука в среде вследствие влияния внешних факторов, что исключает сбои в работе расходомера. Длительность импульсов у.,ц на выходе нуль-детектора 11 пропорциональна измеряемому

5 расходу.

Формула изобретения

Способ измерения расхода, основанный на одновременном встречном

0 излучении в движущуюся среду по одному акустическому каналу пакетов йысокочастотных ультразвуковых колебаний, их приема, формировании из принятых сйгнайов единичных периодов

с Синусоидальных сигналов промежуточной частоты путем их смещения с опорным сигналом и измерении временного интервала между моментами перехода

сигналов прЪмежуточной частоты через

нуль, отличающийся тем, что, с целью ю вышенйя точности измерений излучают в направлении движения среды одновременно с пакетами высокочастотных ультразвукрвых колебаний пакеты колебаний вспомогательной частоты, принимают их и используют в качестве опорного сигнала для формирования единичных периодов синуг:оидальнь1х сигналов промежуточной частоты.

0 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Патент QUA № 3935735, кл, 73-194,, 1974 (прототип).