Расходомер жидкостей Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

t

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода жидкостей в трубопроводах больших диаметров.,

известны расходомеры жидкостей, работа которых основана на определении средней скорости меток - дополнительных веществ, вводимых в измеряемый поток, например, пузырьков газа, ПОЛНОСТЬЮ перекрыванвдих сече ние трубопровода, регистрация которых производится фотоэлементом ,1J .

Эти расходомеры неприменимы для измерения в трубопроводах большого . диаметра с жидкостью, имеющей низкую оптическую прозрачность.

Наиболее близким по сбоей техни-. ческой сущности является расходомер жидкости, содержащий ультразвуковой генератор, два ультразвуковых преобразователя, расположенных в диаметральной плоскости трубопровода, и измеритель временных интервалов t2J.

Недостатком расходомера, рёализукяцего корреляционный способ измерения, является недостаточная точность измерения. Это обусловлено тем, что погрешность измерения зависит от физико-химических СВОЙСТВ жидкости и параметров потока.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

5 Поставленная цель достигнута тем, что в расходомер жидкостей введены третий ультразвуковой преобразователь, устройство образования воздушных пузырьков В потоке жидкости, два

10 ультразвуковых генератора, две схемы вьщелени-я разностной частоты, генератор опорной частоты и два сравнивающих устройства, причем третий ультразвуковой преобразователь положен в диа метральной плоскости трубопровода, устройство образования

врздушнь1х Пузырьков в потоке жидкости установлено между первым и втopы ультразвукозвыми преобразователями

20 на оси трубопровода, каждый ультразвуковой преобразователь подключен к соответствующему ультразвуковому генератору, выходы первого и второ- . ГО ультразвуковых генераторов соединены с входами первой схемы выделения разностной частоты, выходы первого и третьего ультразвуковых генераторов соединены с входами второй схемы вьвделения разностной частоты,

30 вьЬсоды двух схем выделения раз ноетной частоты подключены к первым вхо-г ам соответствующих сравнивающих j ctpoftcTB, вторые входы которых соединены с выводом генератора опорной частоты, а выходы которых подключены к входам измерителя временных интервалов.

ра чертеже изображена блок-схема расходомера.

Расходомер жидкостей содержит три ультразвуковых генератора 1,три расположенных в диаметральной плосксэсти трубопровода уЙьтразву:КовШ: преобразователя 2, устройство 3 образования воздушных пузырьков в потоке жидкости, установленное между первым и вторым ультразвуковыми преобрэазователями 2 на оси трубопровода,

ве схемы 4 вьзделения разностной частоты, генератор 5 опорной частоты, ва сравнивающих устройства б и измеритель 7 временных интервалов,прием каждый ультразвуковой преобразователь 2 подключен к соответствующеу ультразвуковому генератору 1, выходы первого и , второго ультразвуковых генераторов 1 соединены с входами первой схемы 4 выделения разност-ной частоты, выходы и третьего ультразвуковых генераторов 1 соединены с входами второй схемы 4 выдёлёнйя разностной частоты, выходы двух схем 4 выделения разностной частотьт ; подключены к первым входам соответствующих сравнивающих устройств 6, вторые входы которых соединены с . выходом генератора 5 опорчой частоты а выходы, которых подключены к входшл измерителя 7 временных интервалов.

.Расходомер работает следующим образом. - .Генераторы синхрокольцо 1, собранные по частотно-временной схеме, вырабатывают радиоимпульсы, длительность; ичастота заполнения которых выбираются в зависимости от длины акустической базы каналов, размеров воздущных пузырьков и частоты поёторенйя радиоимпульсов. Выбор схёмц частотно-временного кольца обуславливается её относительно высоким быстродействием в сравнении с обычной схемой синхрокольцо. Радиоимпульсы возбуждают передаквдие преобразователи 2, собственная частота, которых равна частоте радиоимпульсов.Ультразвуковые колебания принимаются противолежащими преобразователями 2, усиливаются и передним фронтом повторно запускают генераторы 1 .Частота повторения радиоимпульсов будет пропорциональна (при постояннее длинах акустических баз) скорёст й распространения ультразвуковой вЬлны в йзмёряемойжидкостй.При помощи ус тррйства 3, которое располагаетсямежду ДВ5ИЙЙ акустическими каналами на оси трубопровода, в поток вводят воздуш767524

ные пузырьки. Размеры пузырьков выбираются из условия выполнения равен.ства их резонанс.ной частоты и собственной частоты пъезопреобразоватёлей, а так же совпадения траектории пузырьков , с линиями тока 5 жидкости (т.е. пузырьки перено-. сятся в данном, случае со ско. ррстью потока на оси трубопро.вода). При достижении воздушной метки первого от точки ввода акустического канала ультразвуковая волна реагирует на наличие воздушных . пузырьков (меняется величина фазовой скорости ультразвуковой волны), что вызывает изменение частоты повторения радиоимпульсов данного канала. . Затем метки достигают следующего акустического канала, где так же происходит изменение частоты повторения радиоимпульсов. Импульсы данных двух

0 схем подаются на две схемы 4 выделения разностной частоты, на другие входы которых подаются импульсы с первого ультразвукового генератора синхрокольца 1 (не реагирующего на метки). Частоты повторения импульсов на выходах схем 4 выделения разностной частоты будут равны между собой.в случае отсутствия меток и меняться при их наличии. Последовательность импульсов с выходов схем

0 4 выделения разностной частоты подается на сравнивающее устройство 6, где сравнивается с частотой генератора 5 опорной частоты. В момент максимальной разности частот (момент

5 .попадания фронта меток) на выходах сравнивающих устройств б появляются импульсы, которые подаются на измеритель 7 временных интервалов. Величина временного интервала между

г данными импульсами

. - .. Х (1)

где Ъ - расстояние между осями акус. , тйческих каналов, V|., - скорость потока на оси трубопровода. Величина измеряемого расхода определяется согласно выражению

-. (0,,02.75 egf);. (2) -t

где f -, радиус трубопровода,

;) - кинематическая вязкость жидкости. ,., .

, Величина расхода cj, зави.сит. только от геометрических размеров R. и Vi , которые могут быть измерены с высокой точностью, и не зависит от профйля скбрее бй noToka. При правиль- .

ном выборе расстояния между устройством 3 образования воздушных пузырьков в потоке жидкости и ультразвуковыми преобразователями 2, а.та.кже расстояния между преобразователями

.2 и размеров пузырьков сохраняется

;...постоянной траектория движения меток и их размеры. Указанные факторы определяют высокую точность измерения скорости потока жидкостей.

Формула Изобретения

Расходомер жидкостей, содержащий ультразвуковой генератор, два ультразвуковых преобразователя, расположенных в диаметральной плоскости трубопровода, и измеритель временных интервалов, от.личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий ультразвуковой преобразователь, устройство образования воздушных: пузырьков в потоке жидкости, два ультразвуковых генератора, две схемы вьщеления разностной частоты, генераторопорной частоты и два сравнивающих устройства, причем третий ультразвуковой преобразователь расположен в диаметральной плоскости трубопровода, устройство образования воздушных пузырьков в потоке жидкости установлено между первым и вторым ультразвуковыми преобразователями на оси трубопровода, каждый ультразвуковой преобразователь подключен к соответствующему -ультразвуковому генератору, выходы первого и второго ультразвуковых генераторов соединены с входами первой схемы выделения разностной частоты, выходы первого и третьего ультразвуковых генераторов соединены с входами второй схемы выделения разностной

0 частоты, выходы двух схем выделения . разностной частоты подключены к первым входам соответствунвдих сравнивающих устройств, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, а выходы которых подклю5чены к входам измерителя временных интервалов..

Источники информации, принйтые во внимание при экспертизе

1.Ильинский В.М. Бесконтактное

0 измерение расхода, Энергия, 1970, с. 20. .

2.Цейтлин В.Г. Радиоизмёрительная техника. Изд-во стандартов,1977,

5 с. 203-205 (прототип).