Ультразвуковой частотно-временной расходомер Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к области контрольно-(Измерительн10Й техники, в частности к измерению расхода и количества жидких или газообразных сред. Известны ультразвуковые частотно-време.н,ные расходомеры, аанованные на измерении разност1и частот двух управляемых генераторов, периоды колебаний которых устанавли(ваются кратными временам прохождения ультразвуковых импульсов через измеряемую среду в направлении потока и против него Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой частотно-временной расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с двумя приемопередающими преобразователями, коммутатор, дискриминатор, формирователь зондирующих сигналов, первую и вторую следящие системы, первый и второй управляемые генераторы, блок выделения разностного сигнала и индикатор, причем коммутатор со единен с преобразователями, дискриминатором, выходом формирователя зондирующих сигналов и первыми входа„ми следящих систем, вторые входы -которых соединены с выходом дискриминатора, входы управляемых генераторов соединены с соответствующими выходами следящих систем и с выходами формирователя зонди рующих оигналов, а их выходы - ic блоком выделения разностного сигнала 2. Недостатком указанных расходомеров является больщое значение случайной составляющей .погрешности измерения, обусловленной прохождение1м ва вход индикатора сигналов .разностной частоты, выз1ванной рассинхронизацией двух генераторов, пр.и нарущении акустической прозрачности контролируемой среды (газовые пузыри в контролируемой жидкости и т. п.), или не.испра.в,ностью одной из следящих систем. Целью изобретения является повышение точности измерения расхода. Поставленная цель достигается за счет того, что расходомер снабжен первым и вторым триггерами, соединенными с соответствующими управляемыми генераторами и следящими системами, первым и вторым частотными дискриминаторами и трехвходовой схемой совпадения, входы -которой соединены соответственно с выходом блока выделения разностного сигнала и через соответствующие частотные дискр.иминаторы - с триггерами, а выход соединен с входом индикатора. На чертеже приведена блок-схема ультразвукового частотно-временного расходомера.

Предлагаемый расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1 с вмонтированными приемно-передающими пьезолреобразавателями 2 и 3, ;коммутатор приемных и передающих сигналов 4, дискриминатор времени 5, формирователь зондирующих сигналов 6, следящие системы «по потоку 7 и «против потока 8, первый и второй управляемые генераторы 9 и 10, блок выделения разностного частотно-импульсного сигнала 11, первый и второй У 5-триггеры ,13 и 13, первый и второй частотные дискриминаторы 14 и 15, трехвходовую схему совпадения 16 и индикаторный прибор 17.

Расходомер работает следующим образом.

В зависимости от такта на формирователь зондирующих сигналов 6 поступают попеременно последовательности импульсов от управляемых генераторов 9 и 10, один из которых его запускает.

При работе «по потоку один из импульсов последовательности управляемого генератора 9 иоступа-ет на вход фо;рмирователя 6. Коммутатор 4 направляет короткий зондирующий импульс формирователя 6 на пьезопреобразователь 2, работающий в данном такте в качестве излучателя и преобразующий последний в импульс ультразвуковых колебаний, распространяемый в измеряемой среде по направлению потока.

Пройдя измеряемуюСреду, акустический импульс попадает на пьезопреобразователь 3, работающий в данном такте в качестве приеммика ультразвуковых «олебаний, wpeобразук щий последний в электрический сигнал, направляемый коммутатором 4 на дискриминатор времени S.

Интервал времени между подачей импульса на формирователь 6 и моментам регистрации приемного сигнала сравнивается следящей системой 7 с периодом колебаний управляемого генератора 9. Длительность этого интервала должна . строго соответствовать определенному числу полупериодов частоты управляемого генератора 9.

Это достигается путем выработки еле-дящей системой 7 импульсных воздействий, изменяющих частоту генератора 9 в сторону узведиченля (жанал Л/) или уменьщения (канал BI) до момента уста-новивщегося значения когда импульсные воздействия на выходе следящей системы чередуются и поступая на раздельные входы / 5-тр:итгера 12, вызывают на его выходе импульсные сигналы. Последние преобразуются дискриминатором .14 в разрешающий логиче-, ский уровень напряжения, поступающий на один из входов трехв1ходовой схемы совпадений 16.

При работе системы 7 в переходных режимах или при расаинхронизации ее имлульсные воздействия следуют только по onHOMv из каналов и не вызывают работы

/ 5-триггера 12. В этом случае на выходе частотного дискриминатора 14 воникает запрещающий логический уровень иаяряжения, который поступает на вход схемы 16. Для обеспечения устойчивой работы постоянную времени дискриминатора 14 выбирают значительно больщей постоянной времени ра1сходомера.

В такте «против потока работа pacxjoдомера происходит аналогично описанному с той разницей, что пьезопреобразователь 3 работает в качестве излучателя, а пьезопреобразователь 2 - в качестве приемника. При этом входным сигналом формировате.

ля 6 служит импульс последовательности управляемого генератора 10, изменение частоты кот|0рого происходит управляющими воздействиями следящей системы 8, чередование импульсов которой приводит к работе S-триггера 13, вызывающей появление на выходе частотного дискриминатора 15 разрешающего лопинеского уровня напряжения, поступающего на второй вход схемы Совпадений ,16. Третьим входом €хемы /5 служит выход блока выделения разностного часготно-импульсного снгнал,а 11.

Таким образом, разностнь1й частотно-импульсный сигнал, несущий информацию о

расходе или количестве измеряемой среды, поступает на вход индикаторного прибора 17 только при наличии разрещающих логических уровней, поступающих на схему совпадений 16 с частотных дискриминаторов

14 и 15. Это обеспечивает повышение помехозащищенности прибора и увел:ичен.ие точност1и. измерений.

Формула изобретения

Ультразвуковой частотно-Временной расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с двумя приемопередающими преобразователями, коммутатор, дискриминатор, формирователь зондирующих сигналов, первую и вторую следящие системы, первый и второй управляемые генераторы, блок выделения разностного

сигнала и индикатор, причем коммутатор соединен с преобразователями, дискриминатором, выходом формирователя зондирующих сигналов и первыми входами следящих систем, вторые входы которых соединеиы с выходом дискриминатора, входы управляемых генераторов соединенны с соответствующими выходами следящих систем и с выходами формирователя зондирующих импульсов, а их выходы - с блоком выделбния разностно го сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен первым и вторым триггерами, соединенными с соответствующими управляемыми генераторами и

следящими системами, первым и вторым

частотными дискриминаторами и трехвхо. довой схемой совпадения, входы которой |Соединены соо-гаетственно с выходом блока выделения разностного сигнала и через соответствующие частотные дискриминаторы - с триггерами, а выд:од соединен с входом индикатора.

Источники (Информации, принятые во внимание пря энслертизе:

1.Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества, М., «Машиностроение, 1975, с. 536.

2.Акцептованная заявка ФРГ№ 2517117, кл. G 01 F 1/66, 1975 (прототип).