Ультразвуковой расходомер для каналов с переменным уровнем потока Советский патент 1980 года по МПК G01F1/66 

новлены под углом, обеспечивающим ересечение их продольных осей на не канала, причем штоки выполнены елескопическими.

, На чертеже приведена схема устройтва.

Предлагаемый расходомер содержит поплавок 1, ориентированный по направлению потока и расположенный в канае 2. В поплавке 1 вьтолнено продольное щелевое отверстие 3, в которое введены штоки 4 и 5, соотзветственно размещенные в направляющих 6 и 7, не1одвижных относительно канала. Штоки

4и 5 выполнены телескопическими и при помощи роликов 8 и 9 образуют кулисные механизмы с поплавком 1, имея

возможность продольно-осевого смеще Относительно последнего, причем точка пересечения осей направлений смещений расположена на поверхности дна канала 2, На торцах штоков 4 и

5установлены электроакустические преобразователи 10 и 11 ультразвуковых колебаний, подключенное через коммутатор 12 к генератору импульсов 13, измерительной схеме 14 измерения времени прохождения импульсов по потоку и против него и регистратору 15,, шкала которого проградуирована1 в единицах расхода.

Расходомер работает следующим образом. .

При определенном расходе жидкости в канале 2 поплавок 1 занимает полоScWHHeV пропорциональное- уровню потока жидкости. Ввиду того, что электроакустические преобразователи 11 .размещены на торцах штоков 4 и 5, расположенных, в направляющих 6 и 7, то точка пересечения в вертикальной плоскости осевых линий постоянно располОжена на поверхности днаканала 2. При включении генератора 13 коммутатор 12 попеременно переключае г преобразователи 10 и 11 с излучения на прием. В результате этого измерительная схема 14 производит измерение разности времени прохождения ймпульсов по направлению потока жидкости и против него по формуле .

2bVCOS C

(1)

л.

где I, - расстояния прохождения ультразвуковых колебаний в жидкости: V . - скорость потока ; «i- угол, об-« разованный направлением ультразвукот ВЫХ1колебаний с поверхностью дна ка, нала 2; С -скорость звука в жидкости .. Половина расстояния прохождения ультразвуковых колебаний есть функ цйя от Уровня потока жидкости, то есть , .

. .. , -2 sTvTrf . . (2)

где Н уровень потока измеряемо.й жидкости.

Подставив выражение (2) в (1) пос ле элементарных прербразова.ний, по4ctQ(лучим р5HV. (3)

Таким образом, измеряемая разност времени пропорциональна произведению уровня потока жидкости и его скорост то есть линейно зависит от Объемного расхода среды.

При изменении уровня потока жидкости, например при его увеличении, поплавок 1, двигаясь вертикально вверх перемещает под действием своей выталкивающей силы в продольно-осевом направлений штоки 4 и 5.. При этом последние также в направляющих б и

7перемещаются вдоль своих осевых линий вверх и одновременно посредством роликов 8 и 9 вдоль продольной поверхности поплавка 1. Ввиду этого торцы штоков 4 и 5 сзакрепленными на них преобразователями 10 и 11 перемещаются в противополо ных направлениях в щелевом отверстии 3 поплавка 1, благодаря поступательной паре, образованной кулисными механизмами.

При новом, установившемся состояни уровня потока, и, следовательно, положении поплавка 1, расстояние прохождения ультразвуковых колебаний изменяется согласно выражении (2), Поэтому измеряемая разность времени пропорциональна изменению уровня и скорости среды, так как величина угла, образованного направлением ультразвуковых колебаний с поверхностью дна канала 2, остается постоянной при любом значении уровня потока жидкости. Выполнение штоков телескопическими обеспечивает уменьшение их геометрических размеров.

Таким образом, размещение излучателя и приемника ультразвуковых колебаний на торцах стержней,.размещенных В Направляющих, точка пер.есечения в вертикальной плоскости осевых линий которых расположена на поверхности дна канала, позволяет упростить конструкцию и использовать ультразвуковой метод для целей измерения расхода открытых потоков жидкости например, в ирригации, зависящего от скорости и уровня, без использования отдельных датчиков скорости и уровня со сложной вычисли- тельной схемой обработки их сигналов

8предлагаемом .же расходомере выходной сигнал включает в себя одновременно информацию и об уровне, и Q. скорости потока, обработка которого достигается с большей точностью более простыми средстйами.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой расходомер для каналов р переменным уровнем потока, содержащий генератор импульсов, два электроакустических преобразователя, установленных под углом вдоль направления потока, схему измеревшя разности временен прохождения импульсов по потоку ипротив него, регистратор и коммутатор, включенный между генератором j электроакустическими преобразователями и схемой выделения разности времени прохождения импульсов по потоку и против него, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции, он снабжен поплавком с продольной прорезью и двумя штоками, установленными в направляющих с возможностью продольног смещения в прорези поплавка и кинема тически связанными с поплавком через кулисные механизмы, при этом электро акустические преобразователи установлены на торцах соответствующих штоков, а штоки установлены под углом, обеспечивгиощим пересечение их продольных осей на дне канала. 2, Рдсходомер для каналов с переменным уровнем потока по п, 1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, штоки выполнены телескопическими. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 381898, кл. В 01 F 1/00, 1972. 2.Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение ,1975 , с. 640. 3.Кудашёв Н.В. и Сахаров Ю.Н. Электроакустическая аппаратура сие-. тем автоматического контроля и измерений. М., Энергия 1972, с. 75 / прототип) . ...;..