Ультразвуковой измеритель ско-РОСТи дВижЕНия жидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01P5/24 G01F1/66 

1

Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в устройствах для измерения скорости движения жидкости, расходомерах.

Известны ультразвуковые измерители скорости движения жидкости, содержащие два пьезопреобразователя, генератор, усилители, фильтры-пробки, делители частоты и фазоизмерительную схему 1.

Недостатком таких устройств является сложность схемы ввиду наличия делителей, избирательных и режекторных устройств.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости, содержащий генератор качающейся частоты, первый и второй электроакустический преобразователи, расположенные в контро 1ируемой среде, усилитель, соединенный с генератором качающейся частоты, и формирователь периодов биений, подключенный ко входу вычислительного блока .

Недостатком его является большая погрешность измерений вследствие того, что не учитываются высокочастотные пульсации движения среды, а также из-за повышенной чувствительности устройства к наличию наводки, распространяющейся быстрее, чем полезный сигнал.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый измеритель скорости движения жидкости введены второй усилитель, подключенный к выходу генератора качающейся частоты, и дополнительный формирователь периодов биений, выход которого подсоединен ко второму входу вычислительного блока, при этом входы первого и второго формирователей периодов биения раздельно подключены к общим точкам соединения выхода соответствующего усилителя и одного из электродов электроакустического преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ультразвукового измерителя скорости движения жидкости.

Измеритель скорости движения жидкости содержит генератор 1 качающейся частоты, электроакустические преобразователи 2 и 3, размещенные в контролируемой среде, первый и второй усилители 4 и 5, формирователи 6 и 7 периодов биений и вычислительный блок 8. Выход генератора 1 качающейся частоты, имеющего прямолинейный закон изменения частоты, подключен ко входам первого и второго усилителей 4 и 5. Входы первого и второго формирователей 6 и 7 периодов биений раздельно подключены к оощим точкам соединения выхода усилителя 4 и одиого из электродов электроакустического преобразователя 2, выхода усилителя 5 и одного из электродов электроакустического преобразователя 3. Каждый из формирователей 6 и 7 выполнен, например, в виде амплитудного детектора и пороговой схемы. Выходы формирователей 6 и 7 подключены соответственно к первому и второму входам вычислительного блока 8, который вырабатывает сигнал, пропорциональный разности периодов биений.

Предлагаемый ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости работает следующим образом.

На электроакустические преобразователи 2 и 3 поступает напряжение генератора 1 качаюпдейся частоты через раздельные усилители 4 и 5. Излучаемые каждым преобразователем в направлении друг друга, ультразвуковые волны распространяются по и против направления движения контролируемой среды и достигают другого преобразователя с опозданиями, равными .-:-к

V + С

I соответственно, где / - расстояние

V -С

между преобразователями; V - скорость движения среды; С - скорость ультразвука в среде.

Частота ультразвука, излучаемого в некоторый момент времени преобразователем 2, и частота волн, излученных преобразователем 3 и достигающих в данный момент времени преобразователя 2, отличаются на величину

Д/ -J J -Q-V

где А - скорость изменения частоты. Волны, поступающие от преобразователя 3, принимаются преобразователем 2 и преобразуются им в электрические колебания, которые, однако, на выход генератора 1 не проходят, так как усилитель 4 обладает однонаправленными свойствами передачи энергии. При малом поглощении ультразвука в жидкости в средней точке делителя, составленного из выходного сопротивления усилителя 4 и электрического импеденса преобразователя 2, образуются биения сигналов двух частот: излучаемого и принимаемого. Период биений Г; равен

Т L J- -

А/, к I

Аналогично в средней точке делителя,составленного из выходного сопротивления усилителя 5 и электрического импеданса преобразователя 3, образуются биения сигналов с периодом

„, 1 С 4- V - к ГСигналы с преобразователей 2 и 3 постуиают на входы формирователей 6 и 7 периодов биения. На выходе их выделяются сигналы с длительностями TI и Т соответственно. Вычислительный блок 8 вырабатывает сигнал

2К К1

Т Т -

у 21 -

то есть пропорциональный измеряемой величине - скорости жидкости. Этот сигнал может быть представлен в цифровом коде или любом друго.м виде, удобном для индикации.

Предлагаемый измеритель отличается простотой выполнения, а также высокой точностью измерений благодаря тому, что в

вычислительный блок непрерывно поступает информация, на основании которой вычисляется скорость. Обработка и преобразование принятых сигналов, например, в цифровой код, вывод результатов и индикация осуществляется любыми известными средствами. Кроме того, устройство нечувствительно к наводкам, распространяющимся со скоростью во много раз большей скорости ультразвука.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель скорости движения жидкости, содержащий генератор качающейся частоты, первый и второй электроакустический преобразователи, расположенные в контролируемой среде, усилитель,

соединенный с генератором качающейся частоты, и формирователь периодов биений, подключенный ко входу вычислительного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в

него введены второй усилитель, подключенный к выходу генератора качающейся частоты, и дополнительный формирователь периодов биений, выход которого подсоединен к второму входу вычислительного блока, при этом входы первого и второго формирователей периодов биений раздельно подключены к общим точкам соединения выхода соответствующего усилителя и одного из электродов электроакустическою

преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство

СССР № 522469, кл. G 01Р 3/64, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 494693, кл. G 01Р 5/00, 1973 (прототип).