Ультразвуковой способ измеренияСКОРОСТи пОТОКА Советский патент 1981 года по МПК G01P5/24 G01F1/66 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА

I

1зобретение откосится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скоростн и расхода веществ в нефтяной, химической ,. гидрометаллургической и других отраслях промышленности.

Известны способы измерения скорости и расхода веществ, основанные на работе в одном электроакустическом канале двух синхроколец 1 jИзвестен также способ, основанный на работе в одном электроакустическом канале деух синхроколец, одно из которых работает по потоку, другое - против потока. При таком способе обеспечивается получение импульсного сигнала на выходе устройства, частота которого отличается от истинного значения разницы частот синхроколец, что приводит к ошибке измерения скорости потока VJ.

Цель изобретения - повмиение точности измерений.

Это достигается тем, что одно из синхроколец работает непрерывно, а второе - синхронизирует по фазе работу автогенератора, частота которого в целое число раз превышает частоту второго синхрокольца и исключают моменты совпадений импульсо

синхроколец за счет импульсов автогенератора, ке совпадающих с импульсом первого синхрокольца.

На фиг. 1 показана функциональная схема одного из вариантов устройств для осуществления способа; на фиг.2-. временные диагра.«мы напряжений, поясняющие работу устройства.

В рассматриваемом варианте часто0та синхронизируемого по фазе автогенератора выбрана в два раза вьЕЯе частоты синхрокольца.

Устройство состоит из акустического преобразователя 1 с пьезоэле5 -ментами 2, 3, генераторов 4, 5, автогенератора 6, схем совпадениП 7-15., формирователей 16-18, усилителей 19-, 20, триггеров 21-23, фазового детектора 24, смесителя 25

0 (для упрощения в функциональной схеме не приводится ряд элементов, необходимых в реальной схеме).

устройство работает следующим образом.

5

Импульс с генератора 4 (фиг. 2) поступает на .пьезоэлемент 2. Пьезо-элемент излучает ультразвуковой импульс под углом к оси преобразователя. Пройдя через измеряемую

0 среду, ультразвуковой импульс посту,пает на пьезоэлемеит 3. Принятый пьезоэлемонтом 3 импульс усиливается усилителем 19. Формируется формирова,.-апем 16 в прямоугольный импульс длительностью (фнг. . Переднкм фрокто.м импульса формирователя 16 запускается генер.атора 1. Далее.процесс повторяется и синхрокольдо (Б дальнейшем ведущее) работз ет неп.легнв ио.

i;::r;v::;:.cсЧЯьерс.тср,- ф;-.г. 2. поступает на пъезсэлемект 3. Пьеаоэлемемт излучает ультразвуковой им- пульх; под углом к оси прс-образоватоля, Лройля через измеряемую среду ультрлзаукозлои .c поступает ка пьейо1Леме1;т 2. ;1рни;:Т| льезоэлементо.--л 2 1-;м11у. усиливаете.. уси.;ителюм 20, {:1Ор -;нруетс,ч формнроватепем 17 Б прямоуго.иьный импульс (фиг. 2г Триггер 21 1аход:1ится в таном состоянии, при ко-;:О1.1О.ч cxet:a 7 со.падений nponycj aoT, d i::%e va 8 совпадения не пропуска . .u. ка запуск генератора 5.

Передним фро-гго.м импульса формкровате.чя 17 через схему 7 с:овг аде KV:H запускается г&л&ра.1()р 5. Дилее процесс тюнторнется н скнхрокольцо (Е дллызе- шом. ведомое) работает непрерывно до момента, опрсд еляемого реальным з-л аняг-игльно допустимьзм временным г.итервалом между имг.ульсак л синкроколец., .

Подстройка по фазе кмпу.гьсов автогенератора 6 (фнг. 2д:0 с nMviyjibсами ведомого ск1ахроколъца (Фиг,2г) осуществляется слелую-цим образом.

Импульсы с аптогенера-jopa 6 длительностьюСза„р (га- пульсы запрета) поступают на формирователь 10, который формирует импульсы д т::епъ ностьюТ С.лалрА 2) через время t- от переднего, фронта импульсов запрета. Величина времени t-i, выбирается из условия t,(7jf.,,,p /2.

TaxKT-i образом, импульс с форкирователя 18 по времени нахог ится виутхги импульса запрета.

Кроме того, иклульсы с автогенератора б поступают на триггер 23, раОотаюиигй в счетном режиме, и на схемы 11, 12 совпадений. Иа вторые входы схем 11, 12 совпадений подаются сигналы с противофазн лх плеч триггера 23. На в погодах схемы 11 соьпадёний {фиг. 2е) и схемы 12 соип;лдекий (фиг, 2ж) вьщеляются последовательности импульсов, частоты ксюрых в два раза ниже частоты автсгевератора 6, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на полпериода. Эти последовательности поступают ка схемы 9, 10 совпадений. На вторые входы схем 9, 10 совпадений подаются сигналы с противополокКЫ.Ч плеч триггера 22, работаюа его в счетном режиме. В занисимости от исходного состояния триггера 22 одна из вни;еленных последовательностей импульсов через схему 9 и 10 совпадений (фиг. 2з) поступает на схемы

14и 15 совпадений (например проаускснзт схема 10 совпадений)-.

51а второй вход схемы 15 совпгщений подаются импульсч-л с формирователя 18. Импульсы с .ода схег.ал

15со.1:г;адений (фиг. 2к) поступают ка с-О.-,.- совпадений 8 н через схему

1 -i3i--,ri :-H;::i jia i.X;:i lasovir-ro детектора 2. Триггер 21 находится в такС состопкяи, при котором схег/.а 13 ооппггдений шопускает импульсы ка иход фазоиох-о детектора. На второй вход фа:;озого детектора 24 подаются . 1ульсы с формиротзателя 17 (импульсы ведомогО синхрокольца) , Скгпа.п ошибки по фазе между 1.мпульсами Еедомого сипххэокольца и импульсами со схемы 15 совпадений с выхода фазового детектора 24 поступаетна управление автогенератора 6. Подстройка осуществл.1гется до тех пор, пока передний фронт импульсов со схемы 15 совпадений не будет совпадать с передним фронтом импульсов ведомохо синхрокольца, т.е. автогенератор 6 будет синхронизирован по фазе импу.пьсами ведомого синхроколыда, а частота авто1-енератора б будет в два раза виле частоты вед.1омогс синхрокольца.

При совпадении по времени им 1ульса с формирователя 16 (фиг. 26) и импульса запрета ведомого кольца (фиг. 2)к) на выходе схеглы 14 совпадени11 появляется , перебрасывающий триггеры 21 и 22 в противоположные состояния. Схемы 7 и 13 совпадений закрываются, а схема 8 совпадений открывается. Триггер 22 открывает схему 9 совпадений я закрывает схему 10 совпадений, выделяя вторую последовательность синхронизированных по фазе импульсов (фиг. 2е), сдвинутую на полпериода относительно первой. .Первый хе импульс этой последовательности, поступая на схему 15 совпадений, выделяет импульс с выхода формирователя 18, который передним фронтом допускает через схему 8 совпадений генератор 5, восстанавливая работу ведомого сиихрокольца со сдвигом на полпериода. Одновременно импульс с генератора 5, возвращая в. исходное состояние триггер 21, запирает схему 8 совпадений и открывает схемы 7 и 13 совпадений.

Последовательности импульсов с формирователя 16 (фиг. 26) и схемы 12 совпадений (фиг. 2ж) поступают на смеситель 25, который выделяет разностную частоту синхроколец, пропорциональную скорости пстока. Количество периодов биений с выхода смесителя 25 пропорционально суммарному расходу измеряемой среды.

Для нормальной работы синхроколец должно выполняться условие Запр T/N, где Т - минимальный период синхроколец; N - отношение частот автогенератора и ведомого синхрокольца; С импульс форг.-.ирователя.

В приведенном примере при N 2- Z/janp+Тф Т/2 . Минимальная веливыбирается, исходя из реальчинат

запр

ных параметров акустического преобразователя 1.

Формула изобретения

У.пьтразвукоЕОй способ измерелгия скорости , осиовапный на работе в одном электроакустическом канале днух сиихроколец, одно из которых работает по потоку, другое - против потока, отличающийся тем, ч-го, с целью повышения точности измерениЛ, одно из синхроколец запускают в режим непрерывной автоциркуляции импульсов, синхронизируют по фазе импульсами второго синхрокольца работу автогенератора, частота которого а целое число раз превылает частоту BTOpoi5o синхрокояьца, и исключают моменты совпадений импульсов синхроколец за счет

0 Босстановления работы второго с.чнхрокольда одним из /гмпульсов автогенератора, не совпадающим с импульсом первого синхрокольца.

Источник$- информации,

s принят,; зо )Я -;мание при зкслертизс

puz. г