Ультразвуковое устройство для измеренияМАССОВОгО РАСХОдА жидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01P5/24 

- На чертеже изображена структурная схема ультразвукового устройства для измерения массового расхода жидкости.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, два акустических канала, содержащих два излучающих пьезоэлектрических преобразователя 2 и 3 и два приемных пъезо-электрических преобразователя 4 и 5; усилители 6 и 7, подключенные к выходам акустических каналов и подсоединенные к первому и рторому входу соответственно вычислителя 8.числа Маха/ третий вход которого подключен к-выходу генератора 1, связанного с выходом модулятора 9. Устройство содержит также блок 10 контроля уровня напряжения, включенный между выходом преобразователя 4 и входом модулятора 9, интегратор 11 и ключ 12, соединенные последовательно и включенные между входом блока 13 индикации и выходом вычислителя 8 числа Маха.Управляющий вход ключа 12 подсоединен к выходу модулятора 9. Один из преобразователей 3 и 4 является резонансным, а другой - широкополосным. Преобразователи 2 и 5 могут быть любьами - резонансными или широкополоными .

Работает предлагаемое ультразвуковое устройство для измерения массового расхода жидкости следующим образом.

Импульсный высокочастотный электрческий сигнал, вырабатываемый генератором 1, преобразуется преобразователями 2 и 3 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в протекающей жидкости. Волны, прошедшие Среду, преобразуются приемными преобразователями 4 и 5 в электрические сигналы, усиливаемые усилителями б и 7. Частота генератора 1 все время изменяется в ту или иную сторону под воздействием модулятора 9. Так как преобразовател 3 или 4 резонансный, то выходное напряжение этого канала оказывается модулированным по амплитуде по закон резонансной характеристики, когда частота генератора 1 изменяется вблизи его резонанса.Напряжение преобразователя 4 максимально, когда частота равна резонансной частоте преобразователя 3, и уменьшается при отходе в любую сторону.

. Когда на пряжениб уменьшается до 0,707 от максимального значения,сра.батывает блок 10 и воздействует на модулятор 9. Посредством этого сигнала изменяется направление перестройки частоты на противоположное. В результате частота генератора 1 качается в пределах полосы пропускания резонансного преобразователя 3 или 4.

Излученные х льтразвуковые импульсы достигают приемных преобра- .

зователей 4 и 5 за неравные промежутки времени, поскольку к одному приемнику ультразвуковые волны распространяются против потока со скоростью C-V, а к другому - по потоку со скоростью C+V, где С - скорость распространения ультразвуковых колебаний ;V - проекция скорости V, потока на направление распространения ультразвука..

V

V

C+V

C-V

где f и ЧУ/г. время распространения ультразвуковых волн от передающих преобразователей 2 и 3 до приемных преобразователей 4 и 5; L - расстояние от переданщих преобразователей 2 и 3 до приемных преобразователей 4 и 5.

: с у-с4ч аь

(1) 1

. -с ,(а) (Ъ}

11

. у. ,. ие т ч С С

где М - число Маха. ,

Усиленные радиоимпульсы с усилителей 6. и 7 попсщают на вычислитель 8 числа Маха.

Выходное напряжение -вычислителя 8, пропорциональное числу М, через ключ 12 поступает на интегратор 11.

Ключ 12 замыкается на время, равное п интервалов качания частоты Длительность интервала Т качания частоты в пределах полосы пропускания преобразователя равна

дР

К,

где дР - полоса излучающего преобразователя 3 ;

К - скорость изменения частоты На выходе, интегратора 11 получается значение напряжения, которое характеризует массовый расход жидкости. Ключ 12 остается разомкнутым на время, необходимое для срабатывания блока индикации, и на выходе интегратора 11 сохраняется напряжение. После этого начинается новое измерение и ключ 12 замыкается на время пТ. С началом следующего измерения накопительный элемент интегратора 11 разряжается общеизвестными средствами.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для .измерения массового расхода жидкости, содержащее генератор зондирующих импульсов, вход которого подключей к выходу модулятора, два акустических канала для зондирования жидкости по потоку и против потока, входы которых подключены к выходу генератора зондирующих импульсов, а выходы через усилители подсоединены соответственно к первому и второму входу вычислителя, третий вход которого подключен к выходу генератора зондирующих имЛульсов, к блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности в него э здвны блок контроля уровня напряжения, интегратор и ключ, при этом выход одного из акустических кансшов подключен ко входу блока

контроля уровня напряжения, а вход блока индикации подсоединен к выходу вычислителя через последовательно включенные интегратор и ключ, управляющий вход которого подсоединен к выходу модулятора, а вход модулятора соединен с выходом блока контроля уровня напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Линворт Л,С. Конструкция датчиков ультразвуковых расходомеров для жидкости. - Экспресс-информация Контрольно-измерительная техника, 1975, №34, с. 13-17.

2.Авторское свидетельство СССР 324578, кл. G 01 Р 5/00, 1970.

г

vtv

-ч

п

/

--

f

Т

10