Ультразвуковой частотно-временной расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/66 

времени, первым и вторым дискриминаторами дли (;ти импульсов, соединенными с соотпетствуюшими триггерами, с;хемой совпадения, первый и второй вхольл которой соединены с выходами дискриминаторов длительности импульсов, и аналотовым ключом, вход которого соединен с выходом схемы совпадения, а выходы соединены с преобразователем частота-напряжение, выход которого соединен с индикатором. На чертеже приведена блок-схема ультразвукового частотно-временного расходомера. Расходомер состоит из измерительного участка трубопровода 1 с вмонтированными приемо-передающими преобразователями 2 и 3, формироватепя воз буждающих сигналов 4f дискриминатора времени 5, первого и второго дифферен циальных интеграторов 6 и 7, первого и второго управляемых генераторов 8 и 9, коммутатора приемных и передающих сигналов 10, первого и второго триггеров 1,1 и 12, первого и второго дискриминаторов длительности импульсов 13 и 14, блока выделения разности сигнала 15, схемы совпадения 16, аналогового ключа 17, преобразователя частота-напряжение 18 и индикатора 19. Предлагаемг. расходомер работает в два такта по потоку и против потока измеряемой среды. В зависимости от такта на формирователь возбуледающих сигналов Д пос тупают попеременно последовательност импульсов от управляемых генераторов 8 и 9, один из которых его запускает При работе по потоку один из импульсов последовательности управля емого генератора 8 поступает на вход формирователя 4. Коммутатор 10 направляет возбуждающий импульс формирователя на преобразователь 2, работающий в этом такте в качестве излучателя и преобразующий последний в зондирующий импульс ультразвуковых колебаний, распространяемый в измеряемой среде по направлению потока. Пройдя измеряемую среду, зондирующий ультразвуковой импульс поступает на пьезопреобразователь 3, работающий в рассматриваемом такте в качестве при емника и преобразующий ультразвуково импульс в электрический, канализируе мый кo Tмyтaтopoм 10 на дискриминатор времени 5. Одновременно на последний направляется последовательность импульсов управляемого генератора 8. Интервал времени между подачей импульса на формирователь возбуждающих сигналов 4 и моментом регистрации пр емного сигнала преобразователем 3 сравнивается дискриминатором времени 5 с периодом колебаний управляемого генератора 8. Длительность упомянуто го интервала времени должна строго соответствовать определенному числу периодов частоты уп.,авляпмого -енератора 8, большему единицы. Это лостит-ается путем в т1работки дискриминатором 5 импульсных воздействий, изменяющих напряжение на выходе дифференциального интегратора 6 в сторону увеличения или уменьшения. Генератор 8 управляемый выходным напряжением дифференциального интегратора 6, имеет два режима работы: режим поиска, когда импульсные воздействия следуют лишь по одному из каналов и режим слежения, когда наблюдается чередование импульсных воздействием по обоим каналам. При этом, режим поиска генератора возникает при переходном процессе в потоке измеряемой среды(скачкообразное увеличение или уменьшение расхода) , а режим слежения наблюдается в случае установившегося расхода измеряемой среды. Упомянутые импульсные воздействия поступают на выходы триггера 11 и вызывают на его выходе импульсные сигналы, которые воспринимаются дискриминатором длительности импульсов 13. В установившемся режиме работы расходомера на выходе дискриминатора 13 действуют сигналы небольшой дальности, поэтому на его выходе возникает запрещающий логический уровень, JCOTOрый поступает на первый вход совпадения 16. При наличии на ее втором входе также запрещающего логического уровня на выходе устанавливается низкий логический уровень, поступающий на управляющий вход аналогового ключа 17. При этом выходные контакты аналогового ключа, поступающие на преобразователБ частота-напряжение и модулирующие постоянную времени его фильтра низких частот, находятся в разомкнутом состоянии и упомянутый фильтр обладает максимально возможной постоянной времени, стремящейся к бесконечности. На практике ограничиваются постоянные времени равной 100-200 с достаточ ной для усреднения флуктуации выходного напряжений (тока), вызванных турбулентными пульсаци ми в потоке. В переходном режиме работы расходомера при скачкообразном увеличении потока на выходе дискриминатора 13 действует сигнал больщой длительности равный интервалу времени переходного процесса и приводящий к появлению на его выходе разрешающего логического уровня. На выходе схемы совпадения появляется высокий логический уровень, открывающий аналоговый ключ. При замкнутых контактах аналогового ключа фильтр низких частот преобразователя частота-напряжение обладает минимально возможной постоянной времени, стремящейся к нулю, что обеспечивает быстрое изменение выходного напряжение (тока) преобразователя. В такте против потока работа ра ходомера аналогичная с той разницей что в качестве излучателя работает преобразователь 3, а в качестве прие ника преобразователь 2, выходным сиг налом формирователя 4 служит импульс последовательности управляемого генератора 9, изменения частоты которо го производится импульсными воздейст виями дискриминатора времени 5 чередование импульсов которого по обоим каналам соответствует установившемуся режиму, а их следование по одному из каналов переходному режиму. В установившемся режиме чередование импульсных воздействий дискриминатора 5 приводит к режиму слежения дифференциального интегратора 7 и работе RS-триггера 12, вызывающей на выходе дискриминатора длительности импульсов 14 появление запрещающегос логического уровня, поступающего на второй вход схемы совпадения 16 , выход которой управляет аналоговым ключом 17. В переходном режиме при скачкообразном уменьшении тока на выходе RS-триггера 12 появляются сигналы большой длительности, вызывающие на выходе дискриминатора 14 разрешающий логический уровень, который через схему совпадения 16 открывает анаСлоговый ключ 17 , изменяющий постоянную времени фильтра низких частот преобразователя частота-напряжение до минимально-возможной величины. Таким образом, предлагаемый адаптивный ультразвуковой расходомер в установившемя режиме обладает большо постоянной времени,позволяющей сглаживать флуктуации выходного напряжения (тока) под действием турбулентных пульсаций потока, а в переходном режи ме при скачкообразных увеличении или уменьшении потока имеет постоянную времени равную нулю, при которой расходомер обладает минимашьными динамическими погрешностями. Формула изобретения Ультразвуковой часто.тд)о-временной расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с, двумя приемнопередающими преобразователями, коммутатор, дискриминатор времени, формирователь возбуждаюашх сигналов, первый и второй дифференциальные интеграторы, первый и второй управляемые генераторы, блок выделения разностного сигнала, преобразователь частотанапряжение и индикатор, причем коммутатор соединен с преобразователягот, формирователем возбуждающих сигналов, первым и вторым управляемыми Гчзнераторами и входом дискриминатора времени, первое и вторые выходы которого соединены с соответствующими дифференциальными интеграторами, входы управляемых генераторов соединены с соответствующими выходами дифференциаль- ных интеграторов, а их выходы - с блоком выделения разностного сигнала, выход которого соединен со входом преобразователя частота-напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен первым и вторым триггерами, соединенными с соответствующими выходами дискриминатора времени, первым и вторым дискриминаторами длительности импульсов, соединенными с соответствующими триггерами, схемой совпадения, первый и второй входы которой соединены с выходами дискриминаторов длительности импульсов, и аналоговым ключом, вход которого соединен с выходом схемы совпа,цения, а выходы соединены с преобразователем частота-напряжение, выход которого соединен с индикатором. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 523285, кл. G 01 F 1/66, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 572648, кл. G 01 F 1/66, 1977. . 3.Кремлевский П.П. Расходомеры счетчики количества. М., Машинотроение, 1975, с. 36-539 (протоип) .