Одноканальный ультразвуковой расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/66 

(54) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть примене но в технике измерений расхода жидкости г например расхода топлива. Известен одноканальный ультразвуковой расходомер, включающий две синхрокольцевые схемы, схемы запуска и индикатор 1 Недостаток известного расходомера невысокая точность и ненадежность, в связи с тем, что в нем схема запус ка выполнена на аналоговых частотных элементах. Наиболее близким к предлагаемому является расходомер, содержащий две синхрокольцевые схемы, каждая из которых включает в себя генератор, пос ледовательно соединенные усилитель и формирователь, и подключенный к гене ратору и усилителю пьезопреобраэователь, а также схему запуска и частотомер, соединенный с одним из выходо триггера счета, причем каждая синхрокольцевая схема содержит схему зап рета и четыре схемы совпадения, од :новибратор, триггер сдвига, триггер направлений, две схемы совпгщения, два счетчика и два индикатораС23. Недостаток известного ультразвукового расходомера - схемная слож1кость и низкая надежность работы вследствие большого количества входящих в него элементов. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности работы расходомера . Поставленная цель достигается за счет того, что в ультразвуковой одноканальный расходомер, содержащий две синхрокольцевые , каждая из которых включает в себя генератор, последовательно соединенные усилитель и формирователь, и подключенный к генератор и усилителю пье- зопреобразователь, а также схему запуска и частотомер, введены два элемента И, подключенные к выходгм генератора и формирователя соответствующей синхрокольцевой схема,два элемента ИЛИ, подключенные ко входам генераторов соответствующей синхрокольцевой cxeNUf схема анализа, содержащая одновибратор, подключенные к его выходу первый элемент И и инвертор, и второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а второй вход - со вторым входом первого элемента И и с выходом элемента И первой синхрокольцевой схемы, причем вход одновибратора соединен с первым входом элемента ИЛИ первой синхрокольцевой схемы и с выходом элемента И второй синхрокольцевой схемы, а схема запуска выполнена общей для синхрокольцевых схем и содержит последовательно соединенные генератор запуска, элемент ИЛИ и первый элемент задержки, а также второй элемент задержки и триггер, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И схемы анализа, входом частотомера и входом второго элемента задержки, второй вход - со входом первого элемента задержки и вторым входом элемента ИЛИ первой .синхрокольцевой схемы, а выход - с третьим входом эле мента И второй синхрокольцевой-схемы, причем выход второго элемента задержки соединен со входом элемента ИЛИ схемы запуска, а выход первого элемента задержки и выход второго элемента И схемы анализа соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ второй синхрокольцевой схемы.

На чертеже представлена функциоНсшьная схема предлагаемого расходомера.

Устройство содержит акустический прео&разователь 1 с пьезоэлементами 2 и 3, которые подключены к схемам синхрокольца, содержащим усилители импульсов 4 и 5, формирователи 6 и 7, элементы И 8 и 9, элементы ИЛИ 10 и 11, генераторы 12 и 13. Расходомер содержит также блок анализа, включающий в себя одновибратор 14, инвертор 15, элементы И 16 и 17 и схему запуска, содержащую генератор 18 запуска , элемент ИЛИ 19, соответ.ственно первый и второй элементы 20 и 21 задержки, триггер 22, а также частотомер 23. Пьеэоэлемент 3 соединен с выходом генератора 12 первой схемы синхрокольца и со входом усилителя 4 второй схемы синхрокольца. Пьезоэлемент 2 соединен с выходом генератора 13 второй схемы синхрокольца и со входом усилителя 5. импул,ьсов первой схемы синхрокольца.

Выход усилителя 5 импульсов через формирователь 7 и элемент И 9 подключен к первому входу элемента ИЛИ 10 и ко входу одновибратора 14. Инверсный выход генератора 13 подключен ко второму входу элемента И 9,

Выход усилителя импульсов 4 соединен через формирователь б и элемент 8 к элементам И 16 и 17. второй вход элемента И 8 соединен с инверсным выходом генератора 12, Формирователи 6 и 7 предназначены для формирования импульсов., длительност1| которых значительно меньше выходных импульсов генераторов 12 и 13. Выход одновибратора 14 подключен ко второму входу элемента И 16 и через

инвертор 15 - ко второму входу элемента И 17. Выход элемента И 16 подключен ко входу сброса триггера 22, ко входу -частотомера 23 и через второй, элемент 21 задержки, элемент ИЛИ 19 - ко второму входу элемента ИЛИ 10, к устанрвочному входу триггера 22 и через первый элемент задержки 20 ко второму входу элемента ИЛИ 11. Второй вход элемента ИЛИ 19 подключен к выходу генератор запуска 18. Выход триггера 22 под-, ключенк третьему входу элемента И

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 12 импульс поступает на пьезоэлемент 3 и усилитель импульсов 4. Пьезоэлемент 3 излучает импульс по потоку, Пройдя через измерительную среду, импульс поступает на пьезоэлемент 2. Принятый пьезоэлементом 2 импульс поступет на вход усилителя 5 импульсов, усиливается, преобразуется формировтелем 7 в остроконечный импульс длительности , который поступает на первый вход элемента И 9. При поступлении с инверсного выхода генератор 13 разрешающего сигнала на второй вход элемента И 9 остроконечный импульс проходит через элемент И 9.

Одновременно с этим выходной сигнал генератора 12, поступая на вход усилителя 4 импульсов, проходит через формирователь 6 на один из входов элемента И 8, через который он не проходит, так как с инверсного входа генератора .12 на другой вход элемента И 8 поступает запрещающий сигнал длительностью .

Импульс с выхода элемента И 9, пройдя через элемент ИЛИ 10, запускает генератор 12 и одновибратор 14 Далее процесс повторяется. Одновибртор 14 формирует импульс, который по одному входу подготавливает элемент. И 16 и через инвертор 15 запирает элемент И 17. Импульс с выхода элемента ИЛИ 19, пройдя через элемент 21 задержки и первый вход элемента ИЛИ 11, запускает генерато 13. Импульс с выхода генератора 13 поступает на пьезоэлемент 2 и уси литель 5 импульсов. Пройдя через усилитель 5 импульсов, формировател 7/ импульс поступает на вход элемента И 9, здесь задерживается, так как на другой вход, элемента И 9 с инверсного выхода генератора 13 поступает запрещающий сигнал длительностью е Ja.

При поступлении сигнала на пьезоэлеменг 2 излучается импульс против потока. Принятый пьезоэлементом 3,. импульс усиливается усилителем 4, преобразуется формирователем 6 в остроконечный импульс длительностью . С выхода формирователя 6

импульс проходит через элемент И 8, так как на его другой вход с инверс.ного выхода генератора 12 поступает разрешающий сигнал. С выхода элемента И 8 импульс поступает на первые входы элементов И 16 и 17.

Так как время задержки элемента

20намного больше длительности импульса одновибратора 14, то к приходу импульса с пьезоэлемента 3 будет подготовлен элемент И 17 разрешающим сигналом с выхода инвертора 15.

Импульс с выхода элемента И 8, пройдя через элемент И 17, элемент ИЛИ 11, запускает генератор 13. Дал процесс повторяется.

Процесс генерирования каждого синхрокольца продолжается до тех пор, пока за счет разности времени распространения импульсов ПО и ПРОТИВ потока произойдет совпадение во времени сигнала с выхода элемента И 9 с сигналом с выхода элемента И 8 в схеме анализа на входах элемента И 16. При этом с выхода элемента И 16 сигнал совпадения поступает на вход сброса триггера 22, на частотомер 23 и на схему запуска. Пройдя через элементы 21 задержки, импульс совпадения устанавливает триггер 22 в нулевое состояние.Сигнал с его выхода запирает элемент И 9 для того, чтобы прошедший импульс с выхода элемента И 9 на вход генертора 12 и сигнал, прошедший после преобразования на усилитель 5, не прошел через элемент И 9 для генерации первого синхрокольца. Импульс совпадения, задержанный в элементе

21задержки на время, большее времени пребывания импульса в преобразователе 1, поступает через элемент ИЛИ 19, через элемент ИЛИ 10 на вхо генератора 12. Этот же сигнал совпадения, пройдя через элемент 20 задержки, элемент ИЛИ 11, поступает н вход генератора 13.

Процесс генерирования каждого синхрокольца повторяется до совпа дения импульсов на входах элемента И 16. Частота следования импульсов совпадения с выхода элемента И 16, пропорциональная расходу жидкости, измеряется частотомером 23..

Данное устройство используется в автомобильном транспорте для изме рения расхода топлива. Новое схемное решение ультразвукового расходомера упрощает устройство, снижает стоимость, повышает надежность его работы.

Формула изобретения

Одноканальный ультразвуковой расходомер, содержаишй две синхрокольцевые схемы, каждая из которых вклю чает в себя генератор, последовательно соединенные усилитель и формирователь, и подключенный к генератору и усилителю пьезопреобразователь, а также схему запуска и частотомер, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы, в него введены два элемента и, подключенные к выходам генератора и формирователя соответствующей синхрокольцевой схв5мы, два элемента ИЛИ, подключенные ко входам генераторов соответствующей синхрокольцевой схемы, схема анализа, содержащая одиовибратор, подключенные к его выходу первый элемент И и инвертор, и второй эле0мент И, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а второй вход - со вторым входом первого элемента И и с выходом элемента И первой синхрокольдевой схемы, причем

5 вход одновибратора соединен с первым входом элемента ИЛИ первой синхроко-: льдевой схемы и с выходом элемента И второй синхрокольдевой схемы, а схема запуска выполнена общей для

D двух синхрокольцевых схем и содержит последовательно соединенные генератор запуска, элемент ИЛИ и первый элемент задержки, а также второй элемент задержки и триггер, первый вход

5 которого соединен с выходом первого элемента И схемы , входом частотомера и входом второго элемента задержки, второй вход - со.входом первого элемента задержки и вторым входом элемента ИЛИ первой синхроколь0цевой схемы, а выход - с третьим входом элемента И второй синхрокольцевой схемы, причем выход второго элемента задержки соединен со входом элемента ИЛИ схемы запуска, а выход

5 первого элемента з адержки и выход второго элемента И схемы англиза соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ второй синхрокольцевой схемы.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

(прототип). . ,