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

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ Изобретение относится к технике ультразвуковых измерений, в частности к области измерения расхода веществ, и может быть использовано в нефтяной, химической, металлургичес кой и других отраслях промышленност По авт.св. № 802791 известен ульт развуковой частотно-импульсный расходомер, содержащий по крайней мере, одно синхрокольцо, состоящее из последовательно соединенных усилителяформирователя, схемы запрета, формирователя импульсов возбуждения и аку стического преобразователя, схему поиска и фазовой автоподстройкй, выход которой соединен с входом управляемого автогенератора запускающих импульсов, выход которого подключен к. входам измерительного блока запоминающего элемента, схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента, а выход с входами формирователя импульсов и схемы запрета, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента, а выход соединен с вторым входом схемы поиска и фазовой автоподстройки. РАСХОДОМЕР Известный расходомер не позволяет измерять мгновенные значения расхода, так как разность частот автогенераторов, по которой судят о значении измеряемого параметра, является очень малой величиной. Это снижает точность измерения, для малых значений разности частот требуется также большое время. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения. Цель достигается тем, что предлагаемый ультразвуковой частотно-импульсный расходомер снабжен делителем частоты, вход которого соединен с выходом управляемого генератора и ВХОДСЯ4 измерительного блока, а выход подключен к входам запс инаю1цего элемента схемы поиска и фаз-овой автоподстройки и схемы И. На фиг. 1.показана блок-схема расходомера с одним синхрокольцсм; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на отдельных узлах схемы. Ультразвуковой частотно-импульсный расходомер содержит синхрокольцо, состоящее из последовательно соединенных акустического преобразователя 1 с пьеэоэлементами 2 и 3,формирователя импульсов возбуждения 4, усилителя-формирователя 5 и схемы запрета б, управляемый автогенерато запускающих импульсов 7, запоминающий элемент 8, схему поиска и фазовой автоподстройки 9, схему И 10,де литель частоты 11 и измерительный блок 12, причем выход схемы поиска ,и фазовой автоподстройки 9 соединен с входом управляемого автогенератора запускающих импульсов 7, выход которого подключен к входам измерительного блока 12 и делителя частоты 11, выход которого подключе к входам запоминающего элемента 8, схемы поиска и автоподстройки 9 и схемы И 10, другой вход которой соединен с выходом запоминающего элемента 8 и вторым входом.схемы поиска и фазовой автоподстройки 9,а вь1ход - с входами формирователя импульсов 4 и схемы запрета б, выход которой подключен к другому входу запоминающего элемента 8. Устройство работает следующим об разом. При включении питания напряжение с выхода схемы поиска и фазовой автоподстройки 9 (фиг.2 е) подается на вход управляемогоавтогенератора запускающих импульсов 7 и перестраи вает его частоту. В момент включени питания напряжение на выходе схемы поиска и фазовой автоподстройки 9 равно нулю.. При этом следование импульсов управляемого автогенератора минимален ,, (см.фиг. 2а) . Минимал ный период следования импульсов на выходе делителя частоты 11 с коэффициентом деления К должен быть мен ше минимального времени распространения сигнала в электроакустическом канале, а максимальный период следования - больше максимального времени распространения сигнала в элек троакустическом канале. Перйый импульс с выхода делителя частоты 11 (см.фиг.26) через схему И 10 (см. фиг.2в) поступает на схему запрета 6, открывая ее, и на ..запуск формирователя импульсов возбуждения 4, причем запуск производится задним фронтом импульса (см.фиг.2г). Сформированный импульс подается на пьез элемент 2, который преобразует его в ультразвуковой сигнал, прошедший через контролируемую среду ультразвуковой импульс принимается и преобразуется пьезоэлементЬм 3 в электрический импульс, который через усилитель-формирователь 5 поступает на вход схемы запрета б (см,фиг.2д Этот импульс задержан относительно излученного на время Так как период импульсов на выходе делителя частоты 11 в начальный момент меньше минимального времени распространения ультразвука в акустическом преобразователе 1, то второй импульс с выхода схемы И 10 поступает на вход схемы запрета б раньше, чем импульс с выхода усилителя-формирователя 5, и поэтому схема запрета заперта. При этом второй импульс с выхода схемы И 10 проходит по электрическому каналу аналогично первому. Одновременно импульсы с выхода делителя частоты 11 поступают на вход схемы поиска И автоподстройки фазы 9 увеличивая напряжение на ее выходе. Период управляемого генератора 7 увеличивается до тех пор, пока произойдет совпадение во времени импульсов с выходов усилителя-формирователя 5 и схемы И 10. Тогда импульс с выхода усилителя-формирователя 5 проходит через схему запрета б и запускает формирователь импульсов возбуждения 4. Таким образом запускается синхрокольцо. Одновременно с этим импульс с выхода схемы запрета б подается на зход запоминающего элемента 8, устанавливая на его выходе низкий уровень, которым запирается схема 10 И так, что задний фронт положительног-о импульса на выходе схемы И 10 будет совпадать с передним фронтом отрицательного импульса на выходе схемы запрета б (момент времени, toj-p на фиг. 2в), т.е. в дальнейшем импульсы управляемого генератора 7 не оказывают влияния на работу синхрокольца. В этот момент схема поиска и фазовой автоподстройки 9 переходит в режим автоподстройки фазы импульсов управляемого генератора 7 с импульсами автоциркуляции синхрокольца. Схема поиска и фазовой автоподстройки 9 выделяет ошибку рассогласования во времени между импульсами с выхода делителя частоты 11 и импульсами автоциркуляции синхрокольца, преобразуя ошибку рассогласования в управляющий сигнал, подаваемый на управляемый автогенератор 7. В случаях нарушения электроакустического импульсы с выхода делителя частоты 11 продолжают поступать на вход схемы поиска и фазовой автоподстройки 9, увеличивая напряжение на ее выходе до максимального значения, после чего- происходит разряд выходного напряжения схемы до нуля, и расходомер устанавливается в начальное положение. Таким образом, импульсы с выхода управляемого автогенератора запускающих импульсов однозначно связаны по частоте и фазе с импульсами синхрокольца, но частота этих импульсов в К раз выше частоты импульсов- синхрокольца, что увеличивает точность и быстродействие измерения. Расходомер позволяет в реальном масштабе времени измерять мгновенный расход.

Формула изобретения

Ультразвуковой частотно-импульсный расходомер по авт.св. № 802791, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, он снабжен делителем частоты, вход которого соединен с выходом управляемого генератора и входом измерительного блока, а выход подключен к входам запоминающего элемента схемы поиска и фазовой автоподстройки и схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство по объединенным заявкам 2515713/18-10 и 2515714/18-10, кл. G 01 F 1/6б, 1977.

иг.г f