Ультразвуковой расходомер Советский патент 1983 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода ультразвуком в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

. По.основному авт.св. 717543 известен ультразвуковой расходомер, содержащий одноканальный преобразователь расхода, включающий два .обратимых электроакустических преобразователя, и измерительную схему, состоящую из двух генераторов зондир1тощих импульсов, схемы управления,двух электронных ключей, двух схем И, двух схем ИЛИ, схемы выделения разностной частоты, усилителя формирователя, схемы допуска синхроколец и частотомера 1.

К недостаткам известного расходомера следует отнести то, что с изменением условий прохождения акусти- . ческого сигнала в преобразователе расхода в силу разных причин (старение пьезокерамики, изменения физико-акустических -параметров рабочей среды, частичное обрастание зеркала излучающих поверхностей пьезоэлектрических преобразователей) изменяется величина акустического сигнала и

как следствие начинает плавать момент срабатывания формирователя импульсов в усилителе-формирователе относительно момента посылки преды- . дущего зондирующего импульса, что приводит не только к существенному уменьшению точности расходомера по сравнению с первоначальной, но даже и к потере работоспособности прибо10ра.

Целью изобретения является повышение надежности и точности расходомера.

Поставленная цель достигается

15 тем, что ультразвуковой расходомер дополнительно снабжен последовательно соединенйыми амплитудным детектором и регулятором напряжения, причем первый вход амплитудного детек20тора подключен к выходу усилителя, а второй вход подключен к первому выходу регулятора напряжения, второй выход которого подключен к вторьм входам обоих генераторов зондирующих

25 импульсов.

На чертеже представлена блок-схе-ма ультразвукового расходомера, который содержит одноканальный акустический преобразователь 1 расхода,

30 пьезоэлементы 1.1 и 1.2 которого

соединены с выходами двух соответствующих генераторов 2,1 и 2.2 зондирующих импульсов и входами ключей

3.1и 3,2, выходы которых через схему ИЛИ 4, усилитель-формирователь 5 СОСТОЯВШИ из усилителя 5,1 и формирователя 5,2, вторую схему ИЛИ 6 подключены к входу схемы 7 управления, сигнальный выход которой сое-дивен с входами двух схем И 8,1 и 8,2, а два управляющих выхода - с вторыми входами схем И 8,1 и 8,2 и управляющими входами ключей 3,1 и

3.2выходы схем И 8,1 и 8,2 подключены к входам генераторов зондирующих импульсов 2,1 и 2,2, к входам

схемы 9 выделения разностной частоты, подключенной к частотомеру 10, к входам схемы 11 автоматического запуска синхроколец расходомера,|ВЫход усилителя 5,1 помимо формироват ля 5,2 подключен также к входу ампл тудного детектора 12 радиоимпульсов выходной сигнал которого определяет величину регулируемого напряжения питания генератора зондирующих импульсов с выхода регулятора 13 напр жения и превышает опорное -напряжени регулятора напряжения на величину, пропорциональную амплитуде радиоимпульса.

При включении расходомера начинает работать генератор запуска и логическая схема, входящие в схему 11 автоматического запуска и обеспечивающие получение на выходе ее двух коротких, сдвинутых во времени импульсов запуска, один из которых через схему ИЛИ б, схему 7 управления, и далее через соответствующую схему И 8,1, а другой через схему И 8,2 запускает генератор 2.1 зондирующих импульсов, другой импульс запускает генератор 2,2 зондирующих импульсов. Импульс с генератора 2,1 подается на пьезоэлемент 1,1, с генератора 2,2 на пьезоэлемент 1,2, Акустический сигнал после прохождения рабочей среды в одноканальном акустическом преобразователе 1 преобразуется противолежащим пьезоэлементом 1,2 (соответственно 1,1) в радиоимпульс, который через ключ 3,1(3,2), схему ИЛИ 4 подается на вход усилителя 5,1 формирователя 5,2, Передний фронт усиленного радиимпульса запускает формирователь 5,2, импульс с которого вновь через схему ИЛИ 6, схему управления 7 схему И 8,1 и 8,2 вновь подается на запуск генератора 2-, 1 (2.2) зондирующих импульсов, обеспечивая автоциркуляцию импульсов в синхрокрльцах, работающих по и против потока жидкости в преобразрвателе 1,

Кроме того, импульсы с выходов схем И 8,1 и 8.2 подаются на схему

11 автоматического запуска, обеспечивая запрещение подачи новых импульсов запуска со схемы, 11 при наличии устойчивой автоциркуляции, В случае срыва автоциркуляции в силу

5 каких-либо случайных причин постоянно работающий генератор запуска в схеме 11 автоматического запуска вновь обеспечивает подачу первых импульсов запуска до момента возник0 новения устойчивой автоциркуляции (в обоих синхрокольцах, после чего подача импульсов запуска со схемы 11 вновь прекращается.

Выходной сигнал амплитудного де5 тектора 12 в виде уровня постоянного напряжения 0,,, пропорционального амплитуде усиленного радиоимпульса с приемного пьезоэлемента, не должен существенно снижаться в промежутках Q между соседними радиоимпульсами,

что обеспечивается подбором конденсатора в схеме амплитудного детектора относительно уровня Опорного напряжения со схемы 13 регулятора напряжения, В частном случае регулятор напряжения может представлять собой транзисторный компенсационный стабилизатор напряжения с последовательно включенным регулирующим транзистором, однокаскадным усилителем постоянного тока и источником опорного напряжения на стабилитроне в цепи усилителя постоянного тока.

В момент включения в работу ультразвукового расходомера амплитудного детектора 12 не превьппает значения опорного напряжения с регулятора 13 напряжения, и напряжение питания генератора зондирующих импульсов в этом случае будет максимальным. Приемный усиленный радиоимпульс будет также максимален,что приведет к появлению на выходе амплитудного детектора 12 такого Ug,, ,

которое приведет к уменьшению напряжения питания генератора зондирующих импульсов и последующему уменьшению вых т-®- перерегулировке величины напряжения питания генератора зондирующих импульсов, Недостаточное значение U,,. . ампли, DbiA

тудного детектора 12 вновь вызовет увеличение напряжения зондирующих импульсов с выхода генератора зондирующих импульсов до момента установления оптимального для срабатывания формирователя 5,2 значения напряжения радиоимпульса, В течение нескольких периодов синхроколец произойдет асимптотическое приближение значения напряжения питания генератора зондирующих импульсов к установившемуся значению, определяющему оптимальное значение U,, амплитудного

детектора 12-, Изменение состава рабочей среды, загрязнение зеркала излучателей пьезоэлектрических преобразователей, смещение пьезопреобразователей относительно оптической оси между ними замена пьезоэлементов другими немедленно вызывает соответствующее изменение напряжения зондирующих импульсов, без изменения показаний расходомера. Формула изобретения Ультразвуковой расходомер по авт.св. № 717543,о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, он снабжен последовательно соединенными амплитудным детектором и регулятором напряжения, причем первый вход амплитудного детектора подключен к выходу усилителя, а второй вход подключен к первому выходу регулятора напряжения, второй выход которого подключен к вторым входам обоих генераторов зондирующих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 717543, кл. G 01 F 1/66, 1978 (прототип),