Акустический расходомер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкой среды, транспортируемой по трубопроводам . Цель изобретения - повьшение чувствительности расходомера и расширение диапазона преобразования расхода . Устройство содержит пару электроакустических преобраз9вателей 2 и 3, которые возбуждаются генератором 5, двухканальную схему стробирования б, состоящую из двух линий задержки 7 и 8, двух формирователей 9 и 10 строб-импульсов, двух ключей 11 ,и 12 и двух усилителей 13 и 14. Имеются также в составе устройства третий формирователь 15 строб-импульсов, третья линия задержки 16, триггер 17, схема 2И-21ШИ и оперативное, запоминающее устройство (ОЗУ) 19. Введенные в устройство преобразователь 21 временных интервалов и двухканальный синхропроцессор позволяют точно преобразовать малую временную разность между временем распространения сигнала по потоку и против него в большую величину, которую простыми средствами можно измерить с большой точностью . 4 ил. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Ю 4 С 01 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4053347/24-10 (22) 08.04.86 (46) 28.02.89. Бюл. Ф 8 (7i) Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) В.Г.Корольков, Л.Н.Иутенко, М.С.Золотов, Я.А.Сериков и Е,А.Левтерова (53) 681.12 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 523280, кл. G 01 F 1/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N- 1278587, 1984. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкой среды, транспортируемой по трубопроводам. Цель изобретения — повышение чувствительности расходомера и расширение диапазона преобразования рас„„SU„„1462309 А1 хода. Устройство содержит пару электроакустических преобразователей 2 и 3, которые возбуждаются генератором 5, двухканальную схему стробирования 6, состоящую из двух линий задержки 7 и 8, двух формирователей 9 и 10 строб-импульсов, двух ключей 11 ,и 12 и двух усилителей 13 и 14. Имеются также в составе устройства третий формирователь 15 строб-импульсов, третья линия задержки 16, триггер 17, схема 2И-2ИЛИ и оперативное. запоминаю- . щее устройство (ОЗУ) 19, Введенные в устройство преобразователь 2 1 вре» менных интервалов и двухканальный синхропроцессор позволяют точно преобразовать малую временную разность между временем распространения сигнала по потоку и против него в большую величину, которую простыми средствами можно измерить с большой точностью. 4 ил.

1462109

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкой среды, транспортируемой по трубопроводам.

Цель изобретения — повышение чувствительности расходомера и расширение диапазона преобразования расхода.

На фиг. 1 изображена функциональ- 1р ная схема предлагаемого расходомера; на фиг. 2 — времяимпульсная диаграмма стробирования принимаемых сигналов по потоку и против него; на фиг; 3 — временные диаграммы пилооб- 15 разных симметричных напряжений; на фиг. 4 — временные диаграммы ячеек памяти оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

Устройство содержит электроакусти- 2р ческий тракт 1 с обратимыми электроакустическими преобразователями 2 и 3, установленными на противоположHbIx стенках трубопровода, подавитель

4 шумов низкого уровня, генератор 25 возбуждения 5, двухканальную схему стробирования 6, содержащую первую 7 и вторую 8 линии задержки, первый 9 и второй 10 формирователи строб-импульсов, ключи 11 и 12, приемные уси- 30 лители 13 и 14, формирователь 15 строб-импульсов, последовательно соединенный с третьей линией задержки

16, триггер 17, логическую схему

2И-2ИЛИ 18, оперативное запоминающее устройство 19, цифровой преобразователь 20 мгновенного расхода, преобразователь 21 временных интервалов, двухканальный синхропроцессор 22, каждый канал которого содержит авто- 4 циркулятор 23 (24) пилообразных напряжений, суммирующий счетчик 25 объемного расхода, индикатор 26 мгновенного объемного расхода, аналоговый преобразователь 27 ячейки 28 и 29 памяти оперативного запоминающе45 го устройства 19.

Расходомер работает следующим образом.

В исходном состоянии закрыты клю чи 9 и 10 двухканальной схемы строби- 5О рования 6, триггер 17 в состоянии "Ю".

На первых входах элементов И логической схемы 2И-2ИЛИ„ соединенных с потенциальными выходами линий задержки 7 и 8, высокие уровни, на вторых входах — низкие уровни, синхропроцессор 22 и оперативное запоминающее устройство 19 в состоянии покоя.

В некоторый момент времени t, импульс генератора 5 через подавитель шумов 4 низкого уровня возбуждает электроакустические преобразователи 2 и 3, акустические колебания которых распространяются встречно от одного излучателя к другому.

Одновременно с моментом возбуждения электроакустических преобразователей 2 и 3 генератор 5 вырабатывает импульс начала посылки акустических волн, который с его второго выхода устанавливает в состояние единицы триггер 17. С единичного выхода триггера на одном из входой линии задержки 16 устанавливается высокий уровень, поэтому импульс начала посылки акустических колебаний через вторые входы, элементов И схемы 2И-2ИЛИ 18 с выхода последней изменяет состояние линии задержки 16 на время

d з1по (С „+V „соы) по истечении которого эта линия принимает предыдущее состояние, а формирователь 15 строб-импульсов вырабатывает импульсы длительностью

dto o предназначенные для стробирования сигналов, принятых из потока в моменты пуска расходомера и в моменты сбоев в процессе его работы (см. фиг. 2, графики "Ь", "с"), при этом

fl

d о

sinoL(C „„„-V «. sin<) где d — диаметр трубопровода;

„ь

С ;„ — соответственно максимальная и минимальная скорости распространения акустических колебаний;

Ч „ — скорость измеряемого потока;

ac, — угол распространения акустических волн относительно оси трубопровода.

С выходов формирователя 15 стробимпульсы длительностью ht, устанавливают ключи 11 и 12 двухканальной схемы стробирования 6 в состояние проводимости.

По истечении времени

Й

t з пй.(С+Чсозса) с момента излучения акустических и t волн в поток, где tzyt q t импульс, принятый по потоку, проходит откры109 тый по потоку вновь изменяет состоя1

f ние линии задержки 7 на время,, состояние преобразователя 21 временных интервалов на время и устанавливает автоциркулятор 23 в состояние п формирований восходядих и ниспадающих фронтов, в которых длительность одного формирования gt+t, =-t а с выхода ключа 12 сигнал, принятый про40 тив потока, вновь изменяет состояние линии задержки 8 на время t задаст автоциркулятору 24 состояние и формирований восходящих и ниспадающих

1фронтов, в которых длительность одно.

За и формирований с момента приема сигнала против потока автоциркулятор 24 выдает импульс, который опять устанавливает на время и 6,t

0 ячейку 28 оперативного запоминающего устройства 19 в состояние накопления потенциала, по истечении которого импульс автоциркулятора 23 переводит эту ячейку в состояние запоминания

55 накопленного потенциала.

Ячейки 28 и 29 работают поочеред" но, а накапливаемые ими потенциалы ограничены заданным уровнем 7,, достижение которого отображается имз 1462 тый ключ 11 и с его выхода изменяет состояние линии задержки 7 на время

=Т-d c d c (а д

Одновременно этот импульс изменяет состояние преобразователя 21 временных интервалов на время 1 (см. фиг. 3, график b) устанавливает в состояние формирования первого восходящего фронта автоциркулятор 23 пило.образных напряжений (см. фиг. 3, график d), а по истечении времени

t

2 s in (C-Ucosos) 5

30 с момента излучения акустических волн в поток, где t o 1 p t, импульс, приО нятый против потока, проходит открытый ключ 12 и с его выхода изменяет состояние линии задержки 8 на время и =Т-dc,, устанавливает в состояние формирования первого восходящего фронта автоциркулятор 24 .пилообразных напряжений (фиг. 3, график f).

Потенциалами выходов линий задержки 7 и 8 в течение t, и закрыты элементы И логической схемы 2И-2ИЛИ

18, а автоциркуляторы 23 и 24 пилообразных напряжений формируют первые восходящие фронты. Длительность формирования определяется для автоциркулятора 23 пилообразных напряжений временем t =dt+t,, а для автоциркулятора

24 пилообразных напряжений — временем, о о равным t . По истечении времени t c

f момента запуска преобразователя 21 временных интервалов последний выдает импульс, который переключает автоциркуляторы 23 и 24 пилообразных напряжений из состояния формирования первых восходящих фронтов (см. фиг. 3, графики d,f) в состояние формирования первых ниспадающих фронтов, задает автоциркуляторам 23, 24 состояние формирования первых восходящих фронтов, зеркально отображаемых, формированием первых ниспадающих фронтов.

При отсутствии потока, когда а t =t,, длительность формирования восходящих и ниспадающих фронтов автоциркулятором 23 пилообразных напряжений равна длительности формирования восходящих и ниспадающих . фронтов автоциркулятором 24 пилообразных напряжений, временная разность dt между импульсами на выходе автоциркуляторов эа и формирований равна нулю. При наличии потока, ког да t t<, t -t,=dt, за и формирований фронтов временная разность между импульсами на выходе автоциркуляторов 23 и 24 равна „=п.dt и определяется скоростью потока U и количеством формирований.

С выхода автоциркулятора 24 пилообразного напряжения, и-й импульс заданного количества формирований устанавливает ячейку накопления и запоминания потенциалов оперативного sa поминающего устройства (ОЗУ) 19, на" пример ячейку 28, в состояние запоминания и накопления потенциалов, а спустя время ht n импульс заданного количества формирований переключает эту ячейку в состояние только запоминания накопленного потенциала.

По истечении времени t< с момента приема первого сигнала по потоку импульс линии задержки 7 запускает формирователь 9, а по истечении времени с момента приема первого сигнала против потока импульс линии задержки 8 запускает формирователь 10, строб-импульсы длительностью 2dt ко-, торых устанавливают в состояние проводимости ключи 1 1, 12 соответственно (см. фиг. 2, графики Ь,с).

С выхода ключа 11 сигнал, приняro формирования равна

5 146 пульсом весом Я, принятым за единицу объемного расхода. Кроме того, этот импульс переключает работающую ячейку в состояние сброса накопленного потенциала (см. график "б"), а исходную ячейку в состояние накопления потенциала.

Импульсы весом Ц с выхода ОЗУ 19

Поступают в суммирующий счетчик 25, Который высвечивает суммарный объемный расход в нарастающем порядке, а

Количество импульсов весом Ц в одну

1 екунду отображает мгновенный объемный расход и высвечивается индикатором мгновенного объемного расхода.

Для подключения к АСУ расходомер имеет логический выход дискретных сигналов и выход аналоговых унифицированных сигналов. формула и з о б р е т е н и я

Акустический расходомер, содержащий два обратимых электроакустических преобразователя, установленных на противоположных стенках трубопровода, возбуждающий генератор, формирователь строб-импульсов, подавитель шума, двухканальную схему стробирования, каждый канал которой содержит последовательно соединенные линию задерж-. ки, формирователь строб-импульсов, ключ и усилитель, подключенные первыми входами ключей к выходам формирователя строб-импульсов, последоваТельно соединенного с третьей линиЕй задержки, а выходы ключей подключены к входам линий задержки соответствующих каналов, триггер, подключенный входом к второму выходу возбуждающего генератора, и схему

2И-2ИЛИ, первый и второй входы элемен2109 6 тов которой подключены соответственно к потенциальным выходам линий задержки двухканальной схемы стробирования, 5 третий вход — к входу триггера, а выход — к первому входу третьей линии задержки, второй вход которой подключен к выходу триггера, оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к цифровому преобразователю, при этом первый и второй обратимые электроакустические преобразователи соединены с выходами усилителей двухканальной схемы стробирования и через подавитель шумов низкого уровня— с первым выходом возбуждающего генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности расходомера и расширения функциональных возможностей, в него введены преобразователь временных интервалов, суммирующий счетчик объемного расхода, индикатор мгновенного объемного расхода, аналоговый преобразова25 тель и двухканальный синхропроцессор, каждый канал которого содержит автоциркулятор пилообразного напряжения, причем первые входы автоциркуляторов пилообразного напряжения подключены к выходам соответствующего ключа двухканальной схемы стробирования, их вторые входы подключены к выходу преобразователя временного интервала, а выходы — к входам оперативного запоминающего устройства, второй, тре35 тий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам суммирующего счетчика объемного расхода, индикатора мгновенного объемного расхода и аналогового преобразователя, при этом вход преобразователя временных интервалов подключен к выходу ключа и входу первой линии задержки.

14621 09

Фиг. 3

1462109

Составитель M.Àáðîñèìîâ

Редактор М.Андрушенко Техред A.Êðàâ÷óê Корректор В 1 HðH«

Заказ 662/37 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101