Датчик ультразвукового расходомера

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборостроительной , нефтяной и химической промышленности. Целью изобретения является повышение точности. Электрические колебания, подводимые к обкладкам пъезоэлементов 3, преобразуются в механические колебания пластин 2, так как поляризация соседних пьезоэлементов 3 противоположна. В контролируемой среде распространяются две акустические волны под углами + а и -а к. направлению, перпендикулярному оси трубопровода. Пересекаясь, эти две волны образуют интерференционное поле, интенсивность в котором периодически меняется вдоль оси с пространственным периодом Л. Рассеянное неоднородностями, присутствующими в потоке, излучение принимается пластиной 4 приемного преобразователя и преобразуется пъезоэлементами 5 в электрические колебания. 1 ил. СО с Ч) ю о 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5цз G 01 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4279196/10 (22) 27.05.87 (46) 15.03.92. Бюл. N 10 и (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) В; Б. Морозов, В, Е. Чередниченко и И. Д. Шелапутин (56) Патент США

М 4062237, кл. 6 01 F 1/66, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1103076, кл. 6 01 F 1/66, 1984. (54) ДАТЧИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборостроительной, нефтяной и химической промышленности, Целью изобретения явля„. Ы„„1719904 А1 ется повышение точности. Электрические колебания, подводимые к обкладкам пьезоэлементов 3, и реобразуются в механические колебания пластин 2, так как поляризация соседних пьезоэлементов 3 противоположна. В контролируемой среде распространяются две акустические волны под углами + и и -a к направлению, перпендикулярному оси трубопровода.

Пересекаясь,эти две волны образуют интерференционное поле, интенсивность

s котором периодически меняется вдоль оси с пространственным периодом Л. Рассеянное неоднородностями, присутствующими в потоке, .излучение принимается пластиной 4 приемного преобразователя и преобразуется пьезоэлементами 5 в электрические колебания. 1 ил.

1719904

0 =Л (3) где 0 — средняя скорость движения неодно5 родностей, В осевом направлении пространственный период Л интенференционного поля, образующегося в области пересечения двух акустических волн, распространяющихся

10 под углами + а и — a кK нHаsпoрpаsвsл еeнHи ю, перпендикулярному оси трубопровода, равен

Л

sin а (4) 15 где Л вЂ” длина ультразвуковой волны в контролируемой среде, Подстановка в формулу (4) значения синуса угла из выражения (2) дает

U(t,х) = Um sin (2%fpt ) .cos, (1) дх 25 о где Um — амплитудное значение скорости;

fp — частота электрических колебаний, подаодимых к пьезоэлементам; 30 х — координата в осевом направлении;

t — время; б — расстояние между пьезоэлементами 3.

В контролируемой среде от такого излу- 35 чателя распространяются две акустические волны под углами плюс а и минус а к на, правлению, перпендикулярному оси трубопровода. При равном расстоянии между геометрическими центрами соседних пье- 40 эоэлементов направление максимума излучения определяется условием и

2d где с — скорость звука в контролируемой среде.

Пересекаясь, зти две волны образуют интерференционное поле, интенсивность в 50 котором периодически меняется вдоль оси с пространственным периодом A. Движение в таком поле различных неоднородностей, которыми могут служить пузырьки нерастворенных газов, механические вклю- 55 чения и турбулентные пульсации скорости потока, приводит к тому, что интенсивность рассеянного ими излучения периодически меняется с частотой, равной

Изобретение относится к измерительной технике и может быть найти применение в приборостроительной, нефтяной и химической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Датчик состоит из отрезка трубопровода 1, пластины 2, пьезоэлементов 3 излучающего преобразователя, пластины 4, пьезоэлементов 5 приемного преобразователя.

Датчик работает следующим образом.

Электрические колебания, подводимые к обкладкам пьезоэлементов 3, преобразуются в механические колебания пластины 2, так как поляризация соседних пьезоэлементов 3 противополо>кна.

Скорость движения каждой точки поверхности пластины 2 в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, описывается равенством

sin =а (2) с

2< о

Т,е, пространственный период интерференционного поля определяется только расстоянием между геометрическими центрами соседних пьезоэлементов d и не зависит от скорости звука в контролируемой среде.

Рассеянное неоднородностями, присутствующими.в потоке, излучение, изменяющееся по интенсивности с частотой принимается пластиной 4 приемного преобразователя и преобразуется пьезоэлементами 5 в электрические колебания.

Датчик позволяет получить на своем выходе электрический сигнал, амплитуда которого промодулирована с частотой, пропорциональной скорости потока и независимой от скорости распространения звука в среде, что приводит к повышению точности.

Формула изобретения

Датчик ультразвукового расходомера, содержащий установленные на противоположных стенках трубопровода излучающий и приемный преобразователи, выполненные на основе пьезоэлементов, закрепленных на одной пластине, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, излучающий преобразователь выполнен в виде набора. и пьезоэлементов с чередующейся поляризацией, установленных на равном расстоянии друг от друга, а прием1719904

Составитель Ю.Байков

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор Т.Малец

Редактор С.Лисина

Заказ 764 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

% ный преобразователь выполнен в виде и цией, установленных на пластине, идентичпьезоэлементов с одинаковой поляриза- но излучающему.