Ультразвуковой частотный способ измерения расхода

госуддвствгъмваи комитет по изоврвтвниям и открытиям при гкнт СССР(46), 15.07.92. Бъол. Не 26 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.(53)581.121(088.В) 56)Авторское свидетельство СССР Мг 920397, кл. 6 01 Н 5/00. 1980. А Авторское свидетельство СССР М 1556281. кл. 6 01 Р 1766, 1988.(571 Изобретение относитсяк контрольной и измерительной технике, в частности к ультразвуковой расходометрии. Ономожет быть использовано на предприятиях нефти-ноге,химической, нефтеперерабатывающей, гидрометаллургической и других-отраслях про МЫШЛВННОСТИ ДЛЯ УВВЛИЧВНИЯ ТОЧНОСТИколичественного учета жидких и газообраз Изобретение относится к контрольной н измерительной технике. в частности к ультразвуковой расходометриица также к ультразвуковым приборамконтролп качества. имеющимдвухсторонний доступ к контролируемой среде. Оно. может быть-использо ванна в нефтяной. химической. нефтепере рабатывающеи. гидрометаллурга-тческой и других отраслях промышленности для уве в личения точности количествентоогуо. учета различных жидких и газообразных сред. уЦель изобретения увеличение точно сти измерения за счет устранения гткустиче- .ных сред. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения геометрической и акустической асимметрии.В злектроакустическом контуреработаующе- а ц го ультразвукового одноканальното расхо- удомера организуют два дополнительных режиме автоциркуплц ли при излучении одним преобрааователеми приемом отраженного сигнала от второго преобразователя и излучении вторым пре эбрааователем и гриемом отраженного сигнала от первого пре - образов-атолл и определяют разность частотсинхроколец. Дфалез геомгтрическую- асимтметдрию устраняют взаимной регулировкой.направления геометрическогоходе ультра- звуковых лучеиот первого и второго преоб-разователей до минимального значенияра 3 Н 0 СТИ частот автоциркуляеции а затемподбором задержек электрических сигналов а электронной схеме раскодоглетра добиваются равенства пулю резностнчастет дополнительных автоциркуляцттонных синдроколец. 1 ил. .Физическаясущность способа заключаетси в следующегщНочертеже изображена структурная схема расходомера.Расходомер содержит приемоиалучающие преобразователи 1 и 2 ультразвука. расположенные на участке трубопровода 3 и подключенные через соединительные кабели 4 и 5 ко вторичгному прибору 6. связанному с частототомером Т. время распространенил ультраэ вукового сигнале по потоку среды Та и против псгока среды Т 2 определяются из выраженийгде Ь-акустическая база С - скорость распространения ультразвука в среде. / - скорость потока среды а угол между ВЕКТОРОМ ПОТОКЗ И НЭППЗВЛЕНИЭМ ПЭСПРОСТ ранения ультразвука Атд суммарное время задержки сигн.ала в пьезопреобраЗОВЭТВЛЯХ. ЗЭЩИТНЫХ мембранах. СОВДИНИтельных кабелях и электронной схеме при 1асимметрии. входящая в каждое. из направлении измерения. которая свойственна преобрааователям 1 и 2 в равной мере.Для ультразвукового частотного одноканального расходомера частоты Рт и Р 2 автоциркупяции сигналов определяются изгде Р 1 частота автоциркуляции по потоку Р 2 т против потока.В современных частотных одноканальных расходомерах осуществляется синтез частот Н и 2. обратно пропорциональных времени распространения ультразвуковых сигналов по потоку среды и против. потока. на К-ых гармонических составляющих, т.е. при умножении основных автоциркуляци .онных частот Р 1 и Е в К-раз. Поэтому дляэтих расходомеров вьтраженипя (2 путем разложения в ряд Тейлора и учетом двух членов преобразуются к видуа С у й 12(с 4377 Э ВЭГЗНОСТНЭЙ ЧЗСТОТЭ ОПРЕДЕПЯТСЯ ИЗ ВЫПЗ ЖЕНИЯПри этом скорость потока определяется по формулеасимметрии так возникает нелинейная взаи мосвязь между скоростью потока / и основной разностной частотой Аз расходомера. которая создает систематическую погрешность. Погрешности асимметрии можно считать скомпенсированными. если па 90 илиесли та может быть соответствующим обра зом учтена.Со стороны одного из преобразователеи организуется режим атвтоциркуляции путем излучения. приема и регистрации отраженного от второго преобразователя ультразвукового сигнала. Затем организуется аналогичный режим аатоциркуляции со стороны второго преобразователя. Время распространения ультразвукового сигнала со стороны первого преобразователя равноСо стороны второго преобразователяо и с 2/2 соз 2 о К-тьзе частоты автоциркуляции. обратно пропорциональные временам распространения ультразвуковых сигналов в первом и втором режимах автоциркуляции. определяются из выраженийРазложив эти выражения в ряд Тейлора относительно члена-сомножители и ограни чившись одним членом ряда. формулы для 10, частот 512 И 21 ПОЛУЧЭЮТ ВИДа разность этих частот с большой степенью 30 точности будет равнаИз ЭТОГО вътражения ОППЕДВЛЯЗТСЯ ЕЗЛИ чина асимметрииа К Ат-ш Г 12 21 - 40 При равенстве нул ю разности частот автоциркупяции первого и второго режимов калибровки величина асимметрии будет также равна нулю. . у 45у Поэтому согласно способу после организации двух калибровочных режимов автоциркуляции со стороны первого и второго преобразователей измеряется разность ча 50 стот автоциркуляций. затегио-пществляетсявзаимная регулировка направления геометрического хода ультразвуковых лучей путем поворота преобразователей до получения минимального значения разностной часто 55 ты автоциркуляции. Затем устраняется электрическая асимметрия подбором задержек электрических сигналов в электрон- ной схеме расходомера до равенства чулю разностной частоты двух калибровочных ре жимов автоциркуляции.В этом случае выражение для скорости потока значительно упрощается и в нем устраняется нелинейная взаимосвязь между скоростью потока. а значит и расхода. и основной разностной частотой расходомен ра. . Для современных быстродействующих частотных ультразвуковых расходомеровЬ характерны малые величины дополнительч ных задержек Ага, сигналов в электроннойсхеме. поэтому окончательно выражение для скорости потока принимает видТаким образом. организация двух калибровочн ых режимов автоциркуляции и измерение разности величин их частот. а также устранение геометрической и электрической асимметрии и взаимной регули ровкой направления геометрического ходаультразвуковых лучей и подбором задержек электрических сигналов в электронной скеме расходом ера до равенства нулю разносг ной частоты двух калибровочных режимов автоциокуляцьлипозволяет устранить геометрическую и электрическую асимметрию и увеличить точность измерения скорости и расхода потоке у .Ультразвуковой частотный способ иэме-д рения расхода заключающийся в организа ции двух авТоциркупячхионньтгк стлнхроколец между первым и вторым гареобразователя ми по потоку среды и-против потока среды. выделении разности частот автоциркуллцьти как величины. кратны пропорциональной скорости потока среды и расхода. о т п и ч аЮ Щ И й с я тем, что, с целью повышенияточности измерений за счет устранения акудстической и геоглетрикческой асимметрии. ООГВНИЗУЮТ ДВЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ калибровочных автоциркуляциончьлк синхрокольца при изпунанэликн) стороны ПЗГгВСГЭ преобразоеателя и приеме отраженного атъ-гнала от второго преобразователя и излучении со стороны второго преобразователя и приеме отраженного сигнал от Перэгъго преобразователв. а геэметричецкую и акустическую асимметрии) устраняют взгаимноьч регулировкой направления геометрического хода ультразвуковых тучей а алектрическуто полбором задержек метрических сигналов в электронной сз-егле расходомера до полного равенства автоциркупяционньгг. частот двух дополнительных калибровочныхВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР