Ультразвуковые расходомеры
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
баний, идущих по потоку и против него. Генератор вырабатывает электрические колебания с частотой 1,05 МГц, которые проходят ступень удвоения частоты. После нее колебания с частотой 2,1 МГц поступают на пьезоэлементы из титаната бария, собственная частота которых равна 2,2 МГц.
Рисунок 1.8 - Схема одноканального фазового расходомера с электронным переключателем: М - мультивибратор; УП1, УП2 - управляющий усилитель; К1, К2, К3, К4 - электронный ключ; У1, У2 - усилитель; СФД - синхроннофазовый детектор
Пьезоэлементы установлены на торцовых поверхностях отрезка трубы на расстоянии 750 мм друг от друга и с помощью дисков отделены от жидкости. Последняя входит и выходит через боковые штуцеры. Скорость прохождения ультразвука от одного вибратора до другого 500 мкс. Это время совпадает с периодом переключения вибраторов. Благодаря этому основные отраженные импульсы приходят на пьезоэлементы во время работы последних в качестве излучателей, что существенно уменьшает возможные погрешности от реверберации. Переключение вибраторов производится с помощью мультивибратора, который одновременно подает на каскад удвоения (вырабатывающий колебания частотой 2,1 МГц) и на оба приемных усилителя прямоугольные импульсы противоположной полярности длительностью 500 мкс. При этом положительный импульс открывает каскад удвоения и тем вводит пьезоэлементы в режим излучения, а в это же время отрицательный импульс запирает приемные усилители.
Наличие переключателя как механического, так и электронного значительно усложняет конструкцию приборов и, в частности, их фазометрическую схему.
Этот недостаток можно исключить, если в трубопроводе установить две пары вибраторов так, чтобы в одной паре излучатель непрерывно создавал колебания, направленные по потоку, а в другой - против потока. Расстояния L между излучателем и приемником должны быть одинаковы у каждой пары. Частота колебаний в подобном приборе обычно бывает высокой, чтобы обеспечить направленность излучений и избежать передачи колебаний на соседний вибратор. В таком расходомере на фазометр будут непрерывно поступать два синусоидальных колебания, фазовый сдвиг между которыми пропорционален скорости потока.
В качестве примера подобного двухлучевого или двухканального прибора на рисунке 1.9 приведена блок-схема расходомера РУЗ-282.
Ультразвуковые колебания, создаваемые излучателями И1 и И2, проходят через звукопроводы из органического стекла, преломляются при входе в жидкость, проходят через последнюю, и через приемные звукопроводы поступают на приемные пьезоэлементы П1 и П2, образуя на последних синусоидальные напряжения, разность фаз между которыми пропорциональна скорости потока. Каждый из пьезоэлементов П1 и П2 связан со своим усилителем У1 и У2 состоящим из четырех резонансных каскадов. В одном из усилителей имеется фазовращатель мостового типа, связанный со вторым и третьим каскадом усиления через два катодных повторителя и служащий для компенсации начального сдвига фаз между каналами приемного преобразователя. Выход обоих усилителей связан со схемой фазового.
Рисунок 1.9 - Схема двухканального фазового расходомера
Г - генератор; У,У1, У2 - усилитель; И1,И2 - излучатель; П1, П2 - приемник; ФД - Фазовый детектор; М - показывающий прибор
детектора ФД, в которой оба сравниваемых по фазе напряжения подаются на общее омическое сопротивление и складываются на нем. Суммарное напряжение на последнем зависит от сдвига фаз Dj между колебаниями, прошедшими по потоку и против него. Оно равно 2U0cos и (U0 - амплитуды сравниваемых напряжений). Это напряжение детектируется и поступает к стрелочному прибору М и включенному последовательно с ним проволочному сопротивлению в 100 Ом, напряжение с которого поступает на электронный потенциометр ПСР-1.
Как было уже сказано, показания фазовых расходомеров зависят от величины скорости звука в данной среде. Для устранения этой зависимости предлагалось включение особого блока, который преобразовывал бы напряжения, пропорциональные фазовым смещениям Dj1 и Dj2, в какие-либо обратно пропорциональные величины, например токи, и затем вычитал эти величины.
При этом имелось в виду, что разность
,
где k - коэффициент пропорциональности, не будет зависеть от скорости звука с.
Однако попытка реализовать эту идею не дала положительного результата, так как существующие приборы измеряют не полные фазовые смещения Dj1 и Dj2, а только их части - меньшие 2p.
Другой путь исключения влияния скорости звука на показания прибора основан на явлении преломления ультразвукового луча, падающего под углом на границу раздела двух сред (жидкость - материал звукопровода). Материал звукопровода подбирается так, чтобы изменение фазы на приемном вибраторе, вызванное изменением скорости звука в потоке и сопутствующим ему изменением угла преломления, компенсировало погрешность прибора от изменения скорости звука.
1.4 Ультразвуковые частотные расходомеры.
Ультразвуковые частотные расходомеры разделяются на частотно-пакетные и частотно-импульсные.
В ультразвуковых частотно-пакетных расходомерах колебания, направляемые по и против скорости потока, с помощью импульсной схемы преобразуются в такие колебания, периоды которых равны удвоенному времени прохождения ультразвука между вибраторами по потоку и против него. Измеряемая прибором разность частот полученных колебаний оказывается прямо пропорционально?/p>