2.1.1. Ультразвуковой времяимпульсный расходомер с накладными датчиками увр_011
Теоретические основы функционирования ультразвуковых времяимпульсных расходомеров описаны далее.
На рис.4 приведена структурная схема ультразвукового времяимпульсного расходомера УВР_011 с накладными датчиками.
Расходомер включает в себя два электроакустических преобразователя (ЭП), монтируемых с внешней стороны трубопровода по Z_схеме или V_схеме, ,и электронный и
электронный блок, выполненный на базе микропроцессора 87С51GB фирмы Intel.
Цикл измерения, инициируемый микроЭВМ, начинается с выбора одного из направлений излучения ультразвукового импульса (например, по потоку), что достигается установкой коммутатора прием-передача в соответствующее положение. При этом ЭП2 излучает сигнал, а ЭП1 принимает его. Принятый сигнал через коммутатор поступает на схему выделения полезного
сигнала, где усиливается и фильтруется от помех. Здесь же принимается решение о наличии или отсутствии сигнала, что позволяет избежать ошибочных измерений при пропадании ультразвуковых колебаний, например при опустошении трубопровода. Определение времени распространения сигнала осуществляется в блоке измерения временных интервалов, с выхода которого оценка tпоступает в микроЭВМ. Далее по команде микроЭВМ направление излучения меняется на противоположное и повторяется описанная процедура измерения времени распространения
сигнала t↓ теперь уже против потока. На этом цикл измерения завершается, и микроЭВМ осуществляет расчет текущего значения расхода жидкости в соответствии с выражением (6).
На рис. 2 представлены зависимости погрешности измерения расхода двух приборов УВР_011, полученные при проливе на образцовой расходомерной установке РОУ_500 (класс точности 0.3), входящей в состав испытательного центра ВНИИАЭН (г. Сумы), аккредитованного Госстандартом Украины.
2.1.2. Ультразвуковой доплеровский расходомер с накладными
датчиками УДР_011
Принципы, положенные в основу работы прибора УДР_011, описаны во врезке.
На рис. 3 приведена структурная схема ультразвукового доплеровского расходомера УДР_011 с накладными датчиками.
Прибор содержит два ЭП, размещенных с внешней стороны трубопровода, и электронный блок, образованный кварцевым генератором, усилителем мощности, квадратурным приемником, фазовым детектором (ФД), схемой оценки центра тяжести спектра принятого сигнала, а также микроЭВМ, выполненной на базе микропроцессора 87С51FB фирмы Intel.
В данном приборе реализован принцип квадратурной демодуляции принятого сигнала [3], позволяющий определять направление движения жидкости.
ЭП1, возбуждаемый непрерывными колебаниями с частотой ω0, поступающими с выхода усилителя мощности, создает ультразвуковую волну, излучаемую в контролируемую среду под углом к оси трубопровода. На вход приемного преобразователя ЭП2 поступает сигнал, отраженный от неоднородностей потока. Принятые колебания подаются в приемник, на выходе которого выделяется квадратурный сигнал доплеровской частоты, поступающий с одной стороны на ФД, а с другой — на вход схемы оценки центра тяжести спектра. Численное значение ΔωЦТ поступает в микроЭВМ, где в соответствии с соотношениями (9) и
(6) осуществляется расчет значения расхода Q.
На рис. 4 представлены зависимости погрешности измерения расхода двух
приборов УДР_011, полученные при проливе на установке РОУ_500.
Основные характеристики расходомеров УВР_011 и УДР_011 приведены в таблице 1. Оба прибора внесены в Государственный реестр средств измерительной техники, допущенной к применению на Украине. Суммарная продолжительность эксплуатации приборов на настоящий момент составила более 4000 суток.
