4. Частотные измерительные схемы

В частотно-импульсных схемах короткие импульсы электриче­ских колебаний высокой частоты от генераторов подаются на излу­чающие пьезоэлементы, которые преобразуют их в ультразвуковые импульсы. Пройдя через контролируемую среду они попадают на приемные пьезоэлементы, преобразуются в электрические импуль­сы, которые вызывают повторный запуск генераторов.

В частотно-пакетных схемах от генераторов на излучающие пье­зоэлементы поступают непрерывные электрические колебания вы­сокой частоты. Электрические импульсы с приемных пьезоэлемен-тов запирают генератор. По окончании поступления колебаний на приемные пьезоэлементы генераторы снова отпираются и цикл по­вторяется.

Упрощенные формулы частотных схем без преломления имеют вид

д ля частотно-импульсных схем

(9)

(10)

(11)

д ля частотно-пакетных схем

(12)

(13)

(14)

где l - суммарная длина звукопроводов в канале вместе с длиной карманов,

l' - осевая длина карманов,

t - постоянная составляющая времени запаздывания импуль­сов.

n - число звукопроводов.

Упрощенные формулы для частотно - импульсных схем с пре­ломлением имеют вид

(15)

(16)

(17)

Если пренебречь наличием звукопроводов, карманов и запазды­ванием сигналов, формулы для преобразователей без преломления принимают еще более простой вид для частотно - импульсных схем

(18)

д ля частотно - пакетных схем

(19)

Методика расчета ультразвуковых расходомеров

Общие сведения

Целью расчета является, прежде всего, выбор рациональной схе­мы ультразвукового расходомера, основных конструктивных пара­метров преобразователей исходя из конкретной задачи, определение рабочей частоты ультразвуковых колебаний и других параметров.

Исходные данные для расчета:

параметры контролируемой среды (состав, плотность, загряз­нение, температура);

параметры трубопровода (материал, диаметр, толщина сте­нок);

акустические характеристики исследуемой среды (скорость звука, коэффициент затухания);

диапазон измерения расхода, требуемая точность.

В промышленных условиях преимущественно применяются пре­образователи с одной или двумя преломляющими поверхностями. Диапазон измерения расхода определяется диаметром трубопровода, т.к. диапазон скоростей потока примерно одинаковый (до 3-4м/сек). Однако в некоторых случаях имеют место пониженные скорости потока (до 1м/сек) и повышенные (до 10м/сек). Диаметры трубопро­вода условно разбиваются на следующие группы:

малые (25-75 мм), средние (75-150 мм) и большие (150-300 мм).

.Наиболее часто в промышленных условиях применяются фазо­вые схемы с преломлением, т.к. в них отсутствует затухание.

Импульсные и частотно-импульсные схемы применяются , глав­ным образом, для измерения расхода чистых жидкостей.

Частотно-пакетные схемы имеют ограниченные возможности Применения.