способ определения расхода
Классы МПК: | G01F1/66 измерением частоты, фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн, например ультразвуковые расходомеры |
Автор(ы): | Журавлев Л.П. |
Патентообладатель(и): | Самарское специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-05-21 публикация патента:
20.07.1996 |
1 Использование: в измерительной технике. Сущность изобретения: излучают ультразвуковые сигналы в измеренный поток, принимают эти сигналы и образуют синхрокольца при зондировании по и против потока, измеряют величину отрезка акустической оси, находящегося внутри трубопровода, и определяют величину расхода с учетом диаметра трубопровода, угла наклона акустической оси к оси трубопровода и длины акустической оси. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ определения расхода, включающий излучение и прием ультразвукового сигнала, образование синхроколец и измерение их частот при зондировании по и против потока, отличающийся тем, что дополнительно измеряют длину отрезка акустической оси, находящегося внутри трубопровода, и время прохождения ультразвукового сигнала в электрических цепях, а величину расхода определяют по формуле![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-13t.gif)
где f1 и f2 частоты следования синхроколец при зондировании по и против потока;
Dвн внутренний диаметр трубопровода;
L расстояние между приемопередающими преобразователями;
L2 длина отрезка акустической оси, находящегося внутри трубопровода;
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064016/945.gif)
K2 коэффициент, учитывающий отклонение средней скорости потока по пути следования акустического луча от средней скорости в трубопроводе, зависящий от величины смещения акустической оси от оси трубопровода и числа Re;
K3 коэффициент, учитывающий изменение разностной частоты (f1 и f2) за счет задержки прохождения сигнала в электрических цепях.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода вещества с помощью ультразвуковых сигналов. Известен ультразвуковой способ измерения скорости потока, основанный на работе в одном электроакустическом канале двух синхроколец, одно из которых работает по потоку, другое против потока [1]Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ определения расхода путем излучения и приема ультразвукового сигнала, образования синхроколец и измерения их частот [2]
Однако известные способы обладают недостаточной точностью измерения расхода. Задачей изобретения является повышение точности измерения. Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения расхода, включающем излучение и прием ультразвукового сигнала, образование синхроколец и измерение их частот, дополнительно измеряют длину участка акустической оси, находящейся внутри трубопровода, и время прохождения сигнала в электрических цепях и по значению этих параметров определяют расход по формуле:
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-2t.gif)
где f1 и f2 частоты следования синхроколец при зондировании по и против потока;
Dвн внутренний диаметр трубопровода;
L расстояние между приемопередающими преобразователями (акустическая ось);
L1 длина отрезка акустической оси, находящейся внутри трубопровода;
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064016/945.gif)
K2 коэффициент, учитываюший отклонение средней скорости по пути следования акустического луча от средней скорости в трубопроводе и зависит от величины смещения акустической оси С относительно оси трубопровода и числа Рейнольдса Re;
K3 коэффициент, учитывающий изменение разностной частоты (f1 f2) за счет задержки прохождения сигнала в линиях связи и измерительного прибора. Измерение диаметра трубопровода L, a, L1 производятся при монтаже измерительного участка трубопровода. Одним из показателей ультразвукового частотно-импульсного способа измерения расхода является частота синхроимпульсов, зондируемых по потоку, которая без учета времени прохождения по линиям связи и измерительному прибору равна
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-3t.gif)
и против потока
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-4t.gif)
где C скорость ультразвука в данной среде; V средняя скорость между приемопередающими преобразователями;4
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064016/945.gif)
L расстояние между приемопередающими преобразователями. Разностная частота (f1 f2) будет равна
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-5t.gif)
откуда
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-6t.gif)
Объемный расход Q будет равен
Q Vср.тр.
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064006/183.gif)
где Vср.тр. средняя скорость внутри трубопровода;
F площадь поперечного сечения трубопровода
Vср.тр. Vвн.а.л.
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064006/183.gif)
где Vвн.а.л. средняя скорость внутри трубопровода по пути следования акустического луча.
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-7t.gif)
где Dвн внутренний диаметр трубопровода. Очевидно, что средняя скорость внутри трубопровода по пути следования акустического луча Vвн.а.л. будет во столько раз больше скорости между приемопередающими преобразователями, во сколько рая расстояние между приемопередающими преобразователями L больше расстояния между точками пересечения акустической оси с внутренними стенками трубопровода L1 (см. чертеж).
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-8t.gif)
откуда
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-9t.gif)
Подставляя в формулу (4) значения Vвн.а.л. из формул (7), (6), (5) и (3)получим
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-10t.gif)
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-11t.gif)
Таким образом, по значениям разностной частоты (f1 f2), постоянного коэффициента преобразования K1, определяемого по линейноугловым параметрам преобразователя, таким как: расстояние между приемопередающими преобразователями L, внутреннего диаметра трубопровода Dвн, угла наклона акустической оси
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064016/945.gif)
![способ определения расхода, патент № 2064164](/images/patents/408/2064164/2064164-12t.gif)
Класс G01F1/66 измерением частоты, фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн, например ультразвуковые расходомеры