SU1719904A1 - Датчик ультразвукового расходомера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение в приборостроительной , нефт ной и химической промышленности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Электрические колебани , подводимые к обкладкам пъезо- элементов 3, преобразуютс  в механические колебани  пластин 2, так как пол ризаци  соседних пьезоэлементов 3 противоположна. В контролируемой среде распростран ютс  две акустические волны под углами + а и -а к. направлению, перпендикул рному оси трубопровода. Пересека сь, эти две волны образуют интерференционное поле, интенсивность в котором периодически мен етс  вдоль оси с пространственным периодом Л. Рассе нное неоднородност ми, присутствующими в потоке, излучение принимаетс  пластиной 4 приемного преобразовател  и преобразуетс  пъезоэлементами 5 в электрические колебани . 1 ил. СО с Ч) ю о 4

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть найти применение в приборостроительной, нефт ной и химической промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На чертеже представлена конструкци  датчика.

Датчик состоит из отрезка трубопровода 1, пластины 2, пъезоэлементов 3 излучающего преобразовател , пластины 4, пьезоэлементов 5 приемного преобразовател .

Датчик работает следующим образом.

Электрические колебани , подводимые к обкладкам пъезоэлементов 3, преобразуютс  в механические колебани  пластины 2, так как пол ризаци  соседних пъезоэлементов 3 противоположна.

Скорость движени  каждой точки поверхности пластины 2 в направлении, перпендикул рном оси трубопровода, описываетс  равенством

U(t,x) Um Sin (2 rcfot ) .cos - , (1)

где Um - амплитудное значение скорости;

to - частота электрических колебаний, подводимых к пъезоэлементам;

х - координата в осевом направлении;

t - врем ;

d - рассто ние между пъезоэлемента- ми 3.

8 контролируемой среде от такого излучател  распростран ютс  две акустические волны под углами плюс а и минус а к на- . правлению,перпендикул рному оси трубопровода . При равном рассто нии между геометрическими центрами соседних пъезоэлементов направление максимума излучени  определ етс  условием

sin a

2dfG

(2)

где с - скорость звука в контролируемой среде.

Пересека сь, эти две волны образуют интерференционное поле, интенсивность в котором периодически мен етс  вдоль оси с пространственным периодом Л. Движение в таком поле различных неоднородно- стей, которыми могут служить пузырьки нерастворенных газов, механические вклк чени  и турбулентные пульсации скорости потока, приводит к тому, что интенсивность рассе нного ими излучени  периодически мен етс  с частотой, равной

р--Уh л (3)

где U - средн   скорость движени  неоднородностей ,

В осевом направлении пространственный период Л интенференционного пол , образующегос  в области пересечени  двух акустических волн, распростран ющихс 

под углами + а и - а к направлению, перпендикул рному оси трубопровода, равен

15

Л

sin a

(4)

где Я - длина ультразвуковой волны в контролируемой среде.

Подстановка в формулу (4) значени  синуса угла из выражени  (2) дает

Л 2d.

(5)

Т.е. пространственный период интерференционного пол  определ етс  только рассто нием между геометрическими центрами соседних пъезоэлементов d и не зависит от скорости звука в контролируемой среде.

Рассе нное неоднородност ми, присут- ствующими .в потоке, излучение, измен ющеес  по интенсивности с частотой

р

U 2d

(6)

принимаетс  пластиной 4 приемного преобразовател  и преобразуетс  пъезоэлемен- тами 5 в электрические колебани .

Датчик позвол ет получить на своем выходе электрический сигнал, амплитуда которого промодулирована с частотой, пропорциональной скорости потока и независимой от скорости распространени  звука в

среде, что приводит к повышению точности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Датчик ультразвукового расходомера, содержащий установленные на противоположных стенках трубопровода излучающий и приемный преобразователи, выполненные на основе пьезоэлементов, закрепленных на одной пластине, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности, излучающий преобразователь выполнен в виде набора п пъезоэлементов с чередующейс  пол ризацией, установленных на равном рассто нии друг от друга, а прием

   ч

   ный преобразователь выполнен в виде п цией, установленных на пластине, идентич- пъезоэлементов с одинаковой пол риза- но излучающему.