ЖУРНАЛ СТА №2/1998

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА РАЗРАБОТКИ 70 2/98 Введение В связи с необходимостью организа- ции коммерческого учета задача изме- рения расхода различных жидкостей с высокой точностью приобрела в по- следнее время большую актуальность. Существует большое многообразие приборов [1, 2] для измерения расхода. Однако наиболее эффективно данная задача решается с использованием ульт- развуковых расходомеров с накладны- ми датчиками, т. к., во-первых, не нару- шается целостность трубопровода, а во- вторых, в поток жидкости не вносится никакое препятствие. В настоящее время наибольшее рас- пространение получили ультразвуко- вые расходомеры двух типов: ● расходомеры, в которых использует- ся тот факт, что скорость распростра- нения ультразвуковой волны С в дви- жущейся среде является векторной суммой С= С ж +V , где С ж — скорость распространения ультразвука в неподвижной жидкости, а V — скорость течения жидкости; ● расходомеры, основанные на эффекте Доплера, имеющем место при отраже- нии ультразвуковой волны от некото- рого отражателя или группы отража- телей, движущихся в потоке жидкости. В расходомерах, относящихся к пер- вой группе, отклонения величины С от её значения в неподвижной жидкости определяются путем косвенных изме- рений следующих величин [1, 2]: ● разности времен Δ t (времяимпульсный метод) прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против него; ● разности фаз Δϕ (фазовый метод) между ультразвуковыми колебания- ми, распространяющимися по потоку и против него; ● разности частот Δ f (частотный метод) двух автогенераторов, в качестве эле- мента обратной связи которых ис- пользуется контролируемая среда. Современные расходомеры, как пра- вило, реализуют времяимпульсный ме- тод. Например, этот принцип использу- ется в расходомерах ALTOSONIC UFM 600 фирмы KROHNE (Германия), PT868 фирмы PANAMETRICS (США), а также в расходомере УВР-011 фирмы «ТАХИ- ОН» (Украина). Ультразвуковые времяимпульсные расходомеры в основном используются для измерения расхода «чистых» жидко- стей, т. е. сред, содержащих сравнитель- но небольшое количество твердых и га- зовых включений. В случае же, если не- обходимо проводить измерение расхо- да неоднородных жидкостей, таких как сточные воды и пульпы, нужно исполь- зовать доплеровские расходомеры, к классу которых относятся, например, ПИР-3 АО «Завод Староруссприбор» (Россия), и УДР-011 фирмы «ТАХИОН» (Украина). Ультразвуковой времяимпульсный расходомер с накладными датчиками УВР-011 Теоретические основы функциони- рования ультразвуковых времяимпульс- ных расходомеров описаны во врезке к данной статье. На рис. 1 приведена структурная схе- ма ультразвукового времяимпульсного расходомера УВР-011 с накладными датчиками. Расходомер включает в себя два элек- троакустических преобразователя (ЭП), монтируемых с внешней стороны трубопровода по Z-схеме или V-схеме, и электронный блок, выполненный на базе микропроцессора 87С51GB фир- мы Intel. Цикл измерения, инициируемый ми- кроЭВМ, начинается с выбора одного из направлений излучения ультразву- кового импульса (например, по пото- ку), что достигается установкой комму- татора прием-передача в соответству- ющее положение. При этом ЭП2 излу- чает сигнал, а ЭП1 принимает его. При- нятый сигнал через коммутатор посту- пает на схему выделения полезного сигнала, где усиливается и фильтруется от помех. Здесь же принимается реше- ние о наличии или отсутствии сигнала, что позволяет избежать ошибочных из- мерений при пропадании ультразвуко- вых колебаний, например при опусто- шении трубопровода. Определение времени распространения сигнала осу- ществляется в блоке измерения вре- менных интервалов, с выхода которого оценка t ↑ поступает в микроЭВМ. Далее по команде микроЭВМ направление из- лучения меняется на противоположное и повторяется описанная процедура измерения времени распространения Ультразвуковые расходомеры и система учета на их основе Вячеслав Близнюк, Владимир Костылев, Валерий Сорокопут, Анатолий Стеценко, Андрей Стеценко Описаны два типа ультразвуковых расходомеров с накладными датчиками и система учета на их основе.