способ определения расхода

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



где f₁ и f₂ частоты следования синхроколец при зондировании по и против потока;

D_вн внутренний диаметр трубопровода;

L расстояние между приемопередающими преобразователями;

L₂ длина отрезка акустической оси, находящегося внутри трубопровода;

угол наклона акустической оси к оси трубопровода;

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:



где f₁ и f₂ частоты следования синхроколец при зондировании по и против потока;

D_вн внутренний диаметр трубопровода;

L расстояние между приемопередающими преобразователями (акустическая ось);

L₁ длина отрезка акустической оси, находящейся внутри трубопровода;

- угол наклона акустической оси;

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



и против потока



где C скорость ультразвука в данной среде; V средняя скорость между приемопередающими преобразователями;4 угол наклона акустической оси преобразователя;

L расстояние между приемопередающими преобразователями.

Разностная частота (f₁ f₂) будет равна



откуда

Объемный расход Q будет равен

Q V_ср.тр.F (4)

где V_ср.тр. средняя скорость внутри трубопровода;

F площадь поперечного сечения трубопровода

V_ср.тр. V_вн.а.л.K₂ (5),

где V_вн.а.л. средняя скорость внутри трубопровода по пути следования акустического луча.

где D_вн внутренний диаметр трубопровода.

Очевидно, что средняя скорость внутри трубопровода по пути следования акустического луча V_вн.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).

откуда



Подставляя в формулу (4) значения V_вн.а.л. из формул (7), (6), (5) и (3)получим

где K₁ коэффициент преобразования и равен



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 D_вн, угла наклона акустической оси и расстояния между точками пересечения акустической оси с внутренними стенками трубопровода L₁, коэффициента K₂, можно определить расход.

Для повышения точности измерения вводится поправочный коэффициент K₃, который учитывает изменение разностной частоты за счет вpемени прохождения сигнала в электрических цепях измерительного прибора, преобразователя и соединительных линий и зависит от соотношения времени прохождения сигнала в измерительных цепях и линиях связи и времени прохождения акустического сигнала в трубопроводе.

Отсюда формула определения расхода имеет вид