Трубомер акустический

Объект-устройствоG OIB 17/00 Трубомер акустический
Полезная модель относится к измерительным приборам, а именно предназначена для измерения длины длинномерных полых тел.
Известно устройство для измерения длин труб, содержащее стеллаж, рольганг с роликами, упор с ориентирующей плоскостью, две измерительные системы грубого и точного отсчета и связывающий их счетно-решающий блок. (1)
Устройство позволяет определить длину трубы на трубном производстве, однако оно имеет большие габаритные размеры и невысокую производительность.
Известно устройство для измерения длины движущихся изделий, содержащее датчики наличия изделия, подключенный к их выходам дешифратор, генератор импульсов, два счетчика остатка, вычислительный блок и суммирующий счетчик. Оно снабжено шифратором базовых длин и ключевым элементом. (2)
Устройство позволяет определить длину проката или труб и может быть встроено в любом месте технологической линии. Устройство содержит пять датчиков и позволяет производить измерение только движущихся изделий, не имеет устройства отображения результата измерения и имеет низкую производительность.
Наиболее близким к заявляемому является ультразвуковой самокалибрующийся измеритель линейных размеров и перемещений, содержащий последовательно соединенные синхрогенератор, генератор зондирующих импульсов и подвижный электроакустический преобразователь, акустически связанный с ним ультразвуковой волновод, последовательно соединенный усилитель, первый элемент «И, первый триггер и первый счетчик. (3).
G OIB 5/02
Устройство может быть использовано для измерения длин металлических и пластмассовых труб, но таким образом, чтобы измеряемые трубы располагались отдельно друг от друга. Результат измерения линейного размера определяется разностью показаний двух измерений. Устройство не позволяет быстро производить измерение линейных размеров, так как для расчета длины измеряемой трубы приходится производить дополнительные вычисления.
Задачей полезной модели трубомера акустического является повышение точности измерений и повышение производительности измерения за счет применения акустического метода измерения и введения дополнительной калибровки по параметрам окружаюш;ей среды.
Поставленная задача реализуется с помош,ью заявляемого трубомера акустического содержаш;его последовательно соединенные блок формирования и приема сигналов, излучатель, причем он дополнительно включает в себя микроконтроллер, устройство энергонезависимой памяти, блок ввода параметров и устройство индикации, которые подключены к входам-выходам микроконтроллера, а излучатель подключен к входу-выходу блока формирования и приема сигнала с возможностью генерации и приема акустических сигналов, причем ответный сигнал сформирован областью низкого давления, создаваемой излучаемым сигналом на выходе измеряемого длинномерного полого тела.
Трубомер акустический содержит химический источник тока 1, блок стабилизатора напряжения 2, устройство энергонезависимой памяти 3, блок ввода параметров 4, микроконтроллер 5, устройство индикации 6, блок формирования и приема сигнала 7, излучатель 8.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.
На фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняюпдие его работу.
Блок стабилизатора напряжения 2 (фиг. 1) подключается к химическому источнику тока 1.
л)(5
к выходу блока стабилизатора напряжения 2 подключаются блок формирования и приема сигнала 7, микроконтроллер 5, устройство индикации 6, устройство энергонезависимой памяти 3.
Устройство энергонезависимой памяти 3 подключено к 1 входу/выходу микроконтроллера 5.
Блок ввода параметров 4 подключен ко 2 входу микроконтроллера 5.
Устройство индикации 6 подключено к 3 выходу микроконтроллера 5.
Излучатель 8 подключается к входу/выходу 8 блока формирования и приема сигнала 7.
Вход 6 блока формирования и приема сигнала 7 подключается к 4 выходу микроконтроллера 5.
К 5 входу микроконтроллера 5 подключен выход 7 блока формирования и приема сигнала 7.
Описание работы устройства
По сигналам с блока ввода параметров 4 (фиг.1) микроконтроллер 5 вырабатывает управляющие сигналы на блок формирования и приема сигнала 7, устройство энергонезависимой памяти 3 и устройство индикации 6. Микроконтроллер 5 производит прием и обработку входных сигналов, формирование временных интервалов, вычисление длины трубы, преобразование и суммирование данных,.
По команде с блока ввода параметров 4 микроконтроллер 5 выдает управляющий сигнал на схему блока формирования и приема сигнала 7 длительностью „ (фиг.2,а).
Одновременно с подачей управляющего сигнала с микроконтроллера 5 происходит запуск таймера-счетчика, это необходимо для подсчета временного интервала Т между формированием и приемом акустического сигнала (фиг.2,д).
Сигнал с микроконтроллера 5 подается на блок формирования и приема сигнала 7. Блок формирования и приема сигнала 7 производит усиление сигнала, который подается на излучатель 8 (фиг2,б). Излучатель 8
/(
преобразует электрический сигнал в акустический импульс - звуковое давление (фиг.2,в).
Акустический сигнал распространяется до конца трубы. Ответный сигнал формируется областью низкого давления, создаваемой излучаемым сигналом на выходе измеряемой трубы.
Достоинство данного метода измерения состоит в том, что измеряемые трубы могут быть как глухими, так и открытыми. Генерация и прием акустических сигналов производится излучателем 8.
Отраженный сигнал (фиг.2,г) принимается излучателем 8, преобразуется в электрический сигнал и усиливается схемой формирования и приема сигнала 7.
В блоке формирования и приема сигнала 7, с компаратора, вырабатывается сигнал низкого уровня длительностью tg на микроконтроллер 5 (фиг.2,д).
При появлении сигнала низкого уровня с блока формирования и приема сигнала 7 таймер-счетчик микроконтроллера 5 останавливается.
В микроконтроллере 5 производится вычисление длины трубы.
Общая формула для расчета длины измеряемой трубы
,+ t2;
L - длина трубы, м;
t - время прохождения зондирующего импульса от излучателя до
конца трубы, с; t2 - время прохождения зондирующего импульса от конца трубы до
излучателя, с; с - скорость распространения звука в трубе, м/с.
J т
™
Результат измерения может быть записаи в устройство энергонезависимой памяти 3 для последующего просмотра и суммирования. При необходимости данные из устройства энергонезависимой памяти 3 могут быть удалены.
Устройство позволяет проводить измерение линейных размеров длинномерных полых тел с индикацией результата измерения и производить накопление результатов измерений в энергонезависимой памяти 3 для последующего просмотра и суммирования.
Устройство может быть выполнено как в виде законченного устройства, так и в виде модульной конструкции.
Так как результат измерения зависит от диаметра измеряемых труб и от скорости распространения акустических волн, которая, которая в свою очередь, зависит от температуры окружающей среды, влажности и других факторов, можно провести калибровку прибора с учетом этих параметров. Использование функции калибровки позволяет получать точные результаты измерения при любых изменениях пай | 8в4 кружаюшщ среды.
Жг Г ; .Ш//Ш Руководитель ООО HI 111 .Ш ШКг ЛАбражеев П.Г.
АвторыWw i W ///
Источники информации:
1.Авторское свидетельство №446731 G 01В 5/02 «Устройство для измерения длин
2.Авторское свидетельство №781546 G 01 В 7/04 «Устройство для измерения длины движущихся изделий ;
3.Авторское свидетельство №1504508 G 01 В 17/00 «Ультразвуковой самокалибрующийся измеритель линейных размеров, (прототип)
.
yW //
//
(../
b liwi f f J tf - r-rТ Т т-ч
,/ 2-- Янчар Н.В.
. / Т///
Салман В.В.