ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и пищевой промышленности.
Прототипом полезной модели является первичный преобразователь ультразвуковых расходомеров-счетчиков, имеющих диаметр сечения проточной полости одного порядка с диаметром сечения ультразвукового луча (как правило от 10 до 40 мм), содержащий корпус со входными и выходными патрубками, находящимися на одной оси, два пьезопреобразователя, оси ультразвуковых лучей которых перпендикулярны оси патрубков, два косых отражателя, при этом, ось измерительного участка между косыми отражателями параллельна оси патрубков, смещена относительно этой оси более чем на один диаметр проточной полости патрубков оппозитно пьезопреобразователям - свидетельство РФ на полезную модель №66031, G01F 1/66, 2007 г.
Недостатком этого устройства является наличие косых отражателей, вызывающих турбулентность измеряемого потока при их отекании и, как следствие, нелинейность и нестабильность характеристик расходомера, то есть, его низкую чувствительность и точность измерений. Также оно не может быть использовано для проточных полостей с диаметром сечения больше 40 мм, то есть, имеет ограничения в применении и, кроме того, является сложным в изготовлении.
В связи с этим, технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение чувствительности и точности измерений, а также расширение диапазона измерений.
Эта задача решена в первичном преобразователе ультразвукового расходомера, содержащим корпус со входным и выходным патрубками, находящимися на одной оси, измерительный участок в виде трубы, ось которой параллельна оси патрубков, а диаметр равен диаметру патрубков, и два пьезопреобразователя, каждый из которых размещен на соответствующем патрубке, оси ультразвуковых лучей пьезопреобразователей перпендикулярны оси патрубков и оси трубы измерительного участка, при этом в качестве отражателей используются две противоположных радиальных внутренних поверхности трубы измерительного участка в месте ее загиба на 90° по радиусу R, определяемому из формулы:
R=1,71D,
где D - диаметр трубы измерительного участка.
Указанная геометрическая формула отражает необходимое положение оси ультразвукового луча пьезопреобразователя, при котором, попадая на радиальную внутреннюю поверхность измерительного участка трубы и отражаясь от нее, он совпадает с осью трубы измерительного участка.
Для достижения эффекта расширения диапазона измерений, на патрубках могут содержаться дополнительные пьезопреобразователи для охвата всей зоны контроля при увеличении диаметра трубы измерительного участка, то есть, когда этот диаметр больше ширины ультразвукового луча отдельного пьезопреобразователя (более 40 мм).
На чертеже приведена конструкция устройства.
Первичный преобразователь ультразвукового расходомера содержит корпус 1 со входным и выходным патрубками 2, находящимися на одной оси. Ось трубы 3 измерительного участка параллельна оси патрубков 2, а ее диаметр равен диаметру патрубков. Пьезопреобразователи 4 размещены на соответствующих патрубках 2; оси их ультразвуковых лучей перпендикулярны оси патрубков 2 и оси трубы 3 измерительного участка. В качестве отражателей используются две противоположных радиальных внутренних поверхности 5 трубы 3 измерительного участка в месте ее загиба на 90° по радиусу R.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Через патрубки 2 и трубу 3 измерительного участка устройства прокачивают измеряемую жидкость или газ. Один из пьезопреобразователей 4 излучает ультразвуковые колебания, которые, отражаясь от радиальной внутренней поверхности 5 трубы 3, проходят по измерительному участку, взаимодействуя с попутно движущейся измеряемой средой, а затем, вновь отражаясь от противоположной радиальной поверхности 5, попадают на второй пьезопреобразователь 4. При этом измерительное устройство, не показанное на чертеже, например, компьютер, фиксирует время прохождения ультразвуковых колебаний. Затем работа пьезопреобразователей 4 повторяется в обратной последовательности и на компьютере фиксируется время прохождения ультразвука против движения измеряемой среды. По этим двум значениям времени компьютер вычисляет расход прокачиваемой среды.
Таким образом в предлагаемом устройстве за счет используемого типа отражателей и возможного увеличения количества пьезопреобразователей при работе с увеличенным диаметром трубы измерительного участка, повышается чувствительнось и точность измерений, а также расширяется его диапазон. Кроме того, исключение операции монтажа косых отражателей внутри трубы измерительного участка упрощает технологию изготовления устройства.