190562. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramló közeg áramlási sebességének mérésére
5 190562 6 Az áramlási sebesség differenciális mérését teszi lehetővé a találmány olyan kiviteli alakja, ahol a meghajtógenerátor első és második kapcsoló egyik állásában az áramlás irányában terjedő első jelet létrehozó első adó-vevőhöz és az áramlással ellentétes irányban terjedő második jelet létrehozó második adó-vevőhöz van csatlakoztatva, amely első és második kapcsoló másik állásában az adó-vevőkhöz egyrészt a pillanatnyi terjedési sebességnek megfelelő jelet előállító egység, másrészt vezérelhető fázismérő egység van csatlakoztatva, továbbá az első és a második kapcsoló, valamint a fázismérő egység vezérlőbemenetei vezérlőegység kimenő vonalaihoz vannak csatlakoztatva. A két akusztikus jel fáziskülönbségének mérése nagy érzékenységű áramlási sebesség mérést tesz lehetővé. Ennél a kivitelnél a mérés felbontóképessége növelhető, ha az első és a második kapcsoló említett másik állásában az adó-vevőkhöz harmadik kapcsolón keresztül, monostabil múl ti vibrátorok közbeiktatásával fáziskülönbségképző van csatlakoztatva, ahol a harmadik kapcsoló vezérlőbemenete képezi a fázismérő egység vezérlőbemenetét. A pillanatnyi terjedési sebességnek megfelelő jelet előállító egységet a találmány szerint célszerű úgy kialakítani, hogy az a két adó-vevő legalább egyikéhez és adásindító jelet adó vonalhoz csatlakoztatott számlálói ka)t és ennek/ezeknek kimenetére csatlakoztatott számitóegységet tartalmaz, amely számlálóik) léptetőbemenete órajel generátorhoz van csatlakoztatva. A terjedési sebesség igen nagy pontosságú real-time mérését biztosítja eme egység olyan kialakítása, amely az első adó-vevőhöz első komparátoron keresztül leállitóbemenetével csatlakoztatott első számlálót és a második adó-vevőhöz második komparátoron keresztül leállító bemenetével csatlakoztatott második számlálót tartalmaz, amely első és második számláló léptetőbemenete a közös órajelgenerátorhoz, indítóbemenete pedig a közös adásinditó jelet adó vonalhoz van csatlakoztatva, továbbá a számítóegység az első és a második számláló kimenetéhez van csatlakoztatva. Célszerű, ha a vezérlőegység egyik kimenete képezi az adásinditó jelet adó vonalat, ütemező bemeneté pedig a számlálóik) léptetőjelét is előállító órajelgenerátorhoz van csatlakoztatva, továbbá a meghajtógenerátor az említett óragenerátort és ehhez csatlakoztatott, az adó-vevők vezérlését biztosító meghajtófokozatot tartalmaz. Megvalósítható a találmány szerinti berendezés úgy is, hogy a vezérlőegységet, a számitóegységet és a jelfeldolgozó egységet mikroprocesszoros adatfeldolgozó egység alkotja. Ez esetben célszerű a fázismérő egységet is digitálisan kivitelezni. Adott esetben a mikroprocesszoros adatfeldolgozó egység a találmány szerinti áramlási sebesség mérés mellett még egyéb feladatokat is elláthat. 4 A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti' berendezés adó-vevőinek egy lehetséges kialakítását és elrendezését mutató vázlatos rajz, a 2. ábra a találmány szerinti berendezés elektronikus részének egy lehetséges kialaktását szemléltető tőmbvázlat, és a 3. ábra a 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezés vezérlőegységének kimenő jeleit szemléltető jelalakábrákat mutat. Az 1. ábrán elvi vázlatban feltüntetett mérócsőben a közeg, pl. folyadék a nyíl irányában v sebességgel áramlik. Az M mérőcsőben D átmérőjű B beömlőnyíláson és K kiőmiőnyíláson ét áramlik be ill. ki az áramló közeg. Az M mérőcső két végén, egymástól L távolságban akusztikus PA és PB adó-vevők vannak elhelyezve, az általuk keltett - folyadék közegre előnyösen 100 kHz - 10 MHz frekvenciájú - ultrahang c sebességgel terjed az adott közegben. A villamos KA ill. KB kivezetéssel ellátott PA és PB adó-vevők előnyösen piezoelektromos átalakítóval realizálhatók. A gyakorlatban például 2,5 MHz-es akusztikus jel terjedési c sebessége gázolajban kb. 1500 m/s, míg egy példaképpen L= =15 cm méretű M mérócsőben a gázolaj áramlási v sebessége pl. maximum 1 m/s. Legyen az akusztikus jel terjedési ideje PB adó-vevőtől a PA adó-vevőig ti és a PA adó-vevőtől a PB adó-vevőig tz. Felírható, hogy L L ti = ------ ill. tz = ------- • (1) c+v c-v Feltételezve, hogy c>>v, az (1) összefüggéseket sorbafejtve és a magasabbrendű tagokat elhanyagolva jó közelítéssel igaz, hogy L v L v ti ~ -(1- -) ill. tz ~ -(1 + -)• (2) c c c c A (2) ősszefüggépsek alapján felírható, hogy 2-v-L ’ t2_tl = -------(3) cz Ha feltételezzük, hogy az akusztikus jelek periodikusak és körfrekvenciájuk w, továbbá a jeleket kibocsátó PA és PB adó-vevőket azonos fázisban gerjesztjük, az ismert L távolság miatt a két jel a másik, vevőként működő PB ill. PA adó-vevőhöz fáziskülönbséggel érkezik. Felírható tehát, hogy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
