190562. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramló közeg áramlási sebességének mérésére
7 190562 8- w(t2-ti). (4) Behelyettesítve a (3) összefüggést, azt kapjuk, hogy 2-v-L c2 Az (5) összefüggésből kapjuk, hogy c2 v = --------(6) 2-w-L Legyen a rendszerjellemző A állandó 1 A = ---------(7) 2-w-L Ekkor a keresett áramlási sebesség v = A-c2-a# (8) A (8) összefüggésből látható, hogy az A állandó ismeretében, az akusztikus jel áramló közegben való terjedési c sebességének és vevőoldalon a v = 0 állapothoz viszonyított fáziskülönbségnek mérésével a közeg mindenkori áramlási v sebessége meghatározható. A (3) összefüggésből az is látható, hogy az áramlási v sebesség tz - ti időkülönbség mérése alapján is meghatározható, ha tudjuk a rendszerre jellemző L távolságot és ismerjük az akusztikus Jel terjedési c sebességét. Ugyanakkor, mivel c>>v, belátható, hogy az áramlási v sebesség pontos mérésének feltétele, figyelembe véve a jelterjedési c sebesség hőmérsékletfüggőségét is, a c sebesség real-time, nagypontosságú, gyakori mérése. A .gyakori’ azt jelenti, hogy sokkal gyakrabban, mint ahogy különböző hőmérsékletű' közeg tartományok pl. folyadéktartományok követhetik egymást. A aJ2í fáziskülönbség mérésének gyakoriságát a közegáramlási v sebesség változási sebessége szabja meg. Célszerű a áfí fáziskülönbséget és a c sebességet egyező gyakorisággal mérni, és a mért értékpárokból a v sebességet a (8) összefüggés alapján meghatározni. Megjegyezzük, hogy elvileg a jelterjedési c sebesség hömérsékletfüggését leíró összefüggés ismeretében a mindenkori c sebesség az áramló közeg hőmérsékletének mérése útján is meghatározható lenne. A hőmérsékletmérés termikus tehetetlensége és időbeni Instabilitása miatt azonban ez a megoldás nem ad kellő pontosságú eredményt, ezért a találmány szerint a Jelterjedési c sebesség közvetlen, real-time mérését valósítjuk meg. A 2. ábrán 1 órajel generátor T periódusidejű óralmpulzusokat ad 2 meghajtófokozaton keresztül a 4 és 5 kapcsolóknak az ábrán feltüntetett helyzetében az adóként működő PA és PB adó-vevő KA és KB kivezetésére. Az 1 órajelgenerátor és a 2 meghajtófokozat képezi a PA és PB adó-vevőket vezérlő 24 meghajtógenerétort. Az 1 órajelgenerátor órajelei 3 vezérlőegység ütemező 25 bemenetére is eljutnak, a 3 vezérlőegység első kimenő 14 vonala a 4 és 5 kapcsolók vezérlőbemenetére csatlakozik. A 4 és 5 kapcsolók másik állásában a vevőként működő PA és PB adó-vevő KA és KB kivezetéséről érkező jelek négyszögesitő 6 ill. 7 jelformáló áramkörön keresztül egyrészt 8 ill. 9 kompakter bemenetére, másrészt 17 ilh 18 monostabil multivlbrátor bemenetére jutnak. A 8 és 9 komparátor kimenete digitális 10 ill. 11 ízámláló-leállitóbemenetére van kapcsolva. A 10 és 11 számlálók léptetőbemenete az 1 órajelgenerátor kimenetére, indítóbemenete pedig a 3 vezérlőegység második kimenő 15 vonalára van csatlakoztatva. A 10 és 11 számlálók párhuzamos adatkimenete analóg vagy digitális 12 számitóegység egy-egy bemenetére csatlakozik, amely utóbbi 26 ,kimenete az akusztikus jel terjedési c sebességének négyzetével arányos jelet ad 23 jelfeldolgozó egység egyik bemenetére. A 8 és 9 komparátorok a 10 és 11 számlálók, valamint a 12 számítóegység olyan 13 egységet képzenek, amely a hangterjedési' c sebesség pillanatnyi értékének megfelelő analóg vagy digitális jelet állít elő a 26 kimeneten. A 17 és 18 monostabil multivibrátorok To időtartamú impulzusokat állítanak elő a bemenetűkre jutó jel pl. felfutó élére. Kimenetűk a 3 vezérlőegység harmadik kimenő 16 vonaláról vezérelt kettős 19 kapcsolón keresztül 20 fáziskülönbségképző bemenetelre van csatlakoztatva. A 3 vezérlőegység szekvenciális digitális áramkörökkel valósítható meg. A 20 fáziskülönbségképző önmagában ismert módon például egy logikai NEM-ÉS-kapuval és ennek kimenetére kapcsolódik analóg integrátorral valósítható meg, ahol az integrátor kimenetén a két bemenetre érkező impulzussorozat fáziskülönbségével arányos feszültség jelenik meg. A 20 fáziskülönbségképző 28 kimenete, valamint az A állandónak megfelelő jelet szolgáltató 22 jelforrás kimenete a 23 jelfeldolgozó egység egy-egy további bemenetére van csatlakoztatva. A (8) összefüggésnek megfelelő műveleteket elvégző 23 jelfeldolgozó egység például analóg kivitelű, de analóg-digitális átalakítók közbeiktatásával digitális kialakítás is lehetséges. A 23 jelfeldogozó egység 27 kimenete szolgáltatja az áramló közeg v sebességével arányos analóg vagy digitális jelet. A 2. ábra szerinti elrendezés működését a 3. ábrán szemléltetett jelalakébrák segítségével Ismertetjük, amelyek a 3 vezérlőegység kimenő 14, 15 és 16 vonalain megjelenő 01, 02 és 03 Jelek időbeli lefolyását mutatják. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
