RU2068543C1 - Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media - Google Patents
Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068543C1 RU2068543C1 RU93000530A RU93000530A RU2068543C1 RU 2068543 C1 RU2068543 C1 RU 2068543C1 RU 93000530 A RU93000530 A RU 93000530A RU 93000530 A RU93000530 A RU 93000530A RU 2068543 C1 RU2068543 C1 RU 2068543C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- flow rate
- medium
- density
- acoustic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения массового расхода жидких и газообразных сред. The invention relates to measuring technique and can be used to determine the mass flow rate of liquid and gaseous media.
Известен способ определения скорости движения среды по допплеровскому смещению в частоте зондирующего излучения в акустике [1] Основные недостатки допплеровских способов: необходимость присутствия в измеряемом потоке рассеивающих, зондирующих излучение частиц; большая погрешность измерения скорости (расхода) вследствие рассеяния во все стороны (отсутствия узкой диаграммы направленности рассеянного на частицах, зондирующего излучения); нестабильность показаний вследствие влияния температурных, флуктуационных и других факторов. A known method of determining the velocity of a medium by Doppler shift in the frequency of the probe radiation in acoustics [1] The main disadvantages of the Doppler methods: the need for the presence in the measured stream of scattering, probe radiation radiation; a large error in measuring the velocity (flow rate) due to scattering in all directions (the absence of a narrow radiation pattern of the probe radiation scattered by the particles); instability of readings due to the influence of temperature, fluctuation and other factors.
Известен способ измерения расхода жидких сред, включающий зондирование поперечного сечения потока акустическими цилиндрическими волнами, регистрацию отраженных цилиндрических волн и измерение их частоты, регистрацию вторичных колебаний приемником поверхностных акустических волн, смещенным от центра цилиндрического преобразователя к периферии, и измерение их частоты, при этом величину расхода определяют по разности измеренных частот [2]
Недостатком известного способа является узкий диапазон измеряемых расходов.A known method of measuring the flow rate of liquid media, including sounding the cross section of the flow with acoustic cylindrical waves, detecting reflected cylindrical waves and measuring their frequency, registering secondary vibrations with a surface acoustic wave receiver offset from the center of the cylindrical transducer to the periphery, and measuring their frequency, wherein the flow rate determined by the difference of the measured frequencies [2]
The disadvantage of this method is the narrow range of measured costs.
Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона измерения в сторону малых скоростей движения среды. The technical result from the use of the invention is the expansion of the measurement range in the direction of low speeds of the medium.
Это достигается тем, что дополнительно излучают нормальную акустическую волну на частоте, соответствующей одной из критических составляющих ряда ωкр а-1•(3,83; 7,02; 10,17; 13,32.)•с, где a - акустический радиус трубопровода, с скорость звука в среде, изменяют частоту излучения до достижения нового значения критической частоты, измеряют разность между исходным и новым значениями частот излучения, по которой определяют величину объемного расхода, по частоте отраженных цилиндрических волн определяют плотность среды, а величину массового расхода вычисляют произведением объемного расхода на плотность.This is achieved by the fact that they additionally emit a normal acoustic wave at a frequency corresponding to one of the critical components of the series ω kr a -1 • (3.83; 7.02; 10.17; 13.32.) • s, where a is the acoustic the radius of the pipeline, with the speed of sound in the medium, the radiation frequency is changed until a new critical frequency is reached, the difference between the initial and new values of the radiation frequencies is measured, which determine the volumetric flow rate, the density of the medium is determined from the frequency of the reflected cylindrical waves, and the mass flow rate is computes the product of the volumetric flow rate by the density.
На чертеже 1 показан вариант функциональной схемы устройства, реализующего способ. The drawing 1 shows a variant of the functional diagram of a device that implements the method.
Устройство содержит участок трубопровода 1 с излучателем акустических волн 2 на его внешней поверхности, создающий в среде внутреннего объема участка нормальные волны; приемный акустический цилиндрический преобразователь нормальных волн 3, регистрирующий прохождение нормальных волн через участок 1; приемный акустический цилиндрический преобразователь 4, регистрирующий на участке 1 радиальные колебания; акустический цилиндрический преобразователь 5, работающий последовательно в режимах излучения коротких импульсов, а затем приема после каждого импульса создаваемых им реверберационных волн в среде и предназначенного для измерения плотности среды; усилители сигналов 6; коммутатор 7 с мостовой схемой; регулятор "плавного" изменения частоты 8 генератора гармонических колебаний 9; устройство обработки информации 10; генератор импульсов 11 и частотомер 12. Для исключения возможности воздействия поверхностных волн используются акустические ловушки 13. The device comprises a pipeline section 1 with an acoustic wave emitter 2 on its outer surface, which creates normal waves in the medium of the internal volume of the section; receiving acoustic cylindrical transducer of normal waves 3, recording the passage of normal waves through section 1; receiving acoustic cylindrical transducer 4, detecting radial vibrations in section 1; an acoustic cylindrical transducer 5 operating sequentially in the modes of emission of short pulses, and then receiving after each pulse the reverberation waves created by it in the medium and intended for measuring the density of the medium; signal amplifiers 6; switch 7 with a bridge circuit; a regulator of "smooth" change of frequency 8 of the harmonic oscillation generator 9; information processing device 10; pulse generator 11 and frequency counter 12. To exclude the possibility of surface waves, acoustic traps 13 are used.
Способ измерения расхода жидких и газообразных сред на основе волноводных свойств участка трубопровода осуществляется следующим образом. С выхода генератора гармонических колебаний 8 электрический сигнал гармонических колебаний поступает на акустический преобразователь 2, который излучает проходящий через стенку трубопровода 1 также гармонический сигнал в заполняющую трубопровод среду. Частота колебаний нормальных волн при скорости движения среды V 0 выбирается равной значению одной из критических, составляющих ряд: ωкр a-1(3,83; 7,02; 10,17; 13,32.)•сo, получаемого из последовательности нулей бесселевой функции условия: I1(ma) 0, где а внутренний радиус участка трубопровода 1; m ω
Статическая характеристика устройства имеет вид
[1]
где Q объемный расход, а радиус трубопровода на участке измерения 1, Δωкр = ω
[1]
where Q is the volumetric flow rate and the radius of the pipeline in the measuring section 1, Δω cr = ω
Для определения массового расхода Qm = Qρ, где ρ плотность среды, предварительно измеряют плотность среды r. Это осуществляется или преобразователем 4, или таким же преобразователем 5, но установленным вне участка 1. В первом случае преобразователь 4 кроме функции измерителя радиальных колебаний в промежутке времени установления критических частот выполняет функцию измерителя плотности. Во втором случае преобразователем 5 измеряется только плотность среды, что во многих случаях предпочтительнее. В обоих случаях при определении плотности преобразователь 4 (5) выполняет последовательно функции излучателя, а затем приемника сигналов. С этой целью с выхода генератора импульсов 11 сигналы в виде коротких импульсов поступают на преобразователь 5, который излучает в среду цилиндрические волны, распространяющиеся к цилиндрической оси преобразователя, и после обращения фронта волны на этой оси в обратном направлении от оси к внутренней стенке; затем после отражения от нее вновь образуются сходящиеся к оси цилиндрические волны и т.д. В результате, в среде внутри преобразователя создается последовательность реверберационных вол (15 20 и более, в зависимости от амплитуды, длительности импульса, радиуса a, свойств среды и т.д./, частота которых измеряется частотомером 12 и пропорциональна плотности среды:
[2]
где γ = Cp•C
[2]
where γ = C p • C
Информация о частоте с выхода частотомера 12 поступает в устройство 10, которое после вычислений по формулам [1 3] выдает информацию о плотности, объемном и массовом расходах. Information about the frequency from the output of the frequency counter 12 enters the device 10, which after calculating by the formulas [1 3] provides information about the density, volume and mass flow rates.
Статическая характеристика массового расходомера имеет вид:
[3]
и не зависит (при βиз- const-const) от скорости звука в среде Сo.The static characteristic of the mass flow meter is:
[3]
and does not depend (for β from - const-const) on the speed of sound in a medium With o .
Применение предлагаемого способа измерения расхода жидких и газообразных сред позволяет осуществить измерение массового расхода и повысить точность измерения за счет следующих факторов: измеряемой величиной является частота, точность измерения которой чрезвычайно высока и становится еще более высокой при использовании высоких значений критических частот; использования в качестве зондирующих нормальных волн, распространяющихся без искажений; исключения влияний абсолютной скорости звука в среде на точность измерения массового расхода, т.к. скорость звука и определяющие ее изменения - температурный фактор отсутствуют; охвата зондирующим излучением всех точек радиальной площади сечения потока измеряемой среды. The application of the proposed method for measuring the flow rate of liquid and gaseous media allows to measure the mass flow rate and increase the measurement accuracy due to the following factors: the measured quantity is the frequency, the measurement accuracy of which is extremely high and becomes even higher when using high critical frequencies; use as sounding normal waves propagating without distortion; eliminating the effects of the absolute speed of sound in the medium on the accuracy of measuring the mass flow, because the speed of sound and the changes that determine it - there is no temperature factor; probing radiation coverage of all points of the radial cross-sectional area of the measured medium flow.
Существенным преимуществом предлагаемого способа является возможность измерения малых скоростей движения среды, не доступных ультразвуковым и иным способам измерения скорости (расхода). A significant advantage of the proposed method is the ability to measure small velocities of the medium that are not accessible by ultrasonic and other methods of measuring speed (flow).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93000530A RU2068543C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93000530A RU2068543C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93000530A RU93000530A (en) | 1995-02-27 |
| RU2068543C1 true RU2068543C1 (en) | 1996-10-27 |
Family
ID=20135256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93000530A RU2068543C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2068543C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2143101C1 (en) * | 1999-06-03 | 1999-12-20 | Бобровник Владимир Михайлович | Process determining flow rate of gaseous heat transfer agent |
-
1993
- 1993-01-06 RU RU93000530A patent/RU2068543C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Киясбейли А.И., Измайлов А.М., Гуревич В.М., Частотно-кременные ультразвуковые расходомеры и счетчики, М.: Машиностроение, 1984, с.127. Авторское свидетельство СССР N 1659717, кл. G 01 F 1/66, 1991. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2143101C1 (en) * | 1999-06-03 | 1999-12-20 | Бобровник Владимир Михайлович | Process determining flow rate of gaseous heat transfer agent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101810724B1 (en) | Multiphase fluid characterization system | |
| EP0440701B1 (en) | Method and apparatus for measuring mass flow | |
| US7624650B2 (en) | Apparatus and method for attenuating acoustic waves propagating within a pipe wall | |
| US7624651B2 (en) | Apparatus and method for attenuating acoustic waves in pipe walls for clamp-on ultrasonic flow meter | |
| US4598593A (en) | Acoustic cross-correlation flowmeter for solid-gas flow | |
| GB1587152A (en) | Method of measuring the volume flow of a fluid in a conduit | |
| JPH04218779A (en) | Fluid flow rate monitoring method and device | |
| USRE28686E (en) | Measurement of fluid flow rates | |
| US3420102A (en) | Acoustic fluid metering device | |
| CN108474766B (en) | Method for acoustically determining properties of a medium and device for acoustically determining properties of a medium by means of a reflective element | |
| RU2068543C1 (en) | Method of measurement of mass flow rate of liquid and gaseous media | |
| RU2515129C1 (en) | Vortex flow meter | |
| US4391150A (en) | Electro-acoustic flowmeter | |
| RU2138023C1 (en) | Process determining flow rate of components of multiphase medium | |
| RU2073830C1 (en) | Method of measurement of flow rate of liquid and gaseous media | |
| RU2284015C2 (en) | Method and device for measuring flux discharge | |
| US11221244B2 (en) | Clamp-on circumferential resonance ultrasonic flowmeter for collectively exciting and receiving circumferential modes of a pipe | |
| RU2195635C1 (en) | Method of measurement of level of liquid and loose media | |
| GB2209218A (en) | An ultrasonic fluid flow meter with anti-fraud means | |
| RU1140571C (en) | Method of measuring power of low-frequency hydroacoustic irradiator with internal air cavity | |
| RU2091716C1 (en) | Vortex flow meter | |
| RU2123668C1 (en) | Method of measuring of liquid and gaseous media flow rate | |
| RU2047098C1 (en) | Method of measuring flow rate of liquid and gaseous media | |
| Kolmakov | Liquid and gas flowmeters based on the waveguide properties of pipelines | |
| SU964543A1 (en) | Ultrasonic meter of gaseous media flow rate |