Спосіб та пристрій для вимірювання витрати текучого середовища

1 Спосіб вимірювання витрати текучого середовища, що полягає у послідовному розповсюдженні двох ультразвукових сигналів у протилежних напрямках між двома ультразвуковими приймально-випромінювальними перетворювачами, що знаходяться на певній відстані один від одного у напрямку потоку середовища, причому кожний перетворювач приймає ВІДПОВІДНИЙ ультразвуковий сигнал SIG-i, SIG2, який відрізняється тим, що він включає - формування д сигналів СК, синхронізації, де і = 1 - n, a n > 4, які мають робочі переходи, СПІЛЬНІ зсуви по фазі, рівні 2ті/п, знаходяться у постійному відношенні з сигналом збудження для збудження перетворювачів та мають таку ж частоту, як і сигнал збудження, - вибір характерної частини періоду першого прийнятого в одному напрямку розповсюдження сигналу S i d , - вибір першого робочого переходу сигналу синхронізації, який відбувається безпосередньо після появи зазначеної характерної частини, - зберігання сигналу синхронізації, який позначений як CLS, - визначення проміжку часу t-i, який відповідає, протягом цілого числа m послідовних періодів, сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, в який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG-i, до моменту, в який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, - ідентифікацію такої ж характерної частини протягом гп послідовних періодів другого сигналу SIG2, прийнятого в протилежному напрямку розповсюдження, - визначення проміжку часу Ь, який відповідає сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, в який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG2, до моменту, в який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, - визначення різниці |t^ - ti|, та - підрахунок на основі цієї різниці витрати Q середовища, яка пропорційна |t^ - t-i| 2 Спосіб за п 1, в якому m = 1 3 Спосіб за п 1, в якому m Ф 1, а період, протягом якого вибирається характерна частина, відповідає першому із гп послідовних періодів першого прийнятого сигналу SIGi 4 Спосіб за п 1, в якому m Ф 1, а період, протягом якого вибирається характерна частина, передує гп послідовним періодам першого прийнятого сигналу S i d 5 Спосіб за будь-яким з пп 1 - 4 , який полягає в обробці прийнятих сигналів SIGi та SIG2, що являють собою імпульси у вигляді меандру 6 Спосіб за п 5, в якому характерні частини періодів прийнятих сигналів відповідають передньому фронту кожного імпульсу 7 Спосіб за п 5, у якому характерні частини періодів прийнятих сигналів відповідають задньому фронту кожного імпульсу 8 Спосіб за будь-яким з пп 1 - 7, в якому сигнали СК| синхронізації являють собою імпульси у вигляді меандру 9 Спосіб за п 1, в якому першим робочим переходом сигналу CLS синхронізації є передній фронт 10 Спосіб за п 1, в якому першим робочим переходом сигналу CLS синхронізації є задній фронт 11 Спосіб за будь-яким з пп 1-10, який полягає у визначенні ВІДПОВІДНИХ різниць між сигналами SIGi - CLS та SIG2- CLS зтим, щоб одержати ВІДПОВІДНІ сигнали ІЕХі та ІЕХг, що дозволяють визначити ВІДПОВІДНІ проміжки часу ti та \а 12 Спосіб за п 5 або 8, або 11, в якому сигнали ІЕХі та ІЕХг являють собою імпульси у вигляді меандру та який полягає у розширенні сукупної тривалості усіх імпульсів для визначення ВІДПОВІДНИХ проміжків часу ti та \а 13 Спосіб за будь-яким з пп 1 -12, в якому сигнал СК| збігається по фазі з сигналом збудження для збудження перетворювачів О о 49022 14 Спосіб за будь-яким з пп 1-13, який полягає у формуванні чотирьох сигналів СК, де і = 1 - 4 15 Спосіб за будь-яким з пп 1-13, який полягає у формуванні восьми сигналів СК, де і = 1 - 8 16 Спосіб за будь-яким з пп 1-15, який полягає у формуванні, для кожного прийнятого сигналу, сигналу SIGS, що зсунутий по фазі відносно сигналів СК, 17 Спосіб за п 16, в якому сигнал SIGS зсунутий по фазі на я І п відносно сигналів СК, 18 Пристрій для вимірювання витрати текучого середовища, що містить - принаймні два ультразвукових приймальнопередавальних перетворювачі (Т-і, Тг), які знаходяться на певній відстані один від одного у напрямку потоку середовища, - засоби для формування сигналу збудження для збудження перетворювачів, та - засоби для прийому двох ультразвукових сигналів SIGi та SIG2, випромінюваних послідовно у протилежних напрямках ВІДПОВІДНИМИ перетворювачами, який відрізняється тим, що він також містить - засоби (52, 54, 56, 202 - 210) для формування д сигналів СК|, де і = 1 - n, a n > 4, які включають робочі переходи, взаємно зсунуті по фазі на 2ті/п, знаходяться у постійному відношенні з сигналом збудження та мають таку ж частоту, як і зазначений сигнал збудження, - засоби (76, 78, 80, 82, 228 - 242) для ідентифікації характерної частини періоду першого прийнятого сигналу SIGi, - засоби (76, 78, 80, 82, 228 - 242) для вибору першого робочого переходу сигналу СК,, який відбувається безпосередньо після появи зазначеної характерної частини, - засоби (84, 86, 88, 90, 244 - 258) для зберігання сигналу синхронізації, який позначений як CLS, - засоби для визначення проміжку часу t-i, який відповідає, протягом цілого числа гп послідовних періодів, сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, в який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIGi, до моменту, в який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, - засоби (76, 78, 80, 82, 228 - 242) для ідентифікації однакової характерної частини протягом гп послідовних періодів другого прийнятого сигналу SIG2, - засоби для визначення проміжку часу \а, який відповідає сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, в який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG2, до моменту, в який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, та - засоби для підрахунку різниці \\а - ti| та одержання на основі цієї різниці витрати Q, яка є пропорційною \\а- ti| 19 Пристрій за п 18, в якому m = 1 20 Пристрій за п 18, в якому m Ф 1, а період, протягом якого вибирається характерна частина, відповідає першому із гп послідовних періодів першого прийнятого сигналу SIGi 21 Пристрій за п 18, в якому m Ф 1, а період, протягом якого вибирається характерна частина, передує гп послідовним періодам першого прийнятого сигналу SIGi 22 Пристрій за будь-яким з пп 18 - 21, в якому засоби для формування сигналів СК, містять кварцовий генератор (52, 202), за яким підключені п/2 D-тригери (54, 56, 204, 206, 208, 210), які являють собою подільник, і тим самим дозволяють одержувати сигнали СК, що взаємно зсунуті по фазі на 2яІп, 23 Пристрій за будь-яким з пп 18 - 22, в якому засоби для вибору першого робочого переходу сигналу синхронізації містять D-тригери (76, 78, 80, 82, 228 - 242) для здійснення д "вибірок", причому на вхід D кожного із яких надходить спільний сигнал SIGi або SIG2, на вхід СК кожного із тригерів надходить ВІДПОВІДНИЙ сигнал СК, який є різним для кожного тригера, що дозволяє активувати тригери через входи RAZ скидання на нуль точно у такий спосіб, як і у випадку, коли ці входи RAZ тригерів знаходяться у стані «1» та коли спільний сигнал має значення «1», при цьому вказані тригери є чутливими до сигналів СК 24 Пристрій за будь-яким з пп 18 - 22, в якому засоби для вибору першого робочого переходу сигналу синхронізації містять д логічних елементів (101, 103, 105, 107), на ВІДПОВІДНИЙ ВХІД КОЖНОГО ІЗ яких надходить спільний сигнал SIGi або SIG2, та д моностабільних схем (106, 108, 109, 111), кожна з яких приймає різний сигнал СК, а вихідний сигнал кожної схеми надходить на ВІДПОВІДНИЙ ОДИН ІЗ ВХОДІВ д логічних елементів (101, 103, 105, 107) 25 Пристрій за п 23 або 24 , в якому засоби для збереження сигналу CLS містять, по-перше, д Dтригерів (84, 86, 88, 90, 244 - 258) зберігання, вхід СК кожного із яких приймає сигнал з виходу Q ВІДПОВІДНОГО тригера (76, 78, 80, 82, 228 - 242) вибору, та, по-друге, логічний елемент (278) НІ - І, який має д входів, кожний із яких з'єднаний з виходом Q ВІДПОВІДНОГО тригера зберігання, причому вхід D кожного із тригерів зберігання постійно знаходиться у стані «1», а перший сигнал, прийнятий на вході СК одного із тригерів (84, 86, 88, 90, 244 258), активує його функцію зберігання, оскільки примушує вихід Q вказаного тригера перейти у стан «1», а вихід Q - у стан «0», завдяки чому активується схема синхронізації (102, 104, 74, 280, 226) для синхронізації спільного сигналу SIGi або SIG2 26 Пристрій за п 25, в якому кожний із д логічних елементів (92, 94, 96, 98, 260 - 274) НІ - І приймає сигнал СК та сигнал із виходу Q ВІДПОВІДНОГО тригера (84, 86, 88, 90, 244 - 258) збереження на ВІДПОВІДНІ свої входи, причому вихідний сигнал кожного із елементів надсилається на ВІДПОВІДНИЙ один із входів логічного елемента (100, 276) НІ - І, який має д входів, один із д логічних елементів (92, 94, 96, 98, 260 - 274) деблокує ВІДПОВІДНИЙ сигнал СК, коли активується функція зберігання ВІДПОВІДНОГО тригера зберігання 49022 Винахід стосується способу вимірювання витрати текучого рідкого середовища, який полягає в послідовному розповсюдженні двох ультразвукових сигналів у протилежних напрямках між двома ультразвуковими приймально-випромінювальними перетворювачами, що знаходяться на деякій відстані один від одного в напрямку переміщення потоку, причому кожний перетворювач приймає ВІДПОВІДНИЙ ультразвуковий сигнал Винахід також стосується пристрою для вимірювання витрати текучого рідкого середовища Протягом багатьох років відомо, що витрата рідкого середовища, наприклад гарячої води, яка тече в трубі,може визначатися шляхом вимірювання ВІДПОВІДНОГО проміжку часу розповсюдження ультразвукових сигналів, які випромінюються вище по ходу потоку та нижче по ходу потоку між двома ультразвуковими перетворювачами, що знаходяться на деякій відстані один від одного в напрямку переміщення потоку середовища Що стосується вимірювання витрати гарячої води, то в документі WO 86/02722 описаний спосіб, який полягає втому, що обидва перетворювачі одночасно випромінюють ВІДПОВІДНІ ультразвукові сигнали, які розповсюджуються в протилежних напрямках Завдяки наявності потоку проміжок часу Т2 розповсюдження сигналу, який був випромшений вище по ходу потоку, більш довший, ніж проміжок час 11 розповсюдження сигналу, який був випромшений нижче по ходу потоку Шляхом вимірювання двох проміжків часу Т1, Т2 витрату можна визначити за допомогою формули Q = К(Т2 - Т1) / С, де К - член, який враховує геометрію вимірювального приладу, а С - член корекції, який має відношення до швидкості розповсюдження звуку у воді Цей спосіб має один значний недолік Зразу ж після збудження одного із перетворювачів він продовжує випромінювати сигнал, одночасно приймаючи сигнал, який надходить із іншого перетворювача Коли температура води змінюється, то спостерігається зсув і в прийнятих ультразвукових сигналах виникають додаткові небажані зсуви по фазі Для вирішення цієї проблеми необхідно здійснювати вимірювання температури та корегувати результати вимірювання витрати в залежності від коливання температури, що ускладнює спосіб вимірювання Крім того, ВІДОМІ ІНШІ способи вимірювання, наприклад спосіб, описаний з документі ЕР 0 426 309, під час здійснення якого акустичні сигнали, кожний із яких включає інверсію фази, послідовно випромінюють у потоці текучого рідкого середовища у взаємно протилежних напрямках Проміжок часу розповсюдження кожного із прийнятих акустичних сигналів вимірюють шляхом виявлення моменту появи інверсії фази відносно початку відліку проміжку часу, що має відношення до ВІДПОВІДНОГО випромінюваного сигналу Цей момент виявляють за допомогою фазово го детектора, але подібне виявлення не є точним Що стосується кожного із акустичних сигналів, то вимірювання проміжку часу його розповсюдження пов'язане з вимірюванням акустичного зсуву по фазі, який викликається у відповідному акустичному сигналі із-за його розповсюдження у потоці рідкого середовища Акустичний зсув по фазі вимірюють шляхом квантування одержаного сигналу на восьми конденсаторах, шляхом перетворення підданого квантуванню сигналу в цифрову форму та шляхом здійснення синхронного детектування кінцевого цифрового сигналу На жаль, із-за квантування, цей спосіб вимірювання викликає появу додаткового шуму у квантованих значеннях сигналу і отже у самому вимірюванні Крім того, цей спосіб є складним, оскільки під час його здійснення для кожного випромінювання сигналів в заданому напрямку розповсюдження необхідно вимірювати проміжок часу розповсюдження сигналу та акустичний зсув по фазі Таким чином, було б корисним створити спосіб вимірювання, який не вносить у вимірювання додаткового шуму та здійснення якого є більш простим, ніж ВІДОМІ способи Отже, даний винахід пропонує спосіб вимірювання витрати текучого рідкого середовища, який полягає у послідовному розповсюдженні в протилежних напрямках двох ультразвукових сигналів між двома ультразвуковими перетворювачами, що знаходяться один від одного на деякій відстані в напрямку потоку рідкого середовища, причому кожний перетворювач одержує ВІДПОВІДНИЙ ультразвуковий сигнал SIG-i, SIG2 При цьому зазначений спосіб відрізняється тим, що він включає створення д сигналів синхронізації СК,, де і = 1 - п, а п > 4, які включають робочі переходи, мають взаємні зсуви по фазі, рівні 2ті/п, знаходяться у постійному відношенні з сигналом збудження для збудження перетворювачів та мають таку саму частоту, як і вказаний сигнал збудження, вибір характерної частини періоду першого сигналу SIGi прийнятого в одному напрямку розповсюдження, вибір першого робочого переходу сигналу синхронізації, який відбувається відразу ж після появи характерної частини, зберігання сигналу синхронізації, який позначений як CLS, визначення проміжку часу ti, який відповідає, протягом цілого числа гп послідовних періодів, сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, у який з'являється характерна частина кожного із періодів гп сигналу SIGi, до моменту, у який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, ідентифікацію однакової характерної частини протягом гп послідовних періодів другого сигналу SIG2, прийнятому у протилежному напрямку розповсюдження, визначення проміжку часу Ь, який відповідає сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, у який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG2, до моменту, у який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, 49022 обчислювання різниці |t^ - t-i|, та одержання на основі зазначеної різниці витрати Q, яка пропорційна |t 2 -ti| Шляхом створення д проміжних сигналів СК-і, на відміну від початків відліку проміжків часу, які використовують у відомих способах ультразвукового вимірювання витрати текучого середовища, можна створити початок відліку проміжків часу, який є «змінним», причому зразу ж після досягнення бажаної розрізняльної здатності для вимірювання часу здійснюється пошук іншого більш ВІДПОВІДНОГО початку відліку проміжків часу Оскільки початок відліку проміжків часу створюють на основі сигналів синхронізації, то на відміну від аналого-цифрового перетворювача додаткові шуми не виникають Крім того, спосіб є простим, оскільки відсутня операція квантування та синхронного детектування, і отже він може здійснюватися за допомогою простих аналогових засобів, чого не можна сказати про ВІДОМІ способи До того ж, електронну схему без аналогоцифрового перетворювача можна легше об'єднати в єдине ціле з інтегральними схемами спеціального застосування (ASIC) Використовуючи такий «змінний» початок відліку проміжків часу, можна більш точно та більш швидше досягти бажаної роздільної здатності Для д сигналів СКі із зсувом по фазі, рівним 2ті/п, роздільна здатність становить T/n (T - роздільна здатність, досягнута за допомогою генератора синхронізуючих імпульсів, на основі якого можна сформувати д сигналів), і отже можна вимірювати проміжок часу, який пройшов від моменту, в який з'являється характерна частина кожного із гд періодів зазначеного сигналу, до моменту, в який відбувається перший робочий перехід вибраного сигналу синхронізації, з більшою роздільною здатністю, ніж у відомих технічних рішень За умови, що роздільна здатність зростає, коли збільшується КІЛЬКІСТЬ вимірювань (співвідношення становить 1'VN _ де N - КІЛЬКІСТЬ вимірювань), зрозуміло, що «змінний» початок відліку проміжків часу дає можливість покращити роздільну здатність безпосередньо, завдяки чому для досягнення бажаної роздільної здатності необхідно здійснювати меншу КІЛЬКІСТЬ вимірювань Таким чином, даний спосіб вигідно дозволяє зменшити споживання енергії, необхідної для здійснення ультразвукового вимірювання витрати текучого середовища при такій же роздільній здатності, як і при здійсненні відомих способів Крім того, необхідно зазначити, що коли в середовищі, наприклад у воді, випромінювання здійснюють на частотах звукових хвиль, рівних приблизно 1МГц, то здійснити такі ВІДОМІ способи, як, наприклад, спосіб, описаний в документі ЕР 0 426 309, можна лише при значних витратах енергії, оскільки необхідно використовувати аналогоцифровий перетворювач, який може здійснювати квантування сигналу з частотою 1МГц, і отже коштує дорого, чого не можна сказати про даний винахід Ціле число гд періодів може бути рівним 1 або мати ІНШІ значення Коли m відрізняється від 1, то 8 період, протягом якого вибирають характерну частину, може відповідати першому із гд послідовних періодів або ж він може передувати вказаним гд періодам Згідно З винаходом прийняті сигнали SIGi та SIG2 можуть бути піддані обробці для одержання імпульсів у вигляді меандру і в цьому випадку характерні частини періодів прийнятих сигналів відповідають передньому або задньому фронту кожного імпульсу Згідно З винаходом сигнали синхронізації можуть мати форму імпульсів у вигляді меандру і в цьому випадку першим робочим переходом вибраного сигналу синхронізації є передній або задній фронт У способі згідно з винаходом ВІДПОВІДНІ різниці SIGi - CLS та SIG2 - CLS між сигналами підраховуються таким чином, щоб одержати ВІДПОВІДНІ сигнали ІЕХі та ІЕХг, які дозволяють визначити ВІДПОВІДНІ проміжки часу ti та Ь Сигнали ІЕХі та ІЕХг можуть мати форму імпульсів у вигляді меандру і спосіб згідно з винаходом полягає у розширюванні кумулятивної тривалості усіх імпульсів з метою визначення ВІДПОВІДНИХ проміжків часу ti та Ь Наприклад, сигнал СКі може збігатися по фазі із сигналом збудження перетворювачів В першому варіанті здійснення винаходу формують чотири сигнали синхронізації У другому варіанті здійснення винаходу формують ВІСІМ сигналів синхронізації Здебільшого на основі кожного прийнятого сигналу формують сигнал SIGs, який зсунутий по фазі відносно сигналів синхронізації, що дозволяє запобігти одночасному проходженню вказаних сигналів Наприклад, сигнал SIGs може бути зсунутий по фазі наті/п Винахід також пропонує пристрій для вимірювання витрати текучого середовища, який містить принаймні два ультразвукових перетворювача, що знаходяться на деякій відстані один від одного в напрямку потоку середовища, засоби для формування сигналу збудження для збудження перетворювачів, та засоби для прийому двох ультразвукових сигналів SIGi та SIG2, які випромінюються послідовно у протилежних напрямках ВІДПОВІДНИМ ОДНИМ ІЗ перетворювачів, причому пристрій відрізняється тим, що він також МІСТИТЬ засоби для формування д сигналів СК-і, де і = 1 - n, a n > 4, які включають робочі переходи, взаємно зсунуті по фазі на 2ті/п, знаходяться у постійному співвідношенні з сигналом збудження та мають таку ж частоту, як і вказаний сигнал збудження, засоби для ідентифікації характерної частини періоду першого прийнятого сигналу SIG-і, засоби для вибору першого робочого переходу сигналу СКі, який відбувається безпосередньо після появи характерної частини, засоби для збереження сигналу синхронізації, який позначений як CLS , засоби для визначення проміжку часу t-і, який протягом цілого числа m послідовних періодів від 49022 повідає сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, у який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG-i, до моменту, у який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, засоби для ідентифікації однакової характерної частини протягом гп послідовних періодів другого прийнятого сигналу SIG2, засоби для визначення проміжку часу Ь, який відповідає сумі проміжків часу, що пройшли від моменту, у який з'являється характерна частина кожного із гп періодів сигналу SIG2, до моменту, у який відбувається перший робочий перехід наступного сигналу CLS, та засоби для обчислювання різниці |t2-t-i| та одержання на основі зазначеної різниці витрати Q, яка пропорційна |t2-t-i| Пристрій може бути оснащений такими простими аналоговими засобами, як, зокрема, D- або RS-тригерами і отже немає потреби у використанні аналого-цифрового перетворювача або деякої КІЛЬКОСТІ конденсаторів для зберігання квантованих значень Засоби для формування сигналів СК, синхронізації можуть містити кварцовий генератор з підключеними за ним D-тригерами, що являють собою подільник п/2, і тим самим дозволяють одержувати сигнали СК,, які взаємно зсунуті по фазі на 2ті/п Засоби для вибору першого робочого переходу сигналу синхронізації можуть містити D-тригери для здійснення д «вибірок», причому на вхід D кожного із тригерів надходить сигнал SIGi або SIG2, що спільно приймається, на вхід СК синхронізації кожного із тригерів надходить ВІДПОВІДНИЙ сигнал СК|, який є різним для кожного тригера, що дозволяє активувати тригери через входи RAZ скидання на нуль таким чином, що коли входи RAZ тригерів знаходяться у стані «1», а спільний сигнал має значення «1», зазначені тригери є чутливими до сигналів OK, Засоби для вибору першого робочого переходу сигналу синхронізації можуть також містити д логічних елементів, на ВІДПОВІДНИЙ ВХІД КОЖНОГО ІЗ яких надходить сигнал SIGi або SIG2, що спільно приймається, та д моностабільних схем, кожна із яких приймає різний сигнал СК,, а їхній вихідний сигнал надходить на один із інших входів д логічних елементів Засоби для збереження сигналу CLS можуть містити, по-перше, д D-тригерів зберігання, кожний із яких приймає, на вхід СК синхронізації, сигнал з виходу Q ВІДПОВІДНОГО тригера вибору, та, подруге, логічний елемент І 1 - , що має д входів, кож— 11 ний із яких з'єднаний з виходом Q ВІДПОВІДНОГО тригера зберігання, причому вхід D кожного із тригерів зберігання постійно знаходиться у стані «1», а перший сигнал, прийнятий на вході СК одного із тригерів, який активує його функцію зберігання, примушує вихід Q зазначеного тригера перейти у стан «1», а вихід Q - у стан «0», завдяки чому активується схема синхронізації для синхронізації сигналу SIGi або SIG2, що спільно приймається В пристрої згідно з винаходом кожний із д логічних елементів НІ-І приймає сигнал СК,, та сигнал з виходу Q ВІДПОВІДНОГО тригера зберігання через 10 ВІДПОВІДНІ свої входи, причому вихід кожного із елементів з'єднаний з одним із ВІДПОВІДНИХ ВХОДІВ ЛОГІЧНОГО елемента НІ-І, який має д входів, один із д логічних елементів деблокує ВІДПОВІДНИЙ сигнал СК, коли активується функція зберігання ВІДПОВІДНОГО тригера зберігання Інші характеристики та переваги стануть очевидними із подальшого опису, в якому використовується приклад, що не обмежує винахід, з посиланням на додані креслення, на яких фіг 1 - перший варіант розміщення ультразвукових перетворювачів відносно потоку текучого середовища, фіг 2 - інший варіант розміщення ультразвукових перетворювачів відносно потоку текучого середовища, фіг 3 - спрощене схематичне зображення пристрою для завдання ПОСЛІДОВНОСТІ В пристрої згідно з винаходом, фіг 4 - схематичне зображення частини пристрою згідно з винаходом, яка включає вузли випромінювання ультразвукових сигналів, вузол для перемикання перетворювачів та вузол обробки прийнятих ультразвукових сигналів, фіг 5а - форма сигналу SIGi (SIG2), сформованого на основі прийнятого ультразвукового сигналу, фіг 5Ь - стадії випромінювання та прийому ультразвукових сигналів, фіг 6 - схематичне зображення частини пристрою згідно з винаходом, яка містить вузол формування сигналів СК (і = 1 - 4) та вузли вибору і зберігання сигналів CLS, фіг 7 - форми чотирьох сигналів СК, відносно один одного, фіг 8а - варіант частини пристрою, показаної на фіг 6, яка вибирає сигнали CLS, фіг 8Ь - варіант частини пристрою, зображеної на фіг 6, в якому показано вузли вибору і зберігання сигналів CLS, фіг 8с - форми основних сигналів, використованих як функція часу, фіг 9 - схематичне зображення частини пристрою згідно з винаходом, яка містить вузол формування сигналів ІЕХі та ІЕХ2 (SIGi - CLS та SIG2 CLS), у спрощеному вигляді, фіг 10 -діаграма, яка зображує стадію формування сигналів ІЕХі та ІЕХг, фіг 11 - форми сигналів SIGi, CLS та ІЕХ-і, фіг 12а - схематичне зображення принципу розширення часу, фіг 12Ь - спрощене схематичне зображення розширювача часу, фіг 13 - схематичне зображення частини пристрою згідно з винаходом, яка містить розширювач часу, фіг 14 - різні сигнали SIGi, SIG2, ІЕХі та ІЕХ2, фіг 15 - схематичне зображення частини пристрою, показаної на фіг 6, в другому варіанті винаходу, фіг 16 - форми восьми сигналів СКі відносно один одного, та фіг 17 - форми сигналів СКі, СК3, С4М, S i d , S l d s T a IEX1 Пристрій для вимірювання витрати текучого середовища, наприклад, гарячої води, показаний 12 11 49022 на фіг 1, 2, 4, 7 та 11 і позначений у цілому позиціходиться у стані спокою У цьому випадку також єю 10 можна уникнути надмірного споживання енергії Як показано частково на фіг1, пристрій згідно Резистор Ri дозволяє відокремити перетвоз винаходом містить два ультразвукові перетворювач Ті від вхідного сигналу, з тим щоб забезперювачі Ті та Тг, розташовані в потоці та на деякій чити сумісність прямокутного сигналу S Еі з дувідстані один від одного у напрямку потоку текучоже ємнісним перетворювачем, і це дозволяє го середовища для збирання інформації про швикраще регулювати імпеданс випромінювання дкість потоку середовища Для перетворювача Тг створена симетрична На фіг 1 перетворювачі Ті та Тг встановлені на схема, що збуджується сигналом SE2, в яку вхопротилежних кінцях вимірювальної трубки 12, дять ЛОГІЧНІ елементи 38 та 40 НІ-І, резистори R4, вздовж якої текуче середовище проходить у наRs та R6, конденсатор Сг та транзистор 42 прямку, вказаному стрілкою «F», таким чином, що Оскільки два розгалуження симетричної схеми вони обернені один до одного не з'єднані між собою, то отже забезпечується Інший приклад розміщення перетворювачів Ті гарна розв'язка між двома перетворювачами та Тг показаний на фіг 2, причому у цьому випадку Коли перетворювач Ті випромінює ультразвуперетворювачі знаходяться в задніх частинах заковий сигнал після збудження сигналом збудження глиблень 14 та 16, що перпендикулярні до напряз частотою, рівною 1МГц, то перемикач 44 перемку потоку, який позначений стрілкою «F» микального вузла знаходиться в розімкненому положенні, а перемикач 46, з'єднаний з перетвоТекуче середовище проходить через вимірюрювачем Тг знаходиться в замкненому положенні вальну трубку 18, в якій встановлені два дзеркала 20 та 22, щоб відбивати ультразвукові сигнали, як Наприклад, тривалість випромшеного ультрапоказано на фіг 2 звукового сигналу, який позначений на фіг 5 літеУльтразвукові перетворювачі Ті та Тг збуджурою Е, може становити 40мкс ються сигналом збудження, який надходить з приПриблизно через 80мс після моменту, в який строю 24 для завдання ПОСЛІДОВНОСТІ, ЩО показапочинається випромінювання сигналу, перетворюний у спрощеному вигляді на фіг 3 Пристрій 24 вач Тг (фіг 5Ь) приймає ультразвуковий сигнал містить 16-ти розрядний лічильник 26, дешифраПрийнятий сигнал, позначений літерою R на тор 28, з'єднаний з лічильником, та вузол ЗО, який фіг 5а та 5Ь, піддаєтьсяобробці в швенторі 48 містить деяку КІЛЬКІСТЬ логічних елементів (фіг 4), наприклад в інверторі з КМ О П-структурою Сигнал СКі з частотою 1МГц, одержаний з ситипу НСО4, який містить три послідовно з'єднаних гналу синхронізації з частотою 4МГц, подають на інвертори та формує, як показано на фіг 5а, сигнал лічильник 26 та вузол ЗО, який також приймає сигSIGi у формі меандру нал ТЕ, що надходить з дешифратора 28 та деЯк варіант, обробка може здійснюватися за блокує випромінювання ультразвукового сигналу допомогою диференційного компаратора, один На вихід вузла ЗО надходить сигнал SE збудженвхід якого приймає сигнал, що надходить з переня, який діє як керуючий сигнал Лічильник 26 акмикального вузла, а його інший вхід приймає опотивується тоді, коли з «резервного» генератора рний сигнал, який надходить із спеціалізованого синхроімпульсів, який не показаний на фіг 3, надподільника або із RC-схеми, що визначає середнє ходить сигнал RAZ значення сигналу Як показано на фіг 4, сигнал SE-i, призначений Як показано на фіг 6, пристрій 10 містить задля збудження перетворювача Т-і, надсилається соби 50 для формування чотирьох сигналів СК-і, на ВІДПОВІДНІ входи двох логічних елементів 32 та де і = 1 - 4 34 —1 -І, з'єднаних паралельно для зменшення внуІ1 Вказані засоби включають кварцовий генератрішнього імпедансу схеми тор 52 з частотою, рівною 4МГц Генератор форНа інший вхід кожного із логічних елементів НІмує сигнал синхронізації, який надходить на входи I подається логічний сигнал, значення якого станоСК двох D-тригерів 54 та 56, що складають подівить «1» Такі ЛОГІЧНІ елементи можуть бути замільник Форма сигналу синхронізації з частотою нені інверторами 4МГц показана на фіг 7 ВИХІДНІ сигнали двох логічних елементів 32 та Вихід Q тригера 56 з'єднаний з входом D три34 надсилаються на конденсатор С-і, з'єднаний гера 54, а вихід Q тригера 54 з'єднаний із входом послідовно з резистором R-i, причому резистор Ri D тригера 56 з'єднаний з іншим резистором R2, який у свою черЯк показано на фіг 7, при припущенні, що сиггу з'єднаний з виводами перетворювача Ті нал СКг має значення «0», а сигнал С«4 має знаВивід перетворювача Т-і, що з'єднаний з резичення «1», коли з'являється передній фронт сигсторами Ri та R2, також з'єднаний з резистором налу синхронізації з частотою 4МГц, сигнал СК-і, R3, який приймає електричний струм, що надхоякий надходить з виходу Q тригера 54 приймає дить з колектора перемикального транзистора 36 значення «1», і отже вхід D тригера 56 також переходить у стан «1» До емітера цього транзистора 36 PNP прикладають напругу Vdci Завдяки тому, що резистори R2 Отже сигнал СКз, який надходить з виходу Q та R3 з'єднані послідовно, можна забезпечувати тригера 54, приймає значення «0» стабільну напругу для зсуву напруги перетворюваПри появі наступного переднього фронту сигчів, причому напруга зсуву становить Vdd/2 налу синхронізації з частотою 4МГц сигнал СКг, Конденсатор Сі дозволяє відокремити напругу який надходить з виходу Q тригера 56, приймає Vdd від входу (коли сигнал SE є вхідним), з тим значення «1» щоб запобігти збурному діянню потенціалу подільТаким чином, сигнал СИч, який надходить з ної схеми R2 та R3, коли, зокрема, сигнал SEi знавиходу Q тригера 56 приймає значення «0», і от 14 13 49022 же вхід D тригера 54 також переходить у стан «0» Як показано на фіг 6, сигнал _ERE надходить на вхід D D-тригера 60, на вхід С очистки якого При наступному передньому фронті сигналу (скидання на нуль) надходить сигнал R, що повтосинхронізації з частотою 4МГц сигнал СКі поверрно ініціалізує тригер на початку вимірювання тається до значення «0», а сигнал СКз приймає значення «1» і, отже, вихід D тригера 56 також Вихід Q тригера 60 з'єднаний з одним із входів переходить у стан «0» логічного елемента 62 АБО-НІ, інший вхід приймає Коли з'являється наступний передній фронт сигнал Ё R S S сигналу синхронізації з частотою 4МГЦ, то сигнал Вихід ЦЬОГО елемента 62 з'єднаний з інвертоС«2, який надходить з виходу Q тригера 56, приром 64, вихід якого з'єднаний з одним із входів ймає значення «0» і, отже, сигнал С«4 приймає логічного елемента 66 АБО-НІ, інший вхід приймає значення «1», примушуючи вхід D тригера 54 песигнал синхронізації з частотою 4МГц рейти у стан «І» При появі іншого переднього Сигнал С4М з частотою 4МГц надходить з вифронту сигналу синхронізації з частотою 4МГц ходу цього елемента 66 Сигнал С4М подається на сигнал СКі приймає значення «1», сигнал СКз вхід СК тригера 60 Сигнал С4М запускається сигприймає значення «0», а вхід D тригера 56 переналом Е R S S, який приймає значення «0», і ходить у стан «1» Наступний передній фронт сигзабороняється, коли з'являється сигнал ERE, що налу синхронізації з частотою 4МГц примушує сигсинхронізується сигналом С4М нал С«2 прийняти значення «1» і тим самим Необхідно підкреслити, що ця логічна схема примушує сигнал С«4 прийняти значення «0», а обмежує наявність сигналу С4М, зокрема на вховхід D тригера 54 перейти у стан «0» дах СК тригерів 60 та 70, що дозволяє звести споВказані чотири сигнали СК-і, С«2, СКз та С«4 живання енергії схемою до мінімуму (фіг 8с) синхронізації показані на фіг 7 жирними літерами Вихід Q тригера 60 видає сигнал ERES, який Ці сигнали мають таку ж частоту (1МГц), як і відповідає сигналу ERE, синхронізованому з сигсигнали SEi та SE2 збудження для збудження пеналом С4М, та форма якого показана на фіг 8с ретворювачів, причому сигнали збудження форЦей сигнал деблокує вузол вимірювання, який муються на основі сигналу СКі Сигнали синхроніописаний далі зації зсунуті по фазі один відносно одного на ті/n та Синхронізований сигнал ERSS надсилається знаходяться у постійному фазному відношенні з на вхід С D-тригера 68 Сигнал SIG (SIGi або сигналами збудження для збудження перетворюSIG2) надсилається на вхід СК цього тригера, вхід вачів D якого знаходиться у стані «1» Крім того, сигнали мають робочі переходи між Вихід Q тригера 68 з'єднаний із входом D Dлогічними значеннями «0» та «1» тригера 70 Варіант схеми 50 полягає у формуванні сигнаСигнал С4М надсилається на вхід СК тригера лу СКі з частотою 1МГц на основі сигналу синхро70, а на вхід С надсилається сигнал R G, який нізації з частотою 2МГц, який формується генерапризначений для ініціалізації тригера на початку тором, та за допомогою D-тригера циклу повного вимірювання, що полягає у випроПотім ШЛЯХОМ здійснення штучної затримки, мінюванні ультразвукового сигналу в напрямку наприклад, за допомогою моностабільної схеми потоку текучого середовища, яке називають «збу(або схеми затримки), на основі сигналу СК1 фордження нижче по ходу потоку», та у випромінюмується сигнал С«2, а сигнали СКз та С«4 легко ванні сигналу у протилежному напрямку, яке назиформуються на основі сигналів СКі та С«2 шлявають «збудження вище по ходу потоку» хом їх інвертування Коли сигнал ERSS на виході Q тригера 58 Як показано на фіг 3, сигнал «синхронізації» приймає значення «1», то перший передній фронт ERS формується дешифратором 28 пристрою 26 обробленого сигналу SIGi (або SIG2) примушує завдання ПОСЛІДОВНОСТІ, а його форма показана на вихід Q тригера 68 перейти у стан «1», дозволяюфіг 5а та 5Ь чи тим самим виходу Q тригеру 70 перейти у стан Його логічне значення становить «0», а через «1» при появі першого переднього фронту сигналу проміжок часу в 59мс його значення переходить в С4М «1», коли прийнятий сигнал знаходиться в його Результуючий сигнал SIG-is відповідає сигналу центральній частині, в якій створюється менше SIG-і, який синхронізований з сигналом С4М перешкод, ніж на початку або в КІНЦІ вказаного Щоб одержати сигнал SIG-is, який є зсунутим прийнятого сигналу Цей сигнал ІНІЦІЮЄ початок по фазі відносно сигналу SIGi, тригер 70 можна стадії, на якій вибирається сигнал СКі замінити чотирма послідовно з'єднаними логічниЯк показано на фіг 6, сигнал ERS надходить ми інверторами, що з'єднані з виходом Q тригера на вхід D D-тригера 58 Цей тригер може форму68 вати на своєму виході Q сигнал ERSS, який відпоСигнал ERSS також надсилається на вхід D Dвідає сигналу ERS, синхронізованому з сигналом тригера СК-і, що надходить на вхід СК тригера 58 Вхід С тригера 72 приймає зазначений вище Сигнал СКі був вибраний довільно сигнал R G Сигнал ERE формується дешифратором 28 Сигнал СК синхронізації тригера 72 приєднупристрою 26 завдання ПОСЛІДОВНОСТІ (фіг 3), а його ється до сигналу SIG-is форма показана на фіг 5Ь Спільний сигнал SIG-is також надсилається на Його логічне значення становить «0», а через один із входів логічного елемента 74 І, вихідний 2мс після того, як сигнал ERS приймає значення сигнал якого надсилається на інвертор 75, що по«1», його значення стає рівним «1» Цей сигнал силає сигнал SIG-is на входи D чотирьох D-тригерів ІНІЦІЮЄ початок стадії вимірювання 76, 78, 80, 82 15 Вхід С КОЖНОГО тригера з'єднаний з виходом Q тригера 72 Коли сигнал ERSS має значення «1», перший передній фронт сигналу SIG-is запускає тригер 72 і примушує його вихід Q перейти у стан «1» Перший передній фронт сигналу SIG-is, який з'являється після т о г о х як ERSS набув значення «1», деблокує входи С чотирьох тригерів 76, 78, 80 та 82 Входи С К чотирьох інших D-тригерів 84, 86, 88, 90 приймають сигнали з ВІДПОВІДНИХ ВИХОДІВ Q тригерів 76, 78, 80 та 82 Входи D тригерів 84, 86, 88, 90 постійно знаходяться у стані «1»,_а на їхні входи С подається спільний сигнал R G ініціалізації Виходи Q тригерів 84 - 90 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами чотирьох логічних елементів 92, 94, 96 та 98 НІ-І, ІНШІ входи цих елементів приймають ВІДПОВІДНІ сигнали синхронізації СК-і, С«2, СКз та С«4 Виходи логічних елементів 92 - 98 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами із чотирьох входів логічного елемента 100_НІ-І Виходи Q тригерів 84 - 90 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами із чотирьох входів логічного елемента 102 НІ-І, вихідний сигнал якого інвертується логічним інвертором 104, а потім надсилається на другий вхід логічного елемента 74 Кожного разу коли передній фронт сигналу SIG-is (такий фронт може вважатися характерною частиною сигналу) ідентифікується чотирма тригерами 76, 78, 80, 82, вони активуються і їхні входи С К приймають ВІДПОВІДНІ сигнали СК-і, С«2, СКз, Спільний сигнал R G має значення «1» (ініціалізація на початку вимірювання), тригери 84 90 стають активними, і отже вони є чутливими до сигналів з виходів Q тригерів 76, 78, 80, 82 Перший робочий перехід або передній фронт першого сигналу синхронізації, який з'являється безпосередньо після того, як з'явиться передній фронт сигналу SIG-is, відкриває вихід Q тригера, що приймає ВІДПОВІДНИЙ сигнал синхронізації Тригери 76, 78, 80, 82 роблять можливими ідентифікацію переднього фронту сигналу SIG-is та вибір першого робочого переходу сигналу СК-і, який відбувається безпосередньо після появи переднього фронту Наприклад, якщо вибраним сигналом синхронізації є СКз, оскільки він є найближчим у часі до SIG-is, то цей сигнал, вибраний тригером 80, примушує вихід Q цього тригера перейти у стан «1», примушуючи також вихід Q ВІДПОВІДНОГО тригера 88 перейти у стан «1» Виходи Q інших тригерів 76, 78 та 82 завжди знаходяться у стані «0» Потім ВИХІД Q тригера 88 знаходиться у стані «0» і отже примушує вихід логічного елемента 102 перейти у стан «1» Інвертований сигнал, який надходить на другий вхід логічного елемента 74, у цьому випадку має значення «0», що викликає фіксацію елемента та примушує спільний вихідний сигнал елемента прийняти значення «0», а взаємозв'язані входи D тригерів 76 - 82 перейти у стан «0» Таким чином, тригери 76 - 82 стають нечутливими до сигналів С К синхронізації, а виходи Q тригерів залишаються у стані «0» 49022 16 Це дозволяє запобігти вибору інших сигналів синхронізації і, у такий спосіб, вибраний сигнал СКз зберігається Оскільки ВИХІД Q тригера 88 знаходиться у стані «1», то сигнал СКз деблокується логічним елементом 96 та надсилається на один із чотирьох входів логічного елемента 100 Інші входи цього елемента 100 знаходяться у стані «1», оскільки виходи Q тригерів 84, 86 та 90 знаходяться у стані «0», і отже елемент 100 видає сигнал СКз, який позначається як «CLS» Сигнал CLS відповідає сигналу синхронізації, вибраному описаною вище схемою Оскільки сигнал SIGi синхронізується сигналом С4М, то можна запобігти одночасній появі фронтів сигналів SIGi та CLS За допомогою варіанту, показаного на фіг 8а, функції ідентифікації переднього фронту періоду сигналу SIG-is та вибору першого робочого переходу (переднього фронту) сигналу СК, який відбувається безпосередньо після появи переднього фронту періоду сигналу SIG-is, можуть також здійснюватися у такий спосіб спільний сигнал SIG-is надсилається на один із входів кожного із чотирьох логічних елементів 101, 103, 105, 107 І, а кожний із сигналів С К надсилається на вхід відповідної моностабільної схеми 106, 108, 109, 111, вихід якої з'єднаний з іншим одним із входів ВІДПОВІДНОГО одного із зазначених вище чотирьох логічних елементів 101, 103, 105, 107 І ВИХІДНІ сигнали чотирьох логічних елементів І надсилаються на входи С К ВІДПОВІДНИХ чотирьох тригерів 84, 86, 88 та 90 зберігання На фіг 8Ь зображений варіант пристрою, показаного на фіг 6 У цьому варіанті не застосовують каскадне включення D-тригерів 84 - 90 На фіг 8Ь показані тільки ті елементи, які відрізняються від елементів, показаних на фіг 6 Спільний сигнал SIG-is або SIG2S, який надходить з виходу Q тригера 70, надсилається на Dвходи чотирьох D-тригерів 300, 302, 304 та 306 та на вхід С К іншого D-тригера 308, вихід Q якого з'єднаний із входами С зазначених тригерів 300 306 Вхід синхронізації D-тригера 310 приймає сигнал ERSS, його вхід D постійно має значення «1», а сигнал з виходу Q надсилається на ВІДПОВІДНИЙ ВХІД із двох входів кожного із чотирьох логічних елементів 312, 314, 316, 318 І, причому інший вхід кожного із цих елементів приймає ВІДПОВІДНИЙ один сигнал із сигналів СК-і, СКг, СКз.СИч Таким чином, коли сигнал ERSS приймає значення «1», вихід Q тригера 310 переходить у стан «1», тим самим деблокуючи сигнали СК, синхронізації Оскільки одна половина періоду сигналу С4М надходить пізніше, то передній фронт сигналу SIG-is надходить на D-входи тригерів 300 - 306 і одночасно активує входи С цих тригерів через тригер 308 Перший передній фронт сигналу СК,, наприклад СКз, який надходить безпосередньо за переднім фронтом сигналу SIG-is, активує ВІДПОВІДНИЙ D-тригер 304, вихід Q якого переходить у стан «1» Оскільки кожен із сигналів з виходів Q Dтригерів 300 - 306 надсилається на вхід ВІДПОВІД 17 49022 ного логічного елемента 320, 322, 324, 326 НІ-І та оскільки інший вхід кожного елемента приймає ВІДПОВІДНИЙ різний сигнал СК, де і = 1 - 4, то вихід Q тригера 304 деблокує, переходячи у стан «1», сигнал СКз логічного елемента 324, який подається на ВІДПОВІДНИЙ один із чотирьох входів логічного елемента 328 НІ-І Інші три входи елемента 328 з'єднані з виходами елементів 320, 322 та 326, з тим щоб сигнал СКз, деблокований елементом 324, подавався з виходу елемента 328 Виходи Q тригерів 300 - 306 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами із чотирьох входів логічного елемента 330 НІ-І, вихідний сигнал якого надсилається на логічний інвертор 332, що з'єднаний із входом S (установка у стан «1») RS-тригера 334 Сигнал з виходу Q тригера_334 надсилається на вхід С тригера 310, а вхід С тригера 334 приймає сигнал R G повторної ініціалізації, який формується через кожні два вимірювання (після збудження вище по ходу потоку та збудження нижче по ходу потоку) Отже, оскільки вихід Q jpnrepa 304 переходить у стан «1», то вихід Q переходить у стан «0», вихід тригера 330 переходить у стан «1», і, отже, вхід S тригера 334 знаходиться у стані «0», тим самим примушуючи вихід Q зазначеного_тригера 334 перейти у стан «1», а свій вихід Q - у стан «0» В результаті, вхід С тригера 310 переходить у стан «0», вихід Q переходить у стан «0», тим самим фіксуючи стани логічних елементів 312 - 318 Отже RS-тригер 334 фіксує вибір сигналу синхронізації, а вибраний тригером 304 сигнал СКз (CLS) зберігається у зазначеному тригері 304 Цей варіант дозволяє зменшити споживання енергії пристроєм, оскільки сигнали СК, не посилаються безпосередньо на входи СК тригерів 300 - 306 Далі опис, який дається з посиланням на фіг 9 та 10, пояснює формування сигналу SIGi - CLS, позначеного як ІЕХ-і, який формується на основі цілого числа гп послідовних періодів сигналу SIGi Сигнал ІЕХі має форму гп імпульсів у вигляді меандру, тривалість кожного із яких відповідає проміжку часу, що пройшов з моменту, в який з'являється характерна частина періоду сигналу SIGi, наприклад його передній фронт, до моменту, в який з'являється перший робочий перехід наступного сигналу CLS, наприклад з'являється передній фронт цього сигналу (фіг 10) Наприклад, щоб зменшити шуми, які виникають під час вимірювань, та виконувати функцію усереднення число гп може дорівнювати 16 Коли вихід Q тригера 60 (фіг 6) переходить у стан «1», сигнал ERES деблокує D-тригер 110 (фіг 9), щоб вибраний сигнал CLS синхронізації став активним на вході СК зазначеного тригера 110 На вхід С тригера 110, який активується на початку кожного вимірювання, подається сигнал R очищення Передній фронт сигналу CLS (фіг 10) викликає перехід виходу Q тригера J10 у стан «1», тим самим примушуючи вихід Q зазначеного тригера 18 перейти у стан «0», завдяки чому деблокується вхід очищення 16-ти розрядного лічильника 112, наприклад типу НС4040, який починає ВІДЛІК 16 імпульсів Вихід Q5 лічильника 112 переходить у стан 1 на початку шістнадцятого імпульсу, а ц е й інвертований сигнал надсилається на вхід С Dтригера 114 Вихід Q тригера 110 з'єднаний із входом СК тригера 114, вхід D якого постійно знаходиться у стані «1», а вихід Q тригера 110, переходячи у стан «1», примушує вихід Q тригера 114 перейти у стан «0» Сигнал з виходу Q тригера 114 надсилається на вхід логічного елемента 116 І НІ, інший вхід якого постійно знаходиться у стані «1», а вихід з'єднаний з D-входомтригера 118 Оскільки ВИХІД Q тригера 114 переходить у стан «0», то вхід D тригера 118 переходить у стан «1» (фіг 10) Перший передній фронт сигналу SIGi, який з'являється на вході СК тригера 118 після того, як вхід D перейшов у стан «1», примушує вихід Q цього тригера перейти у стан «1» (фіг 10) Сигнал з виходу Q тригера 118 по-перше надходить на вхід D тригера 120, а по-друге на вхід С цього ж тригера та на один із входів логічного елемента 122 НІ-І, вихідний сигнал якого надходить на вхід СК лічильника 112 Сигнал з виходу Q тригера 120 надходить на вхід С тригера 118 Коли вихід Q тригера 118 знаходиться у стані «0», то на один із входів елемента 122 надходить логічний сигнал «0» і отже вихід вказаного елемента знаходиться у стані «1» Як тільки вихід Q тригера 118 перейде у стан «1», вихід елемента 122 переходить у стан «0», а результуючий задній фронт запускає лічильник 112 і той відлічує перший імпульс Одночасно вихід Q тригера 118, який знаходився у стані «1», переходить у стан «0» і тим самим примушує вихід логічного елемента 124 перейти у стан «1» Як тільки передній фронт вибраного сигналу CLS з'являється на вході СК тригера 120 (фіг 10), вихід Q цього тригера переходить у стан «0», тим самим примушуючи вихід Отригера 118 перейти у стан «0» В результаті, сигнал, який надходить із виходу Q тригера 118 приймає значення «1» і формується перший імпульс сигналу ІЕХі (фіг 10) У подібний спосіб формуються шістнадцять послідовних імпульсів Поява шістнадцятого послідовного переднього фронту сигналу SIGi подібним чином примушує сигнал на виході логічного елемента 122 перейти у стан «0», завдяки чому активується лічильник 112, який відлічує останній імпульс Отже сигнал з виходу Q тригера 118 також приймає значення «0» Шістнадцятий задній фронт, який з'являється на вході синхронізації лічильника 112 примушує вихід Q5 цього лічильника перейти у стан «1» і тим самим примушує інвертований вихідний сигнал прийняти значення «0», завдяки чому фіксується стан елемента 122 НІ-І В результаті, сигнал на виході логічного еле 19 49022 мента 122 переходить знову у стан «1>>^ (фіг 10), завдяки чому ВІДЛІК припиняється Вхід С тригера 114 переходить у стан «0», примушуючи вихід Q цього ж тригера перейти у стан «1» і тим самим вхід D тригера 1 1 8 - у стан «0», завдяки чому цей тригер блокується Коли наступний передній фронт вибраного сигналу CLS з'являється на вході СК тригера 120, його вихід Q переходить у стан «0», що примушує вихід Q тригера 118 перейти у стан «1», і формується шістнадцятий імпульс сигналу ІЕХі (фіг 10) Наступна операція полягає у визначенні проміжку часу ti, який відповідає, протягом цих шістнадцяти імпульсів, сумі відрізків часу, що пройшли, протягом кожного періоду сигналу SIG-i, від моменту, в який з'являється передній фронт зазначеного сигналу, до моменту, в який з'являється, безпосередньо пізніше, передній фронт сигналу CLS Ця операція полягає у визначенні суми тривалостей шістнадцяти сформованих імпульсів (фіг 11), причому на фіг 11 показані тільки три імпульси Фіг 12Ь ЯВЛЯЄ собою спрощене схематичне зображення розширювача часу Розширювач часу використовується із-за малої тривалості імпульсів сигналу ІЕХ-і, причому такі тривалості неможливо визначити за допомогою таких відомих засобів, як, наприклад, засоби для відліку імпульсів, які потребують використання генератора імпульсів синхронізації та лічильника з дуже високою частотою Тривалість кожного із імпульсів сигналу ІЕХ-і, одержаного за допомогою чотирьох сигналів синхронізації, може являти собою, наприклад, одиничний проміжок часу, рівний приблизно 130 - 375нс Як показано на фіг 12Ь, сигнал ІЕХ-і, зображений як потенціал Ve, який може мати ЛОГІЧНІ значення «0» та «1», надсилається на генератор G1 струму, що забезпечує струм h Цей генератор з'єднаний через один із своїх виводів з точкою А Конденсатор С, ємність якого становить 22нФ, з'єднаний через одну із своїх обкладинок з точкою А, а напруга Uc з виводів конденсатора прикладається до швертувального входу операційного підсилювача АО, який використовується як компаратор До нешвертувального входу цього компаратора АО прикладають опорну напругу VR (наприклад +1,5В) Компаратор живиться напругою Vdd (наприклад 3,3В) Вихід компаратора АО з'єднаний з тригерним логічним інвертором IL, вихідний сигнал якого надсилається на другий генератор G2 струму, що забезпечує струм Ь Другий генератор живиться напругою Vdd і з'єднаний через один із своїх виводів з точкою А Коли потенціал Ve має значення «0» (фіг 12а), то струм h дорівнює нулю, напруга Uc на обкладинках конденсатора залишається більшою, ніж опорна напруга VR, ВИХІДНИЙ сигнал VAO компаратора дорівнює нулю, вихід інвертора IL знаходиться у стані «1», а струм Ь дорівнює нулю Коли потенціал Ve має значення «1» (фіг 12а), струм h дорівнює, наприклад, ЗмА, а конденсатор С розряджається до певного значення Uc, меншого, ніж VR, при якому значення потенціалу Ve знову 20 стає рівним нулю Напруга вихідного сигналу VAO у цьому випадку досягає свого максимуму (наприклад 2,8В), а напруга вихідного сигналу інвертора IL стає рівною нулю, завдяки чому можна поступово перезарядити конденсатор струмом Ь, величина якого приблизно становить ЗмкА, до значення, що перевищує величину напруги VR, у цьому випадку значення напруги сигналу VAO повертається до нуля (фіг 12а), напруга вихідного сигналу інвертора IL приймає значення «1», а величина струму Ь знову стає рівною нулю За умови, що hte = bTs = CUc = константа, де h = ЗмА, а Ь = ЗмкА, можна підрахувати відношення Іі/І2, яке дорівнює, наприклад, 1000 Отже, Tsfte= 1000 Таким чином, для кожної тривалості t e імпульсу розширений проміжок часу Ts одержують на виході компаратора, причому цей проміжок час може бути підрахований у звичайний спосіб за формулою t e = Ts/1000 Проміжок часу Ts визначається, наприклад, опором резистора R10 в схемі, показаній на фіг 13 Схема, показана на фіг 13, є прикладом схеми, яка виконує описану вище функцію розширення часу Схема включає резистор R7, через який проходить сигнал ІЕХі (фіг 9 та 10), з'єднаний з точкою В, до якої послідовно приєднані по-перше діод D1, з'єднаний послідовно з резистором R8, а подруге також база транзистора 13О NPN Емітер транзистора NPN заземлений через резистор R9, а колектор з'єднаний з точкою С Логічний рівень «1» сигналу ІЕХі визначає потенціал В у схемі R7, D1, R8, який прикладається до бази транзистора 130 Отже, струм визначається за формулою і = (VB - Vbe) / R9, де Vbe означає напругу на базі-емітері транзистора 130, тобто приблизно 0,65В Одна із обкладинок конденсатора СЗ з'єднана з точкою С, швертувальний вхід компаратора 132 живиться напругою Vdd, причому до швертувального входу прикладається опорна напруга YR ВИХІДНИЙ сигнал, по-перше, надсилається на таймер вимірювання, з'єднаний з мікропроцесором, який не показаний на фігурах, а по-друге на резистор R10 Резистор R10 приєднаний до точки D, з якою, по-перше, з'єднаний діод D2, що послідовно з'єднаний з резистор R11, та, по-друге, також база транзистора 136 Емітер цього транзистора 136 PNP з'єднаний з резистором R12, а колектор з'єднаний з вказаною вище точкою С Схема живиться напругою Vdd Ця схема працює так, як зазначалося вище з посиланням на фіг 12а та 12Ь Показані на фіг 12Ь генератори d та G2 струму ВІДПОВІДНО замінені транзисторами 130 та 136, а до кожного із транзисторів приєднані з'єднані послідовно діод та резистор, які призначені для компенсації температурного дрейфу на переході емітер-база транзисторів Отже, після розширення проміжку часу, який відповідає сумі тривалостей шістнадцяти імпульсів сигналу ІЕХ-і, одержують проміжок часу t-і, що є 21 характерним для розповсюдження ультразвукового сигналу, випромінюваного перетворювачем Ті у напрямку перетворювача Тг, який знаходиться нижче по ходу потоку текучого середовища (фіг 1) Приблизно через 40мс після початку випромінювання сигналу перетворювачем Т-і, формується сигнал R очищення, призначений для повторної ініціюалізацм логічних пристроїв з метою формування сигналів ІЕХ Після збудження сигналом SE2 з частотою, рівною 1МГц, який формується пристроєм 24 завдання ПОСЛІДОВНОСТІ, перетворювач Тг випромінює у напрямку перетворювача Ті ультразвуковий сигнал Перемикальний вузол, яким управляє мікропроцесор, переключається таким чином, що вимикач 44 знаходиться в розімкненому положенні, а вимикач 46 - в замкненому положенні Перетворювач Ті приймає ультразвуковий сигнал, який розповсюджується з точки, розташованої нижче по ходу потоку до точки, розташованої вище по ходу потоку, протягом приблизно 90мс від моменту, в який почалося випромінювання, а для одержання сигналу SIG2, форма якого показана на фіг 5а, прийнятий сигнал піддається обробці на інверторі 48 Описаний з посиланням на фіг 6 вузол залишається активованим у стані, в якому він знаходився, коли був вибраний сигнал CLS, і отже вузол видає сигнал CLS Для формування сигналу SIG2S сигнал SIG2 синхронізується з сигналом С4М Сигнал SIG2 надсилається на вхід СК тригера 118 (фіг 9), а вибраний сигнал CLS надсилається на входи СК тригерів 110 та 120 Частина сигналу SIG2 вибирається сигналом ERES, який деблокує вхід D тригера 110 Показаний на фіг 9 вузол працює так, як описано з посиланням на формування сигналу ІЕХ-і, у такий же спосіб формується і сигнал ІЕХг Сигнали ІЕХі та ІЕХг показані на фіг 14 Для зручності вони показані один над одним, але зрозуміло що вони не є одночасними Потім сигнал ІЕХг піддається обробці схемою розширення часу, яка показана на фіг 13, у такий самий спосіб, як описано вище з посиланням на зазначену фігуру Проміжок часу Ь, який є характерним для розповсюдження ультразвукового сигналу, випромінюваного перетворювачем Тг в напрямку перетворювача Т-і, визначається так, як описано вище з посиланням на проміжок часу ti Різницю МІЖ ЦИМИ проміжками часу Ь - ti потім підраховує мікропроцесор, а витрату середовища Q, яка є пропорційною зазначеній різниці визначають за такою формулою Q = К fe - t-і) / С, де К член, який враховує геометрію вимірювального пристрою, а С - член, який враховує поправку відносно швидкості розповсюдження звуку у воді Витрата Q може бути також представлена у формі Q = 2LS(t2 -11) / (t2 + ti) 2 , якщо використовується геометрія, показана на фіг 1, де L та S - ВІДПОВІДНО довжина і площа поперечного перерізу трубки Коли L = 10см, S = 1см2, ti + t 2 = 160МКС, Q = 1406 літрів на годину (л/г) 49022 22 Переважно, сигнал CLS являє собою тимчасовий початок відліку часу, який використовується як проміжний початок відліку для визначення проміжків часу ti та Ь Після визначення зазначеної різниці ti -12, коли ця різниця є хорошою основою для вимірювання, цей початок відліку усувається Цей спосіб не потребує відновлення фази сигналу для визначення проміжку часу розповсюдження зазначеного сигналу, і є більш дешевим з точки зору споживання енергії Крім того, цей спосіб є більш гнучким, ніж ВІДОМІ способи, оскільки створюється початок відліку часу і отже немає потреби враховувати сигнал випромінювання Спосіб згідно з винаходом є надійним, оскільки його здійснюють дискретним шляхом, який також є дуже точним При частоті випромінювання, рівній 1МГц, проміжок часу розповсюдження ультразвукового сигналу становить приблизно 70 - 80мс, а фазовий поворот випромшеного сигналу змінюється у межах 140-160ті Якщо, наприклад, проміжок часу розповсюдження від точки нижче по ходу до точки вище по ходу потоку середовища становить 70мкс, що відповідає фазовому повороту сигналу на 140л, то у цьому випадку проміжок часу розповсюдження від точки вище по ходу до точки нижче по ходу потоку може становити 70мкс + 500нс, а ВІДПОВІДНИЙ фазовий поворот становить 140л + л для максимальної витрати середовища Що стосується комунального постачання води, то при вимірюванні її витрати максимальна витрата становить, наприклад, 2 кубічних метра за годину (м3/год), якщо діаметр трубки 12 дорівнює 10мм Це значить, що у цьому випадку різниця між розширеними проміжками часу Ь - ti становить 500нс, а це відповідає зсуву по фазі, рівному л Чотирьох сигналів СК,, подібних описаним вище, достатньо для визначення різниці між проміжками часу із t2-t-i, рівній 500нс при мінімальному споживанні енергії Коли різниця по фазі більша, ніж л, то необхідно збільшити КІЛЬКІСТЬ сигналів синхронізації Для збільшення динамічного діапазону вимірювання витрати середовища можна збільшити КІЛЬКІСТЬ сигналів СК,, але споживання енергії у цьому випадку буде більшим Шляхом змінювання частоти випромінювання ультразвукових сигналів можна покращити точність вимірювання і тим самим зменшити динамічний діапазон вимірювального пристрою (збільшена частота) або збільшити вказаний діапазон вимірювального пристрою, але при цьому погіршити точність вимірювання (зменшена частота) Другий варіант показаний на фіг 15 і його опис наводиться нижче Як показано на фіг 15, пристрій для вимірювання містить засоби 200 для формування восьми сигналів СК|, де і = 1 - 4 На фіг 16 показані форми створених сигналів СК, Ці засоби включають кварцовий генератор 202, частота якого становить 8МГц Цей генератор постачає сигнал синхронізації, який надсилається на входи СК чотирьох D-тригерів 204, 206, 208, 23 49022 210, що утворюють подільник Вихід Q тригера 210 з'єднаний із входом D тригера 204, а виходи Q тригерів 204, 206 та 208 з'єднані із входами D ВІДПОВІДНИХ тригерів 206, 208 та 210 Якщо сигнал С«4 має значення «0», коли з'являється передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц, то сигнал СК-і, що подається з виходу Q тригера 204, набуває значення «1», і отже вхід D тригера 206 також набуває значення «1» Таким чином, сигнал CKs, який подається з виходу Q тригера 204, набуває значення «0» При наступному передньому фронті сигналу синхронізації з частотою 8МГц сигнал синхронізації С«2, який подається з виходу Q тригера 206, набуває значення «1» Таким чином, сигнал СКз, який подається з виходу Q тригера 206 набуває значення «0» Наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц примушує сигнал СКз, який подається з виходу Q тригера 208, набути значення «1», а сигнал СК?, що подається з виходу Q зазначеного тригера, набути значення «0» Наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц примушує сигнал С«4, який подається з виходу Q тригера 210, набути значення «1», тим самим примушуючи сигнал CKs, який подається з виходу Q зазначеного тригера, набути значення «0», і отже вхід D тригера 204 також набуває значення «0» При наступному передньому фронті сигналу синхронізації з частотою 8МГц сигнал СКі повертається до значення «0», а сигнал CKs набуває значення «1», і отже вхід D тригера 206 також переходить у стан «0» Коли з'являється наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц, сигнал С«2, який подається з виходу Q тригера 206, набуває значення «0», і отже сигнал СКз набуває значення «1» Коли з'являється інший передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц, сигнал СКз, який подається тригером 208, набуває значення «0», і отже сигнал СК7 набуває значення «1» Наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц примушує сигнал С«4 набути значення «0», а сигнал CKs набути значення «1», тим самим примушуючи вхід D тригера 204 перейти у стан «1» При наступному передньому фронті сигналу синхронізації з частотою 8МГц сигнал СКі набуває значення «1», і отже сигнал CKs набуває значення «0» Наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц примушує сигнал СК2 набути значення «1» і тим самим примушує сигнал СКз набути значення «0» Наступний передній фронт сигналу синхронізації з частотою 8МГц примушує сигнал СКз набути значення «1», а сигнал СК? набути значення «0» При наступному передньому фронті сигналу синхронізації з частотою 8МГц сигнал С«4 набуває значення «1», а сигнал CKs набуває значення «0», тим самим примушуючи вхід D тригера 204 перейти у стан «0» 24 Так формуються ВІСІМ сигналів СК-і, СК2, СКз, СК4, СК5, СК6, С К 7 т а С К 8 Зазначені сигнали мають таку ж частоту, що і сигнали SEi та SE2 для збудження перетворювачів (1МГц), причому ці сигнали формуються, наприклад, на основі сигналу СКі Сигнали мають взаємний зсув по фазі на ті/4 та знаходяться у постійному фазовому відношенні стосовно сигналів збудження перетворювачів Крім того, ці сигнали мають робочі переходи між логічним значенням «0» та логічним значенням «1» Як показано на фіг 3, сигнал ERS «синхронізації» формується дешифратором 28 пристрою 26 завдання ПОСЛІДОВНОСТІ, а його форма показана на фіг 5 та 5а Його логічне значення відповідає «0», а через 95мс він набуває значення «1», коли прийнятий сигнал знаходиться в його центральній частині, в якій менш завад, ніж на початку або в КІНЦІ прийнятого сигналу Цей сигнал запускає початок стадії, під час якої вибирається сигнал СК, Як показано на фіг 15, сигнал ERS надсилається на вхід D D-тригера 212 Цей тригер може формувати на своєму виході Q сигнал ERSS, який відповідає сигналу ERS, що синхронізується з сигналом СК-і, який надсилається на вхід СК тригера 212 Сигнал СКі був вибраний довільно Сигнал ERE формується дешифратором 28 пристрою 26 завдання ПОСЛІДОВНОСТІ (фіг 3), а його форма показана на фіг 5Ь Його логічним значенням є «0», а через 2мс після того, як сигнал ERS набуде значення «1», значення цього сигналу стає «1» Зазначений сигнал запускає початок стадії вимірювання Як показано на фіг 15, сигнал ERE надсилається на вхід D D-тригера 214, а на вхід С (очищення) зазначеного тригера надсилається сигнал R, що повторно ініціалізує його на початку вимірювання Вихід Q тригера 60 з'єднаний з одним із входів логічного елемента ^16_ АБО-НІ, а інший вхід приймає сигнал Ё R S S Вихід ЦЬОГО елемента 216 з'єднаний з інвертором 218, вихід якого з'єднаний з одним із входів логічного елемента 220 АБО-НІ, а інший вхід приймає сигнал синхронізації з частотою 8МГц Сигнал С8М з частотою 8МГц надсилається на вихід цього елемента 220 Сигнал С8М надсилається на вхід СК тригера 214_Сигнал С8М деблокується сигналом Ё R S S, який набуває значення «0», та блокується, коли з'являється сигнал ERE, що синхронізується сигналом С8М Вихід Q тригера 214 постачає сигнал ERES, який відповідає сигналу ERE, що синхронізується з сигналом С8М Цей сигнал призначений для деблокування вузла вимірювання Синхронізований сигнал ERSS надсилають на вхід С D-тригера 222 Сигнал SIG ( S i d або SIG2) надсилається на вхід СК цього тригера, вхід D якого має значення «1» Вихід Q тригера 222 з'єднаний з входом D Dтригера 224 Сигнал С8М надсилається на вхід СК тригера 224, а вхід С приймає сигнал R G, призначений 25 26 ра 252 перейти у стан «1» Виходи Q інших тригерів 228 - 234 та 238 - 242 завжди знаходяться у стані «0» Вихід Q тригера 252 у цьому випадку знаходиться у стані «0» і тим самим примушує вихід логічного елемента 278 перейти у стан «1» Інвертований сигнал, який надходить на другий вхід логічного елемента 226, має у цьому випадку значення «0», блокує елемент та примушує вихід спільного сигналу елемента і взаємозв'язані входи D-тригерів 228 - 242 перейти у стан «0» У такий спосіб тригери 228 - 242 стають нечутливими до сигналів СК, а виходи Q цих тригерів залишаються у стані «0» Це дозволяє запобігти вибору інших сигналів синхронізації, а вибраний сигнал CKs, таким чином зберігається Оскільки ВИХІД Q тригера 252 знаходиться у стані «1», то сигнал CKs деблокується логічним елементом 268 і надсилається на один із чотирьох входів логічного елемента 276 Інші входи цього елемента 276 знаходяться у стані «1», так як виходи Q тригерів 244 - 250 та 254 - 258 знаходяться у стані «0», і отже елемент 276 видає сигнал CKs, який далі в тексті позначений як «CLS» Сигнал CLS відповідає сигналу синхронізації, вибраному описаною вище схемою Оскільки сигнал SIGi синхронізується сигналом С8М, то можна запобігти одночасній появі фронтів сигналів SIGi та CLS Все, що говорилося вище з посиланням на фіг 9 - 14 відноситься і до описаного вище другого варіанту Як приклад, коли чотири сигнали СК, використовуються з частотою 4МГц та коли сигнал SGi синхронізується з сигналом С4М за допомогою тригера 70, то сигнали СКі, СК3, S i d , SIG1S, SIGis та ІЕХі можуть, наприклад, мати форми, показані на фіг 17 Таким чином, коли треба вимірювати тривалість імпульсу, сформованого між переднім фронтом сигналу SIGi та першим переднім фронтом сигналу СК, який з'являється безпосередньо за ним (тобто СКз у цьому прикладі є вибраним сигналом), то можна спостерігати, що проміжок часу тривалості імпульсу (збудження нижче по ходу потоку середовища) може бути розділений на дві частини перша випадкова частина тривалістю ти, що зумовлюється сигналом SIGi, який синхронізується з сигналом С4М, причому тривалість ті знаходиться у межах 0 - 250нс в залежності від відносного положення двох сигналів SIGi та С4М, та друга частина тривалістю і2, яка відповідає одному півперюду сигналу С4М, тобто 125нс 49022 для ініціалізації тригера на початку циклу повного вимірювання Коли сигнал ERSS на виході Q тригера 212 набуває значення «1», то перший передній фронт обробленого сигналу SIGi (або SIG2) примушує вихід Q тригера 222 перейти у стан «1», завдяки чому вихід Q тригера 224 переходить у стан «1» при появі першого переднього фронту сигналу С8М Результуючий сигнал SIG-is відповідає сигналу SIG-і, який синхронізований з сигналом С8М Сигнал ERSS також надсилається на вхід D Dтригера 225 Вхід С тригера 225 приймає зазначений вище сигнал R G Спільний сигнал SIG-is також надсилається на один із входів логічного елемента 226 НІ-І, вихідний сигнал якого надсилається на інвертор 227, що подає інвертований сигнал на входи D восьми О-тригерів_228, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 Вхід С КОЖНОГО тригера з'єднаний з виходом Q тригера 225 Коли сигнал ERSS має значення «1», то перший передній фронт сигналу SIG-is запускає тригер 225 і примушує його вихід Q перейти у стан «1» Перший передній фронт сигналу SIG-is, який з'являється після того, як сигнал ERSS прийняв значення «1», деблокує входи С восьми тригерів 228 - 242 Входи СК восьми інших D-тригерів 244, 246, 248, 250, 252, 254, 256, 258 приймають ВІДПОВІДНІ сигнали з виходів Q тригерів 228 - 242 Входи D тригерів 244 - 258 постійно мають значення «1», а на їхні входи С надходить спільний сигнал R G ініціалізації Виходи Q тригерів 244 - 258 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами восьми логічних елементів 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272 та 274 НІ-І, ІНШІ ВХОДИ цих елементів приймають ВІДПОВІДНІ сигнали СКі CKs Виходи логічних елементів 260 - 274 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами із восьми входів логічного елемента 276_НІ-І Виходи Q тригерів 244 - 258 з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами із чотирьох входів логічного елемента 278 НІ-І, вихідний сигнал якого інвертується логічним інвертором 280, а потім подається на другий вхід логічного елемента 226 Кожний раз, як ВІСІМ тригерів 228 - 242 ідентифікують передній фронт сигналу SIG-is, вони активуються і їхні входи СК приймають ВІДПОВІДНІ сигнали СКі - CKs Спільний сигнал R G має значення «1» (ініціалізація на початку вимірювання), тригери 244 258 стають активними і отже чутливими до вихідних сигналів Q тригерів 228-242 Перший робочий перехід або передній фронт першого сигналу синхронізації, який з'являється безпосередньо після появи переднього фронту сигналу SIG-is, запускає сигнал з виходу Q тригера, що приймає ВІДПОВІДНИЙ сигнал синхронізації Наприклад, якщо CKs є вибраним сигналом синхронізації, оскільки він є найближчим у часі до сигналу SIG-is, то цей сигнал, вибраний тригером 236, примушує вихід Q тригера перейти у стан «1», і отже також примушує вихід Q ВІДПОВІДНОГО триге Отже найбільший проміжок тривалості імпульсу становить 375нс Коли треба вимірювати тривалість імпульсу, сформованого між переднім фронтом сигналу SIG2 та першим переднім фронтом сигналу СКз (збудження вище по ходу потоку середовища), то проміжок часу тривалості імпульсу становить максимально 1мкс - s, тобто приблизно 970нс, де 1мкс представляє період сигналу з частотою 1МГц, a s є членом надійності, який гарантує, що тригери 118 та 120, показані на фіг 9, працюють правильно В результаті, після знаходження різниці між 27 28 лами синхронізації становить 0 - 1500л/год, то вимірювальний пристрій з вісьмома сигналами синхронізації дозволяє здійснювати вимірювання витрати середовища до 1950л/год Необхідно сказати, що для збільшення динамічного діапазону вимірювального пристрою, в якому використовують принаймні чотири сигнали синхронізації, можна замінити логічну затримку, що відповідає проміжку часу і2, значно більш короткою затримкою, яка як і раніше є сумісною з технологією використаної логічної схеми Наприклад, цей проміжок часу може бути одержаний за допомогою послідовного включення інверторів або за допомогою RC-ланки, за якою розташована тригерна схема 49022 проміжками часу тривалості двох послідовних імпульсів одержують як найбільше 595нс Коли використовують ВІСІМ сигналів СК, з частотою 8МГц, то відрізки часу тривалості імпульсу, одержані при збудженні вище по ходу потоку середовища як і раніше являють собою суму двох членів ті та Х2, але %•] знаходиться у межах 0 125нс (із-за синхронізації з сигналом С8М), а Х2 становить 62,5нс (що відповідає одному півперіоду сигналу С8М), завдяки чому у цьому випадку максимальний проміжок часу тривалості імпульсу становить 187,5нс Відрізок часу тривалості імпульсу, одержаного при збудженні нижче по ходу потоку середовища, залишається незмінним (970нс), а максимальна різниця між двома членами у цьому випадку становить 782,5нс Це відповідає збільшенню динамічного діапазону вимірювального пристрою в 1, 3 рази (= 782, 5/595) Отже, наприклад, якщо діапазон витрат, охоплений вимірювальним пристроєм з чотирма сигна Для винаходу наявність у середньому п'яти циклів (один цикл відповідає збудженню нижче по ходу потоку та збудженню вище по ходу потоку) достатня для одержання роздільної здатності в 50пс 14, .12 16 ФІГ 1 20 Фіг 2 RZ A СК1 26 -24 ТЕ 30 SE Фіг, З EE R 29 Фіг.4 EPS SfGt (SIG2) Фіг.5а R • ES REE R Фіг. 5b 31 49022 32 10 D 3 — t BESS —HOC ФІГ.6 33 34 49022 4MH2 ск, 0(56) СК 2 СК 4 D{54) Фіг 7 S3 G I L игр С"107 'L 0 Q ск 90 и Фіг. 8a СК са 35 49022 Фіг. 8b Фіг. 8с 36 37 49022 38 Фіг. 9 0(1 ї8) т——шт CIS 51G1 Q(118). CK(1I2) ТІ ти 0(118) ms 0(110) .. 1 Resell 12] 5(114) !Ш Фіг 10 н - l i t і ' 49022 39 40 S1 I G CIS ФІГ 11 Фіг.12а Vd d Vd d А О ( E2 1 X) Фіг. 12b 41 42 IBE1 (IEX2)" 777, 777, Фіг.13 SlGl "I CLS ! і П1 51G2і Фіг.14 і j і 43 49022 Фіг.15 44 45 49022 S H Mz C K CK 5 Q{208) — f C * Q2O —j—j—і K (t ) CK5Q(204) J j j C s Q(206) 1 K C i Q2 8 j.... K (0) CKj 5(210) _ ] Ф і г 16 IX E ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 46