Способ и устройство для измерения расхода текучей среды
Формула / Реферат
1. Способ измерения расхода текучей среды, включающий формирование двух ультразвуковых сигналов для распространения их последовательно в противоположных направлениях между двумя ультразвуковыми преобразователями, пространственно разнесенными друг от друга в направлении потока текучей среды, при этом каждый преобразователь принимает соответствующий ультразвуковой сигнал SIG1, SIG2, отличающийся тем, что включает в себя формирование n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до n, а n _ 4, имеющих переходные участки, и смещенных относительно друг друга по фазе на 2p/n, находящихся в неизменяющемся соотношении с сигналом возбуждения, возбуждающим преобразователи, и имеющих такую же частоту, что и упомянутый сигнал возбуждения; выбор характерной части периода первого принимаемого сигнала SIG1, принимаемого в первом направлении распространения сигналов; выбор первого переходного участка тактового сигнала, который возникает сразу после появления упомянутой характерной части; запоминание тактового сигнала, названного CLS; определение времени t1, соответствующего сумме, по целому числу m последовательных периодов, временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS, идентифицирование такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2, принимаемого в противоположном направлении распространения; определение времени t2, соответствующего сумме временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS; определение разности |t2-t1| и вычисление, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна |t2-t1|.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что m = 1.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что mь 1, a период, на котором выбирается характерная часть, соответствует первому из m последовательных периодов первого принимаемого сигнала SIG1.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что mь 1, а период, на котором выбирается характерная часть, предшествует m последовательным периодам первого принимаемого сигнала SIG1.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает предварительное преобразование принимаемых сигналов SIG1 и SIG2 в прямоугольные импульсы.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что характерные части периодов принимаемых сигналов соответствуют нарастающему фронту каждого импульса.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что характерные части принимаемых сигналов соответствуют спадающему фронту каждого импульса.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что тактовый сигнал CKi имеет форму прямоугольных импульсов.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый переходный участок тактового сигнала CLS представляет собой нарастающий фронт.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый переходный участок тактового сигнала CLS представляет собой спадающий фронт.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что включает получение соответствующих разностей SIG1-CLS и SIG2-CLS между сигналами для получения соответствующих сигналов IEX1 и IЕХ2, позволяющих определить соответствующие времена t1 и t2.
12. Способ по пп.5, 8 и 11, отличающийся тем, что сигналы IEX1 и IЕХ2 имеют форму прямоугольных импульсов и способ включает растяжение суммарной длительности всех импульсов для определения соответствующих времен t1 и t2.
13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что тактовый сигнал CKi совпадает по фазе с сигналом возбуждения, обеспечивающим возбуждение преобразователей.
14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что включает формирование четырех тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до 4.
15. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что включает формирование восьми тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до 8.
16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что включает формирование для каждого принимаемого сигнала сигнала SIGs, который смещен по фазе относительно тактового сигнала CKi.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что сигнал SIGs смещен по фазе на p/n относительно таковых сигналов CKi.
18. Устройство для измерения расхода текучей среды, содержащее, по меньшей мере, два ультразвуковых преобразователя (T1, Т2), пространственно разнесенных в направлении потока текучей среды,
соединенное с преобразователями средство для формирования сигнала возбуждения для возбуждения преобразователей,
соединенное с преобразователями средство для приема двух ультразвуковых сигналов SIG1 и SIG2, излучаемых последовательно, соответственно упомянутыми преобразователями в противоположных направлениях,
отличающееся тем, что дополнительно содержит
средство (52, 54, 56; 202-210) для формирования n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до n, а n _ 4, причем сигналы включают в себя переходные участки, смещены относительно друг друга по фазе на 2p/n, находятся в не изменяющемся со временем соотношении с сигналом возбуждения, возбуждающим преобразователи, и имеют такую же частоту, что и упомянутый сигнал возбуждения,
соединенное со средством для формирования m тактовых импульсов CKi и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство (76, 78, 80, 82; 228-242) для идентифицирования характерной части периода первого принимаемого сигнала SIG1 и для отбора первого переходного участка тактового сигнала СКi, который возникает сразу после появления упомянутой характерной части,
соединенное со средством для идентифицирования и отбора средство (84, 86, 88, 90; 244-258) для запоминания этого тактового сигнала, названного CLS,
соединенное со средством для запоминания тактового сигнала и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство для определения времени t1, соответствующего сумме, по целому числу m последовательных периодов, временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS,
соединенное со средством для формирования n тактовых сигналов CKi и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство (76, 78, 80, 82; 228-242) для идентифицирования такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2,
соединенное со средством для запоминания тактового сигнала и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство для определения времени t2, соответствующего сумме временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS, и
соединенное со средствами для определения времени t1 и t2 соответственно средство для получения разности |t2-t1| и для вычисления, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна t2-t1.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что m=1.
20. Устройство по любому из пп.18-19, отличающееся тем, что средство для формирования тактовых сигналов СКi содержит кварцевый генератор (52, 502) ё n/2 D-триггерами (54, 56; 204; 206, 208, 210), образующими делитель и, таким образом, обеспечивающими получение сигналов CKi, которые смещены по фазе относительно друг друга на 2/n.
21. Устройство по любому из пп.18-20, отличающееся тем, что средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала содержит n D-триггеров (76, 78, 80, 82; 228-242) "отбора", причем D-вход каждого из триггеров соединен с общим принимаемым сигналом SIG1 или SIG2, при этом тактовый вход СK каждого из триггеров, принимающих соответствующий тактовый сигнал CKi, который отличается для каждого из этих триггеров, позволяет активизировать триггеры с помощью входов сигнала сброса RAZ таким образом, чтобы, когда входы сигнала сброса RAZ триггеров установлены на "1" и общий сигнал "1", тогда упомянутые триггеры реагируют на сигналы CKi.
22. Устройство по любому из пп.18-20, отличающееся тем, что средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала содержит n логических элементов (101, 103, 105, 107), каждый из которых принимает общий принимаемый сигнал SIG1 или SIG2 через соответствующий вход, и n моностабильных схем (106, 108, 109, 111), на каждую из которых подаются различные тактовые сигналы CKi, а выходной сигнал передается на другой вход соответствующего одного из n логических элементов (101, 103, 105, 107).
23. Устройство по п.21 или 22, отличающееся тем, что средство для запоминания тактового сигнала CLS содержит, во-первых, n запоминающих D-триггеров (84, 86, 88, 90; 244-258), каждый из которых принимает на тактовый вход СK сигнал с Q-выхода соответствующего триггера (76, 78, 80, 82; 228-242) отбора и, во-вторых, логический элемент (278) И-НЕ, имеющий n входов, каждый из которых соединен с Q-выходом соответствующего запоминающего триггера, причем D-вход каждого запоминающего триггера постоянно установлен на "1", а первый сигнал, принимаемый на тактовый вход СK одного из триггеров (84, 86, 88, 90; 244-258) активизирует его функцию запоминания, приводя к тому, что Q-выход упомянутого триггера устанавливается на "1", а его Q-выход устанавливается на "0", вследствие чего активизируется блокирующая цепь (102, 104, 74; 278, 280, 226), обеспечивающая блокировку общего принимаемого сигнала SIG1 или SIG2.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что каждый из n логических элементов И-НЕ (92, 94, 96, 98; 260-274) принимает тактовый сигнал CKi и сигнал с Q-выхода соответствующего запоминающего триггера (84, 86, 88, 90; 244-258) на соответствующие входы, при этом выход каждого из логических элементов соединен с соответствующим входом логического элемента И-НЕ (100; 276), имеющего n входов, причем один из n логических элементов (92, 94, 96, 98; 260-274) разблокирует соответствующий ему тактовый сигнал СКi, когда активизируется функция запоминания соответствующего запоминающего триггера.
Текст
1 Изобретение касается способа измерения расхода текучей среды, способ включает генерирование двух ультразвуковых сигналов, распространяющихся последовательно в противоположных направлениях между двумя ультразвуковыми преобразователями, пространственно разнесенными друг от друга в направлении потока текучей среды, при этом каждый преобразователь принимает соответствующий ультразвуковой сигнал. Изобретение также касается устройства для измерения расхода текучей среды. Уже давно известно, что расход текучей среды, например горячей воды, текущей по трубе, может быть измерен путем измерения соответствующих времен распространения ультразвуковых сигналов, излучаемых в направлении вверх по потоку и вниз по потоку между двумя ультразвуковыми преобразователями, расположенными в точках, отстоящих друг от друга в направлении потока текучей среды. Из уровня техники известно измерение расхода горячей воды; в заявке WO 86/02722 раскрыт способ, включающий излучение двумя преобразователями соответствующих ультразвуковых сигналов одновременно, таким образом эти два сигнала распространяются в противоположных направлениях. Из-за существования потока (течения) время Т 2 распространения сигнала, излучаемого вверх по потоку, больше, чем время Т 1 распространения сигнала, излучаемого вниз по потоку. Измеряя два времени T2, Т 1 распространения сигналов, можно вычислить расход горячей воды,используя формулу Q = К(Т 2-Т 1)/С, где К - член,учитывающий геометрию измерителя (датчика), а С - корректирующий член, связанный со скоростью распространения звука в воде. Этот способ имеет большой недостаток. Как только один из преобразователей переводится в возбужденное состояние, он продолжает испускать сигнал, даже когда он принимает сигнал, поступающий от другого преобразователя. Когда температура воды изменяется, то наблюдается дрейф (во времени распространения сигналов) и наблюдаются дополнительные нежелательные фазовые сдвиги в принимаемых ультразвуковых сигналах. Для решения этой проблемы необходимо проводить измерения температуры и корректировать результат измерения расхода в зависимости (в виде функции) от флуктуаций температуры, что приводит к усложнению способа измерения расхода. Кроме того, известны и другие способы выполнения измерений, такие как, например,способ, описанный в заявке ЕР 0426309; в этом способе акустические сигналы, каждый из которых включает инверсию фазы, испускаются последовательно во взаимно противоположных направлениях в текучей среде. Время распространения каждого из принимаемых акустиче 001599 2 ских сигналов измеряется путем детектирования момента, в котором появляется эта фазовая инверсия, относительно начала отсчета времени,которое связано с излучением интересующего сигнала. Этот момент детектируется с помощью детектора мгновенной фазы, но такой детектор не является точным. Для каждого из акустических сигналов измерение времени связано с измерением сдвига фазы акустического сигнала, вызванного в интересующем акустическом сигнале тем, что этот сигнал распространяется в потоке. Сдвиг фазы акустического сигнала измеряется путем дискретизации принимаемого сигнала по восьми конденсаторам, преобразования в цифровую форму упомянутого дискретизированного сигнала и выполнения синхронизованного детектирования по полученному цифровому сигналу. К сожалению, из-за выполнения дискретизации этот способ измерения вносит дополнительные помехи в дискретные (отобранные) значения сигнала и, таким образом, в сами измерения. Кроме того, этот способ сложный из-за того, что требуется измерять время распространения и сдвиг акустической фазы для каждого сигнала, излучаемого в заданном направлении распространения сигнала. Поэтому, было бы желательно найти способ измерения, который не вносил бы в измерение дополнительных помех и который является более простым в реализации, чем способы, известные из уровня техники. Таким образом, в настоящем изобретении предлагается способ измерения расхода текучей среды, который включает формирование двух ультразвуковых сигналов для распространения их последовательно в противоположных направлениях между двумя ультразвуковыми преобразователями, пространственно разнесенными друг от друга в направлении потока текучей среды, при этом каждый преобразователь принимает соответствующий ультразвуковой сигнал SIG1, SIG2, упомянутый способ отличается тем, что включает формирование n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до n, a n4, которые включают переходные участки, относительно друг друга смещены по фазе на 2/n, находятся в не изменяющемся со временем соотношении с сигналом возбуждения, возбуждающим преобразователи, и имеют такую же частоту, что и упомянутый сигнал возбуждения; выбор характерной части периода первого принимаемого сигнала SIG1, принимаемого в первом направлении распространения сигналов; отбор первого переходного участка (фронта) тактового сигнала, который возникает сразу после появления характерной части; запоминание тактового сигнала, названного CLS; определение времени t1,соответствующего сумме, по целому числу m 3 последовательных периодов, временных промежутков, проходящих с момента, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, до момента, когда появляется первый переходный участок (фронт) последующего сигнала CLS; идентифицирование такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2,принимаемого в противоположном направлении распространения; определение времени t2, соответствующего сумме временных промежутков,проходящих с момента, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигналаSIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок (фронт) последующего сигнала CLG; определение разности t2 - t1; и вычисление, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна t2 - t1. Создавая n промежуточных тактовых сигналов СКi, можно получить начало отсчета времени,которое является "изменяемым" (переменным) в отличие от начала отсчета времени, используемого в известных способах ультразвукового измерения расхода текучей среды, поскольку, как только для измерения времени получено требующееся разрешение, то ищется другое, более подходящее начало отсчета времени. Поскольку это начало отсчета времени создается на основе тактовых сигналов, то в отличие от аналого-цифрового преобразования в данном способе никакие дополнительные помехи не вносятся. Кроме того, этот способ простой, поскольку не производится никакой выборки (дискретизации) и отсутствует этап синхронизованного детектирования, и следовательно этот способ может быть осуществлен с помощью простых аналоговых средств, что недостаточно для осуществления способов, известных из уровня техники. Более того, электронную схему, не содержащую аналого-цифрового преобразователя,значительно легче включить в интегральные схемы прикладной ориентации (ASIC). За счет использования этого "изменяемого(переменного)" начала отсчета времени можно получить более точно требующееся разрешение и более быстро. Если имеется n сигналов CKi со сдвигами фазы на 2/n, тогда разрешение - Т/n (Т - разрешение, полученное с использованием тактового сигнала, на основе которого могут быть сформированы n сигналов) и следовательно возможно измерить временной промежуток между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов упомянутого сигнала, и моментом, когда появляется первый переходный участок выбранного тактового сигнала, с более высоким разрешением, чем в известных технических решениях. Заданное таким образом разрешение увеличивается при увеличении числа измерений (в со 001599 ответствии с выражением 1 N , где N -число измерений); это можно понять исходя из того, что"переменное" начало отсчета времени позволяет непосредственно увеличить разрешение, благодаря чему для достижения желательного разрешения требуется меньшее число измерений. Таким образом, к достоинствам этого способа относится то, что он позволяет уменьшить энергетические затраты, требующиеся для осуществления ультразвукового измерения расхода текучей среды с таким же разрешением, как и в известных способах. Кроме того, следует заметить, что когда для генерации акустических волн используются частоты примерно 1 МГц, например, для такой текучей среды, как вода, известные способы,такие как способ, описанный в заявке ЕР 0426309, характеризуются высокими энергетическими затратами, поскольку необходимо обеспечить аналого-цифровой преобразователь,который позволяет производить дискретизацию сигнала при частоте 1 МГц и следовательно такой способ также более дорогой, чем способ,предложенный в настоящем изобретении. Целое число периодов m может быть равно 1 или может быть выбрана другая величина. Если m отличается от 1, то период, на котором выбирается характерная часть, может соответствовать первому из m последовательных периодов или он может предшествовать упомянутым m периодам. В настоящем изобретении принимаемые сигналы SIG1 и SIG2 могут быть предварительно преобразованы в импульсы прямоугольной формы (в форме меандра), в этом случае характерные части периодов принимаемых сигналов соответствуют нарастающему фронту или спадающему фронту каждого импульса. Тактовые сигналы в изобретении могут быть в виде импульсов прямоугольной формы; в этом случае первый переходный участок отобранного тактового сигнала представляет собой нарастающий фронт каждого импульса или спадающий фронт каждого импульса. В предложенном способе соответствующие разности SIG1 - CLS и SIG2 - CLS между сигналами вычисляются так, чтобы получить соответствующие сигналы IEX1 и IEX2, которые позволяют определить соответствующие времена t1 и t2. Сигналы IEX1 и IEX2 могут быть в виде импульсов прямоугольной формы и предложенный способ включает растяжение суммарной длительности всех этих импульсов для определения соответствующих времен t1 и t2. Например, тактовый сигнал CKi может совпадать по фазе с сигналом возбуждения, обеспечивающим возбуждение преобразователей. В первом варианте осуществления изобретения формируется четыре тактовых сигнала. 5 Во втором варианте осуществления изобретения формируется восемь тактовых сигналов. Благоприятно также то, что на основе каждого из принимаемых сигналов формируется сигнал SIGs, который смещен по фазе относительно тактовых сигналов, для того чтобы упомянутые сигналы не были одновременными. Например, сигнал SIGs может быть смещен по фазе на /n. Согласно изобретению предлагается также устройство для измерения расхода текучей среды, упомянутое устройство содержит, по меньшей мере, два ультразвуковых преобразователя,пространственно разнесенных в направлении потока текучей среды, средство для формирования сигнала возбуждения, обеспечивающего возбуждение преобразователей; и средство для приема двух ультразвуковых сигналов SIG1 иSIG2, излучаемых последовательно, соответственно, упомянутыми преобразователями в противоположных направлениях; упомянутое устройство отличается тем, что дополнительно содержит средство для формирования n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до n, a n4, которые включают переходные участки, смещены относительно друг друга по фазе на 2/n, находятся в не изменяющемся со временем соотношении с сигналом возбуждения, и имеют такую же частоту, что и упомянутый сигнал возбуждения; средство для идентифицирования характерной части периода первого принимаемого сигналаSIG1; средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала СКi который возникает сразу после появления упомянутой характерной части; средство для запоминания этого тактового сигнала, который назван CLS; средство для определения времени t1, соответствующего сумме, по целому числу m последовательных периодов, временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS; средство для идентифицирования такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2; средство для определения времени t2, соответствующего сумме временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS; и средство для получения разности t2 - t1 и для вычисления, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна t2 - t1. Устройство может быть осуществлено с помощью простых аналоговых средств, в частности, таких как D-триггеры или RS-триггеры, и поэтому нет необходимости иметь аналогоцифровой преобразователь или множество кон 001599 6 денсаторов для запоминания отобранных (дискретных) величин. Средство для формирования тактовых сигналов CKi могут включать кварцевый генератор,после которого установлено n/2 D-триггеров,формирующих делитель, и таким образом возможно получить сигналы CKi, которые взаимно сдвинуты по фазе на 2 /п. Средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала может включать n Dтриггеров "отбора", при этом на D-входы каждого из триггеров подается общий принимаемый сигнал SIG1 или SIG2, причем тактовые входы СК каждого из триггеров принимают соответствующий тактовый сигнал СКi, который отличается для каждого триггера, при этом активизировать триггеры можно через входы сигнала сброса (установки в исходное состояние)RAZ таким образом, чтобы, если на входы сигнала сброса RAZ триггеров подается 1 и общий сигнал - 1, тогда упомянутые триггеры реагируют на сигналы СКi. Средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала также может содержать n логических элементов, каждый из которых принимает общий принимаемый сигналSIG1 или SIG2 через соответствующий вход, и n моностабильных схем, каждая из которых принимает различные тактовые сигналы СКi, а с ее выхода сигналы подаются на другой вход соответствующего из n логических элементов. Средство для запоминания тактового сигнала CLS может содержать, во-первых, n запоминающих D-триггеров, каждый из которых принимает на тактовый вход СК сигнал с Qвыхода соответствующего триггера отбора, и во-вторых, логический элемент И-НЕ, имеющийn входов, каждый из которых соединен с Q выходом соответствующего запоминающего триггера, при этом D-вход каждого из запоминающих триггеров постоянно установлен на 1, а первый сигнал, принимаемый на тактовый вход СК одного из триггеров, активизирует его функцию запоминания путем установления наQ-выходе упомянутого триггера 1 и 0 на его Q выходе, благодаря чему активизируется схема блокировки для блокирования общего принимаемого сигнала SIG1 или SIG2. В предложенном устройстве каждый из n логических элементов И-НЕ принимает тактовый сигнал CKi и сигнал с Q-выхода соответствующего запоминающего триггера на соответствующий вход, при этом выход каждого из логических элементов соединен с соответствующим одним из входов логического элемента И-НЕ, имеющего n входов, причем один из n логических элементов разблокирует подаваемый на него тактовый сигнал CKi, когда активизируется функция запоминания соответствующего запоминающего триггера. Другие отличительные признаки и достоинства изобретения будут видны из последую 7 щего его раскрытия, представленного в виде примера, которым не ограничивается изобретение, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: фиг. 1 показывает, как расположены ультразвуковые преобразователи по отношению к потоку текучей среды в первом варианте осуществления изобретения; фиг. 2 - другую возможность расположения ультразвуковых преобразователей по отношению к потоку текучей среды; фиг. 3 - упрощенная схема контроллера последовательности, используемого в предложенном устройстве; фиг. 4 - схема части предложенного устройства, содержащая блок излучения ультразвуковых сигналов, блок переключения преобразователей и блок предварительного формирования принимаемых ультразвуковых сигналов; фиг. 5 а - сигнал SIG1 (SIG2), сформированный на основе принимаемого ультразвукового сигнала; фиг. 5b - этап излучения и приема ультразвуковых сигналов; фиг. 6 - схема части предложенного устройства, содержащая блок формирования тактовых сигналов CKi (i = от 1 до 4) и блок отбора и запоминания тактового сигнала CLS; фиг. 7 - формы четырех тактовых сигналовCKi по отношению друг к другу; фиг. 8 а - вариант части устройства, показанного на фиг. 6, которая производит выбор тактового сигнала CLS; фиг. 8b - вариант части устройства, показанного на фиг. 6, которая представляет собой блоки выбора и запоминания тактового сигналаCLS; фиг. 8 с - формы основных сигналов, используемых в качестве функции времени; фиг. 9 - схема части предложенного устройства, содержащая блок генерации сигналовIEX1 и IEX2 (SIG1 - CLS и SIG2 - CLS), представленный в упрощенном виде; фиг. 10 - схема, изображающая этап генерации сигналов IEX1 и IEX2; фиг. 11 - формы сигналов SIG1, CLS иIEX1; фиг. 12 а - схема, иллюстрирующая принцип растяжения временного масштаба; фиг. 12b - упрощенная схема расширителя времени; фиг. 13 - схема части предложенного устройства, содержащая расширитель времени; фиг. 14 - различные сигналы SIG1, SIG2,IEX1 и lEX2; фиг. 15 - схема части устройства, показанного на фиг. 6, во втором варианте изобретения; фиг. 16 - формы восьми тактовых сигналов 8 Устройство для измерения расхода текучей среды, такой как, например, горячая вода, показано на фиг. 1, 2, 4, 7 и 11 и обозначено в целом позицией 10. Как показано частично на фиг. 1, предложенное устройство включает два ультразвуковых преобразователя T1 и Т 2, расположенных в потоке и пространственно разнесенных друг от друга в направлении потока текучей среды так,чтобы собирать информацию о скорости текучей среды. На фиг. 1 преобразователи T1 и Т 2 обращены друг к другу и расположены на противоположных концах измерительной трубки 12, вдоль которой текучая среда протекает в направлении,обозначенном стрелкой F. Другой пример расположения преобразователей T1 и T2 показан на фиг. 2, в котором упомянутые преобразователи размещены на задних стенках углублений 14 и 16, которые перпендикулярны направлению потока текучей среды; направление потока обозначено стрелкой F. Текучая среда протекает через трубку 18, в которой установлены два зеркала 20 и 22, предназначенные для отражения ультразвуковых сигналов, как это указано на фиг. 2. Ультразвуковые преобразователи T1 и Т 2 возбуждаются сигналом возбуждения, поступающим от контроллера 24 последовательности(микрокоманд), показанного в упрощенном виде на фиг. 3. Контроллер последовательности содержит 16-разрядный счетчик 26, декодер 28,соединенный со счетчиком, и блок 30, выполненный на множестве логических элементов. Тактовый сигнал СКi с частотой 1 МГц,полученный из тактового сигнала с частотой 4 МГц, подается на счетчик 26 и на блок 30, который помимо этого сигнала принимает также сигнал ТЕ, поступающий от декодера 28 и обеспечивающий излучение ультразвукового сигнала. На выходе блок 30 формирует возбуждающий сигнал SE, который выполняет роль управляющего сигнала (пилот-сигнал). Счетчик 26 активизируется, когда подается сигнал RAZ установки в исходное состояние, формируемый с помощью "резервного" тактового сигнала (на фиг. 3 не показан). Как показано на фиг. 4, сигнал SE1, предназначенный для возбуждения преобразователя Т 1, передается на соответствующие входы двух логических элементов И-НЕ 32 и 34, соединенных по параллельной схеме, так чтобы уменьшить внутренний импеданс цепи. На другой вход каждого из логических элементов И-НЕ подается логический сигнал 1. Эти логические элементы могут быть заменены на инверторы. Выходы этих двух логических элементов 32 и 34 подключены к конденсатору C1, соединенному последовательно с резистором R1, причем резистор R1 соединен с другим резисторомR2, который шунтирует преобразователь T1(подсоединен между выводами преобразователя). Вывод преобразователя T1, который соединен с резисторами R1 и R2, также соединен с резистором R3, пропускающим электрический ток, поступающий с коллектора переключающего транзистора 36. На эмиттер этого PNP транзистора 36 подается напряжение Vdd. За счет последовательного соединения резисторов R2 и R3 возможно получение стабильного напряжения для электрического смещения преобразователей, это напряжение смещения составляет Vdd/2. Конденсатор C1 изолирует напряжение Vdd от входного сигнала (где сигнал SE является входным сигналом), для того чтобы не происходило искажения потенциала цепи делителя R2 иR3, когда, в частности, сигнал SE1 находится на уровне "покоя". Это также позволяет избежать излишних (энергетических) затрат. Резистор R1 изолирует преобразователь T1 от входного сигнала, для того чтобы гарантировать совместимость (согласованность) прямоугольного сигнала SE 1 с высокоемкостным преобразователем и обеспечить лучшее управление сопротивлением излучения. Для преобразователя Т 2 формируется симметричная цепь, которая возбуждается сигналомSЕ 2 и содержит логические элементы И-НЕ 38 и 40, резисторы R4, R5 и R6, конденсатор С 2 и транзистор 42. Между двумя преобразователями гарантируется хорошая развязка, поскольку две ветви симметричных электрических цепей не связаны друг с другом. Когда преобразователь T1 излучает ультразвуковой сигнал при возбуждении возбуждающим сигналом с частотой 1 МГц, ключ 44 переключающего блока находится в открытом состоянии, а ключ 46, соединенный с преобразователем T2, закрыт. Например, излучаемый ультразвуковой сигнал, который обозначен на фиг. 5 буквой Е,может иметь длительность 40 мкс. Примерно через 80 мс после момента начала излучения сигнала этот ультразвуковой сигнал принимается преобразователем Т 2 (фиг. 5b). Принимаемый сигнал, обозначенный буквой R на фиг. 5 а и 5b, предварительно преобразуется в инверторе 48 (фиг. 4), например,CMOS-инверторе типа НСO4, содержащем 3 последовательно включенных инвертора, формирующем на выходе сигнал SIG1 прямоугольной формы, как показано на фиг. 5 а. В качестве одного из вариантов, преобразование сигнала может быть осуществлено с помощью дифференциального компаратора,имеющего один вход, на который принимается сигнал, поступающий из переключающего блока, и другой вход, на который принимается раз 001599 10 ностный сигнал, поступающий из специального делителя или из RC-цепи, которые определяют среднюю величину сигнала. Как показано на фиг. 6, устройство 10 содержит средство 50 для формирования четырех тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до 4. Это средство включает кварцевый генератор 52 частоты 4 МГц. Генератор выдает тактовый сигнал, который подается на тактовые входы СК двух D-триггеров 54 и 56, которые образуют делитель. Форма тактового сигнала,имеющего частоту 4 МГц, показана на фиг. 7. Выход Q триггера 56 соединен с D-входом триггера 54, a Q-выход триггера 54 соединен сD-входом триггера 56. Как показано на фиг. 1, если предположить, что сигнал СК 2 - 0, а сигнал CK4 - 1, тогда,когда появляется нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 4 МГц, тактовый сигнал CK1,формируемый на Q-выходе триггера 54, устанавливается на 1 и D-вход триггера 56 следовательно также принимает значение 1. Тактовый сигнал СК 3, формируемый на Q выходе триггера 54 следовательно устанавливается на 0. На следующем нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 4 МГц тактовый сигнал СК 2, формируемый на Q-выходе триггера 56, устанавливается на 1. Следовательно, тактовый сигнал CK4,формируемый на Q -выходе триггера 56, устанавливается на 0, а D-вход триггера 54 следовательно также принимает значение 0. На следующем нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 4 МГц тактовый сигнал CK1 возвращается на 0, а сигнал СК 3 устанавливается на 1, и поэтому D-вход триггера 56 также устанавливается на 0. Когда появляется следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 4 МГц,тактовый сигнал СК 2, формируемый на Qвыходе триггера 56, устанавливается на 0, а сигнал СК 4 следовательно устанавливается на 1,вследствие чего на D-входе триггера 54 устанавливается 1. На другом нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 4 МГц тактовый сигнал CK1 устанавливается на 1, тактовый сигнал СК 3 следовательно устанавливается на 0, а на D-входе триггера 56 устанавливается 1. Последующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 4 МГц приводит к тому, что тактовый сигнал СК 2 устанавливается на 1 и следовательно вызывает переключение тактового сигнала СК 4 на 0 и на D-входе триггера 54 устанавливается 0. Четыре получающихся в результате тактовых сигнала CK1, CK2, СК 3 и СК 4 наглядно показаны на фиг. 7. Эти сигналы имеют одну и ту же частоту(1 МГц), такую же, как и возбуждающие сигналы SE1 и SE2 для возбуждения преобразовате 11 лей, которые формируются на основе тактового сигнала CK1. Тактовые сигналы смещены по фазе относительно друг друга на /2, а между фазами этих сигналов и фазами возбуждающих сигналов, обеспечивающих возбуждение преобразователей, имеется не изменяющаяся со временем (постоянная) взаимосвязь. Кроме того, эти сигналы имеют переходные участки (фронты) между логическим значением 0 и логическим значением 1. Вариант схемы 50 предназначен для формирования тактового сигнала CK1 с частотой 1 МГц на основе тактового сигнала с частотой 2 МГц, создаваемого генератором, и с помощьюD-триггеров. Затем формируется сигнал СК 2 на основе сигнала CK1 путем создания искусственной задержки, например, с помощью моностабильной схемы (или схемы временной задержки), а сигналы СК 3 и СК 4 легко получаются на основе сигналов CK1 и СК 2 путем их инвертирования. Как показано на фиг. 3, сигнал ERS "синхронизации" генерируется декодером 28 контроллера 26 последовательности и его форма показана на фиг. 5 и 5 а. Он имеет логическое значение 0, а по прошествии времени, равного 95 мс, его значение устанавливается на 1, когда принимаемый сигнал доходит до своей центральной части,которая менее искажена, чем начало или конец упомянутого принимаемого сигнала. Этот сигнал запускает начало стадии, на которой происходит выбор тактового сигнала CKi. Как показано на фиг. 6, сигнал ERS подается на D-вход D-триггера 58. Этот триггер способен генерировать на своем Q-выходе сигналERSS, который соответствует сигналу ERS,синхронизованному с тактовым сигналом CK1,подаваемым на вход СК триггера 58. Сигнал CK1 был выбран произвольно. Сигнал ERE генерируется декодером 28 контроллера 26 последовательности (фиг. 3) и его форма показана на фиг. 5b. Уровень этого сигнала соответствует логическому 0, а через 2 мс после того, как сигналERS устанавливается на 1, он устанавливается на уровень 1. Этот сигнал запускает начало стадии измерения. Обратимся к фиг. 6: сигнал ERE передается на D-вход D-триггера 60, C (чистый)-вход сигнала сброса которого соединяется с сигналомR, который устанавливает его в исходное состояние в начале измерения.Q-выход триггера 60 соединен с одним из входов логического элемента 62 ИЛИ-НЕ, на другой вход принимается сигнал ERSS . Выход этого логического элемента 62 соединен с инвертором 64, выход которого соединен с одним из входов логического элемента 66 ИЛИ-НЕ, на другой его вход принимается тактовый сигнал с частотой 4 МГц. 12 Сигнал С 4 М с частотой, равной 4 МГц,формируется на выходе этого логического элемента 66. Сигнал С 4 М подается на тактовый вход СК триггера 60. Сигнал С 4 М запускается,когда сигнал ERSS устанавливается на 0, и он подавляется, когда появляется сигнал ERE, синхронизованный сигналом С 4 М. Следует заметить, что эта логическая схема ограничивает наличие сигнала С 4 М, в частности, на входах СК триггеров 60 и 70, благодаря чему сводится к минимуму энергопотребление электрической цепи (фиг. 8 с). На Q-выходе триггера 60 формируется сигнал ERES, который соответствует сигналуERE, синхронизованному с сигналом С 4 М, и форма которого показана на фиг. 8 с. Этот сигнал предназначен для измерительного блока,который описан ниже. Синхронизованный сигнал ERSS подается на C -вход D-триггера 68. Сигнал SIG (SIG1 илиSIG2) подается на тактовый вход СК этого триггера, на D-входе которого 1.D-триггера 70. Сигнал С 4 М подается на тактовый вход СК триггера 70, а C -вход соединяется с сигналом RG , цель которого заключается в установке триггера в исходное состояние в начале полного измерительного цикла, который включает излучение ультразвукового сигнала в направлении потока текучей среды (называется "возбуждение волны вниз по потоку") и излучение сигнала в противоположном направлении (называется "возбуждение волны вверх по потоку"). Когда сигнал ERSS на Q-выходе триггера 58 устанавливается на 1, первый нарастающий фронт предварительно преобразованного сигнала SIG1 (или SIG2) приводит к тому, что на Qвыходе триггера 68 устанавливается 1, благодаря чему на Q-выходе триггера 70 устанавливается 1 при первом нарастающем фронте сигнала С 4 М. Получающийся в результате сигнал SIG1s соответствует сигналу SIG1, синхронизованному с сигналом С 4 М. Получить сигнал SIG1s, фаза которого смещена относительно фазы сигнала SIG1, можно также путем замены триггера 70 на четыре логических инвертора, соединенных последовательно и расположенных на Q-выходе триггера 68. Сигнал ERSS также подается на D-вход Dтриггера. На C -вход триггера 72 подается вышеупомянутый сигнал RG. Тактовый вход СК триггера 72 соединяется с сигналом SIG1s. Общий сигнал SIG1s также передается на один из входов логического элемента 74 И-НЕ,выходной сигнал которого направляется в ин 13 вертор 75, который передает сигнал SIG1s на Dвходы четырех D-триггеров 76, 78, 80, 82. С-вход каждого из триггеров соединен с Qвыходом триггера 72. Когда сигнал ERSS установлен на 1, первый нарастающий фронт сигнала SIG1s запускает триггер 72 и приводит к формированию на Qвыходе 1. Первый нарастающий фронт SIG1s, который появляется после того, как ERSS установился на 1, разблокирует C -входы четырех триггеров 76, 78, 80 и 82. На четыре других D-триггера 84, 86, 88, 90,на их тактовые входы СК, подаются сигналы сQ-выходы триггеров 84-90 соединены соответственно с одним из четырех логических элементов 92, 94, 96 и 98 типа И-НЕ, на другие входы этих логических элементов поступают соответственно тактовые сигнала CK1, CK2, СК 3 и СК 4. Выходы логических элементов 92-98 соединены соответственно с одним из четырех входов логического элемента 100 типа И-НЕ.Q -выходы триггеров 84-90 соединены соответственно с одним из четырех входов логического элемента 102 типа И-НЕ, выход которого инвертируется с помощью логического инвертора 104, и затем подается на второй вход логического элемента 74. Всякий раз, когда идентифицируется нарастающий фронт сигнала SIG1s (можно считать, что такой фронт составляет характерную часть сигнала) с помощью четырех триггеров 76, 78, 80, 82, они активизируется и на свои тактовые входы СК принимают соответствующие тактовые сигналы CK1, СК 2, СК 3, СК 4. Общий сигнал RG имеет уровень 1 (установка исходного состояния (инициализация) в начале измерения), триггеры 84-90 находятся в активном состоянии и следовательно они реагируют на сигналы с Q-выходов триггеров 76, 78,80, 82. Первый переходный участок или нарастающий фронт первого тактового сигнала, который поступает сразу после появления нарастающего фронта сигнала SIG1s, "запускает" Qвыход триггера, принимающего интересующий тактовый сигнал. Триггеры 76, 78, 80, 82 позволяют идентифицировать нарастающий фронт SIG1s и выбрать первый срез тактового сигнала CKi, который возникает сразу после появления нарастающего фронта. Например, если СК 3 является выбранным тактовым сигналом, поскольку он ближайший по времени к SIG1s, тогда этот сигнал, т.к. он выбран триггером 80, вызывает пе 001599 14 реключение Q-выхода триггера на уровень 1,вследствие чего происходит также переключение Q-выхода соответствующего триггера 88 на уровень 1.Q-выходы других триггеров 76, 78 и 82 остаются все время установленными на 0.Q -выход триггера 88 тогда устанавливается на 0 и следовательно это приводит к тому,что выход логического элемента 102 устанавливается на 1. Тогда инвертированный сигнал,поступающий на второй вход логического элемента 74, устанавливается на 0, он блокирует логический элемент и приводит к тому, что общий сигнал на выходе логического элемента и межсоединительные D-входы триггеров 76-82 устанавливаются на 0. В этом случае триггеры 76-82 становятся нечувствительными к тактовым сигналам CKi, aQ-выходы триггеров остаются на 0. Это позволяет помешать тому, чтобы были выбраны другие тактовые сигналы и, в таком случае, запоминается выбранный тактовый сигнал СК 3. Поскольку Q-выход триггера 88 установлен на 1, то сигнал СК 3 разблокируется логическим элементом 96 и подается на один из четырех входов логического элемента 100. Другие входы этого логического элемента 100 устанавливаются на 1, поскольку Q-выходы триггеров 84, 86 и 90 находятся в состоянии 0, и поэтому логический элемент 100 передает сигнал СК 3,который обозначается ниже как CLS. СигналCLS соответствует тактовому сигналу, выбранному вышеописанной электрической схемой. Поскольку сигнал SIG1 синхронизован с сигналом С 4 М, то можно воспрепятствовать одновременному появлению фронтов сигналовSIG1 и CLS. С помощью варианта, показанного на фиг. 8 а, функции идентификации нарастающего фронта периода сигнала SIG1s и выбора первого переходного участка (нарастающего фронта) тактового сигнала CKi, который возникает сразу же после появления нарастающего фронта этого периода сигнала SIG1s, можно также выполнить следующим образом: общий сигнал SIG1s передается на один из входов каждого из четырех логических элементов И 101, 103, 105, 107 и каждый из сигналов CKi подается на вход соответствующей моностабильной схемы 106, 108,109, 111, выход которых соединен с другим входом соответствующего из вышеупомянутых четырех логических элементов И 101, 103, 105,107. Выходные сигналы с четырех логических элементов И передаются на тактовые входы СК соответствующих четырех запоминающих триггеров 84, 86, 88 и 90. На фиг. 8b показан вариант осуществления устройства, показанного на фиг. 6. В этом варианте исключен каскад D-триггеров 84-90. На 15 фиг. 8b показаны только те элементы, которые отличаются от элементов, показанных на фиг. 6. Общий сигнал SIG1s или SIG2s, поступающий с Q-выхода триггера 70, передается на Dвходы четырех D-триггеров 300, 302, 304 и 306 и на тактовый вход СК другого D-триггера 308,Q-выход которого соединен с C -входами упомянутых триггеров 300-306. На тактовый вход D-триггера 310 поступает сигнал ERSS, D-вход этого триггера постоянно находится в состоянии 1, а с его Q-выхода сигнал передается на соответствующий один из двух входов каждого из четырех логических элементов И 312, 314, 316, 318, другой вход каждого из этих логических элементов принимает соответствующий тактовый сигнал CK1, СК 2,СК 3, СК 4. Таким образом, когда сигнал ERSS устанавливается на 1, Q-выход триггера 310 устанавливается на 1, благодаря чему разблокируются тактовые сигналы CKi. Через половину периода сигнала С 4 М на D-входы триггеров 300-306 "приходит" нарастающий фронт сигнала SIG1s и в это же время активизируютсяC -входы этих триггеров через триггер 308. Первый нарастающий фронт тактового сигнала СКi, например СК 3, который следует сразу же после нарастающего фронта сигналаSIG1s, активизирует соответствующий D-триггер 304, Q-выход которого устанавливается на 1. Поскольку сигналы с каждого из Qвыходов D-триггеров 300-306 передаются на вход соответствующего логического элемента И-НЕ 320, 322, 324, 326 и поскольку на другой вход каждого логического элемента подаются соответствующие разные сигналы CKi, где i = от 1 до 4, Q-выход триггера 304, устанавливающийся на 1, разблокирует сигнал СК 3 из логического элемента 324, сигнал которого подается на соответствующий один из четырех входов логического элемента И-НЕ 328. Другие три входа логического элемента 328 соединены с выходами логических элементов 320, 322 и 326 так, что сигнал СК 3, разблокированный логическим элементом 324, оказывается на выходе логического элемента 328.Q -выходы триггеров 300-306 соединены соответственно с одним из четырех входов логического элемента И-НЕ 330, выходной сигнал которого передается на логический инвертор 332, который соединен с S(установка в состояние 1)-входом RS-триггера 334. Сигнал с Q -выхода триггера 334 подается на C вход триггера 310, а C -вход упомянутого триггера 334 принимает сигнал RG установки в исходное состояние (инициализации), который обеспечивает выполнение каждых двух измерений (после возбуждения волны вверх по потоку и возбуждения волны вниз по потоку). 16 Таким образом, поскольку Q-выход триггера 304 устанавливается на 1, Q -выход устанавливается на 0, выход логического элемента 330 устанавливается на 1, а S -вход триггера 334 следовательно устанавливается на 0, благодаря чему на Q-выходе упомянутого триггера 334 устанавливается 1, а на его Q -выходе устанавливается 0. В результате на C -входе триггера 310 устанавливается 0 и на Q-выходе устанавливается 0, вследствие чего запираются логические элементы 312-318. Таким образом, RS-триггер 334 блокирует выбор тактового сигнала и следовательно тактовый сигнал СК 3 (CLS), выбранный триггером 304, запоминается в упомянутом триггере 304. Такой вариант позволяет снизить энергопотребление устройства, потому что сигналы СКi не подаются прямо на тактовые входы СК триггеров 300-306. В последующем описании, относящемся к фиг. 9 и 10, поясняется возникновение сигналаSIG1 - CLS, названного IEX1, который формируется на основе целого числа m последовательных периодов сигнала SIG1. Сигнал IEX1 представляет собой m импульсов прямоугольной формы, при этом ширина каждого импульса соответствует временному промежутку, прошедшему между моментом,когда появляется характерная часть периода сигнала SIG1, например, его нарастающий фронт, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигналаCLS, например, нарастающий фронт этого сигнала (фиг. 10). Например, число m может быть равно 16,для того чтобы уменьшить помехи, сопровождающие измерения, и для выполнения функции усреднения. Когда Q-выход триггера 60 (фиг. 6) устанавливается на 1, тогда сигнал ERES, подаваемый на D-триггер 110 (фиг. 9), позволяет сделать выбранный тактовый сигнал CLS активным на тактовом входе СК упомянутого триггера 110.C -вход триггера 110 соединен с сигналом сброса R (установки в исходное состояние),который активизируется в начале каждого измерения. На нарастающем фронте сигнала CLS(фиг. 10) Q-выход триггера 110 устанавливается на 1, вследствие чего Q -выход упомянутого триггера устанавливается на 0 и следовательно снимает запрет на входе сигнала сброса 16 разрядного счетчика 112, например, типа НС 4040, который начинает отсчитывать 16 импульсов. Выход Q5 счетчика 112 устанавливается на 1 в начале шестнадцатого импульса и инверсия этого сигнала (логическое отрицание) передается на C -вход D-триггера 114.Q-вход триггера 110 соединен с тактовым входом СК триггера 114, D-вход которого постоянно находится в состоянии 1 и установление Q-выхода триггера 110 на 1 приводит к установлению Q -выхода триггера 114 на 0. Сигнал с Q -выхода триггера 114 подается на вход логического элемента И-НЕ 116, другой вход которого постоянно установлен на 1, а выход которого соединен с D-входом D-триггера 118. Поскольку Q -выход триггера 114 устанавливается на 0, D-вход триггера 118 устанавливается на 1 (фиг. 10). Первый нарастающий фронт сигнала SIG1,который поступает на тактовый вход СК триггера 118 после того, как D-вход устанавливается на 1, приводит к установлению на Q-выходе триггера 1 (фиг. 10).C -входом этого триггера и с одним из входов логического элемента И-НЕ 122, выходной сигнал которого подается на тактовый вход СК счетчика 112. Q -выход триггера 120 соединен сC -входом триггера 118. Когда Q-выход триггера 118 устанавливается на 0, логический элемент 122 принимает логический сигнал 0 на одном из входов и следовательно выходной сигнал этого логического элемента соответствует 1. Как только Q-выход триггера 118 устанавливается на 1, выход логического элемента 122 устанавливается на 0 и возникающий в результате спадающий фронт запускает отсчет первого импульса с помощью счетчика 112. Одновременно Q -выход триггера 118, который был установлен на 1, переключается на 0 и следовательно на выходе логического элемента 124 устанавливается 1. Как только нарастающий фронт выбранного тактового сигнала CLS поступает на тактовый вход СК триггера 120 (фиг. 10), Q -выход этого триггера устанавливается на 0, вследствие чего Qвыход триггера 118 устанавливается на 0. В результате, сигнал, выходящий с Q выхода триггера 118, соответствует 1 и формируется первый импульс сигнала IEX1 (фиг. 10). Таким образом, аналогично формируется шестнадцать последовательных импульсов. Появление последовательного шестнадцатого нарастающего фронта сигнала SIG1 аналогичным образом приводит к тому, что сигнал на выходе логического элемента 122 устанавливается на 0, вследствие чего активизируется отсчет последнего импульса счетчиком 112. Следовательно, выходной сигнал с Q выхода триггера 118, также устанавливается на 0. Появление шестнадцатого спадающего фронта на тактовом входе счетчика 112 приводит к 18 тому, что выход Q5 этого счетчика устанавливается на 1 и следовательно инвертированный выходной сигнал соответствует 0, благодаря чему запирается логический элемент И-НЕ 122. В результате, сигнал на выходе логического элемента 122 возвращается в 1 (фиг. 10),вследствие этого прекращается выполнение счета. C -вход триггера 114 устанавливается на 0,приводя к тому, что Q -выход триггера 114 устанавливается на 1 и следовательно D-вход триггера 118 устанавливается на 0, таким образом, запирая (блокируя) этот триггер. Когда появляется последующий нарастающий фронт выбранного тактового сигналаCLS на тактовом входе СК триггера 120, его Q выход устанавливается на 0, что приводит к установлению Q -выхода триггера 118 на 1 и формированию шестнадцатого импульса сигналаIEX1 (фиг. 10). Следующий этап состоит в определении времени t1, которое соответствует сумме по этим шестнадцати импульсам временных промежутков, прошедших в течение каждого периода сигнала SIG1 между моментом, когда появляется нарастающий фронт упомянутого сигнала, и моментом, когда появляется первый нарастающий фронт сигнала CLS, который приходит сразу после упомянутого нарастающего фронта сигнала SIG1. Этот этап состоит в определении суммарной ширины сформированных шестнадцати импульсов (фиг. 11), на фиг. 11 показано только три из этих импульсов. На фиг. 12b представлена упрощенная схема расширителя времени. Расширитель времени полезен из-за того, что импульсы сигналаIEX1 имеют узкую ширину и для таких длительностей импульсов невозможно выполнить определение требующегося времени с помощью обычных средств, таких как, например, средство для счета импульса, для которого потребовался бы тактовый генератор и счетчик очень высокой частоты. Ширина каждого из импульсов сигналаIEX1, полученная с использованием четырех тактовых сигналов, может, например, представлять единичный интервал времени приблизительно в диапазоне от 130 до 375 нc. Как показано на фиг. 12b, сигнал IEX1, характеризующийся напряжением Ve, которое может принимать значение, соответствующее логическому 0 или 1, подается на генератор G1 тока, вырабатывающий ток I1. Этот генератор соединен через один из выходов с точкой А. Конденсатор С, например, имеющий емкость 22 нФ, соединен через одну из своих обкладок с точкой А, а напряжение Uc, имеющееся на выходах конденсатора, подается на инвертирующий вход операционного усилителя АО, используемого в качестве компаратора. 19 На неинвертирующий вход этого компаратора АО подается опорное напряжение VR (например, +1,5 В). На компаратор подается напряжение Vdd(например, 3,3 В). Выход компаратора АО соединен с запускающим логическим элементом НЕ IL, выходной сигнал с которого подается на второй генератор G2 тока, который вырабатывает ток I2. На второй генератор подается напряжение Vdd, через один из своих выводов он соединен точкой А. Когда напряжение Ve равно 0 (фиг. 12 а),ток I1 равен 0, напряжение Uc между выводами конденсатора остается более высоким, чем опорное напряжение VR, выходной сигнал VAO компаратора равен нулю, выходной сигнал логического элемента НЕ IL равен 1, a ток I2 равен 0. Когда напряжение Ve равно 1 (фиг. 12 а),ток I1 равен, например, 3 мА и конденсатор С разряжается до определенной величины Uc, более низкой, чем VR, при которой величина напряжения Ve становится опять равной 0. Тогда выходное напряжение VAO устанавливается на максимальной величине (например, 2,8 В) и выходное напряжение IL устанавливается на 0, благодаря чему возможно постепенно осуществить зарядку конденсатора токомI2, величина которого примерно равна 3 мкА, до величины, более высокой, чем напряжение VR,тогда величина напряжения VAO возвращается к 0 (фиг. 12 а) и выходное напряжение IL устанавливается на 1 и I2 опять становится нулем. Учитывая, что I1te = I2T2 = CUc = const, а отношение I1/I2 может быть вычислено, оно равно, например, 1000, если I1 = 3 мА и I2 = 3 мкА. Следовательно Ts/te = 1000. Таким образом, для каждой ширины или длительности te импульса на выходе компаратора получается растянутое время Ts, которое может быть определено обычным способом, так чтобы, исходя из полученной величины, вычислить ширину te = Ts/1000. Время Ts определяется, например, сопротивлением резистора R10 в электрической цепи,показанной на фиг. 13. Схема, показанная на фиг. 13, представляет собой пример выполнения электрической цепи, выполняющей функцию вышеописанного расширителя времени. Цепь включает резистор R7, через который проходит сигнал IEX1 (фиг. 9 и 10), соединенный с точкой В, к которой, во-первых, подсоединен диод D1, последовательно с резисторомR8, и, во-вторых, также подсоединена база NPNтранзистора 130. Эмиттер транзистора NPN соединен с землей через резистор R9, а коллектор соединен с точкой С. Логический уровень 1 на сигнале IEX1 определяется потенциалом В в схеме R7, D1, R8, 001599 20 который подается на базу транзистора 130. Следовательно, ток по существу определяется формулой i = (VB - Vbe)/R9, где Vbe обозначает напряжение база-эмиттер транзистора 130, т.е. примерно 0,65 В. Конденсатор СЗ соединен через одну из своих обкладок с точкой С и с инвертирующим входом компаратора 132, запитываемого напряжением Vdd, при этом на неинвертирующий вход компаратора подается опорное напряжениеVR. Выходной сигнал подается, во-первых, на измерительный таймер, связанный с микропроцессором (на фиг. не показан), и, во-вторых, на резистор R10. Резистор R10 соединен с точкой D, которая, во-первых, соединена с диодом D2, последовательно соединенным с резистором R11, и,во-вторых, также соединена с базой транзистора 136. Эмиттер этого PNP-транзистора 136 соединен с резистором R12, а коллектор соединен с вышеупомянутой точкой С. К цепи подается напряжение Vdd. Эта цепь работает так же, как указано выше со ссылкой на фиг. 12 а и 12b. Генераторы тока G1 и G2, показанные на фиг. 12b, соответственно заменены транзисторами 130 и 136, а диод и резистор, соединенные вместе последовательно, добавлены к каждому транзистору для того, чтобы компенсировать температурный дрейф диодов эмиттер/база транзисторов. Следовательно, после осуществления растягивания времени получают время t1, соответствующее сумме длительностей шестнадцати импульсов сигнала IEX1; это время является характеристикой распространения ультразвукового сигнала, излучаемого измерительным преобразователем T1 в направлении измерительного преобразователя Т 2, расположенного вниз по потоку (фиг. 1). Примерно через 40 мс после начала излучения сигнала из преобразователя T1 генерируется сигнал R сброса (установка в исходное состояние), так чтобы инициализировать логические элементы для формирования сигналов IЕХ. Затем при возбуждении с помощью возбуждающего сигнала SE2 с частотой, равной 1 МГц, и генерируемого контроллером 24 последовательности преобразователь Т 2 излучает ультразвуковой сигнал в направлении преобразователя T1. Переключающий блок, управляемый микропроцессором, производит переключение так,чтобы ключ 44 был открыт, а ключ 46 - закрыт. Преобразователь T1 принимает ультразвуковой сигнал, который распространялся снизу вверх по потоку примерно в течение 90 мс от момента начала излучения, и этот сигнал подвергается предварительному преобразованию с помощью инвертора 48 для получения сигналаSIG2, который имеет форму, указанную по фиг. 5 а. Блок, описанный со ссылкой на фиг. 6, остается в активизированном состоянии, в котором он был при выборе тактового сигнала CLS,и, таким образом, этот блок формирует на выходе сигнал CLS. Сигнал SIG2 синхронизирован с сигналом С 4 М, так чтобы генерировать сигнал SIG2s. Сигнал SIG2 подается на тактовый вход СК триггера 118 (фиг. 9), а выбранный тактовый сигнал CLS подается на тактовый вход СК триггеров 110 и 120. Часть сигнала SIG2 выбирается с помощью сигнала ERES, который подается наD-вход триггера 110. Блок, показанный на фиг. 9, работает аналогичным образом, как было описано со ссылкой на формирование сигналаIEX1, и, сигнал IEX2 генерируется следовательно таким же образом. Сигналы IEX1 и IЕХ 2 показаны на фиг. 14. Они показаны один над другим для удобства, но понятно, что они не появляются одновременно. Затем сигнал IЕХ 2 обрабатывается с помощью схемы растягивания времени, показанной на фиг. 13, аналогично тому, как было описано выше со ссылкой на эту фиг. Следовательно, время t2, характеризующее распространение ультразвукового сигнала, излучаемого преобразователем Т 2 в направлении преобразователя T1, определяется как описано выше при определении времени t1. Затем вычисляется разность между этими временами t2 - t1 с помощью микропроцессора, а затем вычисляется величина расхода текучей среды Q, которая пропорциональна этой разности, из следующей формулы Q = K(t2 - t1)/C, где К - член, который учитывает геометрию измерителя, а С - корректирующий член, связанный со скоростью распространения звука в воде. Расход Q может быть записан в виде Q = 2LS (t2 - t1)/(t1 + t2)2 для геометрии, показанной на фиг. 1, где L и S - длина трубки и площадь поперечного сечения трубки соответственно. Если L = 10 см, S = 1 см 2 и t1 + t2 = 160 мкс,то Q = 1406 л/ч. Преимущество изобретения состоит в том,что сигнал CLS является временным началом отсчета времени, которое используется для определения времен t1 и t2 в качестве промежуточного начала отсчета. Это начало отсчета затем"удаляется", когда определяется разность t1 - t2; эта разность дает требующуюся основу для измерения. В этом способе не требуется, чтобы для определения времени распространения сигнала была восстановлена фаза упомянутого сигнала,что с точки зрения энергетических затрат является менее дорогостоящим. Кроме того, этот способ более гибок, чем известные используемые способы, поскольку создается начало отсчета времени, и поэтому 22 нет необходимости учитывать сигнал излучения. Предложенный способ надежен, поскольку он осуществляется в цифровом режиме, что также обеспечивает очень высокую точность. Для излучения с частотой 1 МГц время распространения ультразвукового сигнала приблизительно в диапазоне от 70 до 80 мс, а поворот фазы излучаемого сигнала изменяется в диапазоне от 140 до 160. Если, например, время распространения сверху вниз по потоку равно 70 мкс, что соответствует повороту фазы сигнала на 140, тогда время распространения (сигнала) снизу-вверх по потоку может быть равно 70 мкс + 500 нc, а соответствующий поворот фазы равен 140 +для максимального расхода воды. При измерении расхода воды в быту максимальный расход равен, например, 2 м 3/ч для трубки 12 диаметром 10 мм. Это означает, что в этом случае разность между растянутыми временами t2 - t1 равна 500 нс, что соответствует смещению фазы на . Четыре тактовых сигнала CKi, таких как описаны выше, позволяют определить разность между временами t2 - t1, равную 500 нc, с минимальными энергозатратами. Если фазовая разность больше, чем , то целесообразно увеличить число тактовых сигналов. Число тактовых сигналов СКi можно увеличить, так чтобы увеличился динамический диапазон измерения величины расхода, но при этом потребляемая энергия будет выше. Модифицируя частоту излучения ультразвуковых сигналов, можно либо увеличить точность измерения и следовательно уменьшить динамический диапазон измерителя (увеличенная частота), либо увеличить динамический диапазон измерителя, но при этом будет уменьшена точность измерения (уменьшенная частота). Ниже описан второй вариант осуществления изобретения, который показан на фиг. 15. Как показано на фиг. 15, измерительное устройство содержит средство 200 для формирования восьми тактовых сигналов СКi, где i = от 1 до 4. На фиг. 16 показаны формы сформированных сигналов CKi. Это средство включает кварцевый генератор 202 частоты, равной 8 МГц. С этого генератора тактовые сигналы подаются на тактовые входы СК четырех D-триггеров 204, 206, 208,210, образующих делитель.Q -выход триггера 210 соединен с Dвходом триггера 204, а Q-выходы триггеров 204,206 и 208 соединены с D-входами соответствующих триггеров 205, 208 и 210. Предположим, что сигнал СК 4 соответствует уровню 0, тогда, если "приходит" нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 23 МГц, тактовый сигнал CKi, формируемый на Qвыходе триггера 204, устанавливается на уровне 1 и D-вход триггера 206 следовательно также принимает значение 1. Поэтому тактовый сигнал CK5, формируемый на Q -выходе триггера 204, устанавливается на 0. На последующем нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 8 МГц тактовый сигнал СК 2, формируемый на Q-выходе триггера 206, устанавливается на 1. Следовательно, тактовый сигнал CK6,формируемый на Q -выходе триггера 206, устанавливается на 0. Следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц приводит к тому, что тактовый сигнал СК 3, формируемый на Qвыходе триггера 208, устанавливается на 1, а тактовый сигнал СК 7, формируемый на Q выходе упомянутого триггера, устанавливается на 0. Следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц приводит к тому, что тактовый сигнал СК 4, формируемый на Qвыходе триггера 210, устанавливается на 1, что вызывает установление тактового сигнала CK8,формируемого на Q -выходе упомянутого триггера, на уровне 0 и следовательно на D-входе триггера 204 также устанавливается 0. На следующем нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 8 МГц тактовый сигнал CK1 возвращается в 0, а сигнал СК 2 устанавливается на 1 и следовательно D-вход триггера 206 также устанавливается на 0. Когда приходит следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц, тактовый сигнал СК 2, формируемый на Q-выходе триггера 206, устанавливается на 0, а сигналCK6 следовательно устанавливается на 1. Когда появляется другой нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц, тактовый сигнал СК 3, формируемый триггером 208,устанавливается на 0, а тактовый сигнал СК 7 следовательно устанавливается на 1. Следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц приводит к тому, что тактовый сигнал СК 4 устанавливается на 0, а тактовый сигнал CK8 устанавливается на 1,вследствие чего D-вход триггера 204 устанавливается на 1. На другом нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 8 МГц тактовый сигнал CK1 устанавливается на 1, а тактовый сигнал CK5 следовательно устанавливается на 0. Последующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц приводит к тому, что тактовый сигнал СК 2 устанавливается на 1, и следовательно это приводит к установлению тактового сигнала CK6 на 0. 24 Следующий нарастающий фронт тактового сигнала с частотой 8 МГц приводит к установлению тактового сигнала СК 3 на 1, a тактовый сигнал СК 7 устанавливается на 0. На последующем нарастающем фронте тактового сигнала с частотой 8 МГц тактовый сигнал СК 4 устанавливается на 1, а тактовый сигнал CK8 устанавливается на 0, вследствие чего D-вход триггера 204 устанавливается на 0. Таким образом, сформированы восемь тактовых сигналов CK1, СК 2, СК 3, СК 4, CK5, CK6,CK7 и СК 8. Эти сигналы имеют ту же частоту, что и сигналы SE1 и SЕ 2 возбуждения, предназначенные для возбуждения преобразователей (1 МГц); эти сигналы возбуждения формируются,например, на основе тактового сигнала CK1. Сигналы взаимно смещены по фазе на /4 и они характеризуются постоянным соотношением между их фазами и фазами сигналов возбуждения преобразователей. Кроме того, эти сигналы имеют переходные участки между уровнем логического 0 и уровнем логической 1. Как показано на фиг. 3, сигнал ERS "синхронизации" генерируется декодером 28 контроллера 26 последовательности и его форма показана на фиг. 5 и 5 а. Его логическая величина равна 0, а через временной промежуток, равный 95 мс, его величина устанавливается на 1, когда принимаемый сигнал находится в своей центральной части,которая меньше искажена, чем начало или конец упомянутого принимаемого сигнала. Этот сигнал запускает начало стадии, на которой выбирается тактовый сигнал СКi. Обратимся к фиг. 15, сигнал ERS подается на D-вход D-триггера 212. Этот триггер способен генерировать на Q-выходе сигнал ERSS,который соответствует сигналу ERS, синхронизованному с тактовым сигналом CK1, который подается на тактовый вход СК триггера 212. Сигнал CK1 выбран произвольно. Сигнал ERE генерируется декодером 28 контроллера 26 последовательности (фиг. 3) и его форма показана на фиг. 5b. Его логическая величина равна 0, а через 2 мс после того, как сигнал ERS устанавливается на 1 его величина также становится 1. Этот сигнал запускает начало стадии измерения. Обратимся к фиг. 15, сигнал ERE подается на D-вход D-триггера 214, C (чистый)-вход которого соединен с сигналом R , который устанавливает его в исходное состояние в начале измерения.Q-выход триггера 60 соединен с одним из входов логического элемента 216 типа ИЛИ-НЕ,на другой вход подается сигнал ERSS . Выход этого логического элемента 216 соединен с инвертором 218, выход которого соединен с одним из входов логического элемента 25 220 типа ИЛИ-НЕ, а на другой вход подается тактовый сигнал с частотой 8 МГц. Сигнал С 8 М с частотой, равной 8 МГц,формируется на выходе этого логического элемента 220. Сигнал С 8 М подается на тактовый вход СК триггера 214. Сигнал С 8 М запускается сигналом ERSS , переходящим на уровень 0, и подавляется, когда появляется сигнал ERE, синхронизованный с С 8 М.ERES, который соответствует сигналу ERE,синхронизованному с сигналом С 8 М. Этот сигнал предназначен для измерительного блока. Синхронизованный сигнал ERSS подается на C -вход D-триггера 222. Сигнал SIG (SIG1 или SIG2) подается на тактовый вход СК этого триггера, D-вход которого устанавливается на 1.D-триггера 224. Сигнал С 8 М подается на тактовый вход СК триггера 224, а C -вход соединен с сигналом RG , цель которого заключается в установлении триггера в исходное состояние в начале полного измерительного цикла. Когда сигнал ERSS на Q-выходе триггера 212 устанавливается на 1, первый нарастающий фронт предварительно обработанного (сформированного) сигнала SIG1 (или SIG2) приводит к установлению на Q-выходе триггера 222 1,вследствие чего на первом нарастающем фронте сигнала С 8 М Q-выход триггера 224 устанавливается на 1. Полученный в результате сигнал SIG1s соответствует сигналу SIG1, синхронизованному с сигналом С 8 М. Сигнал ERSS также подается на D-вход Dтриггера 225. На C -вход триггера 225 поступает вышеупомянутый сигнал RG . Общий сигналSIG1s также подается на один из входов логического элемента 226 типа И-НЕ, а его выходной сигнал направляется в инвертор 227, который отправляет инвертированный сигнал на Dвходы восьми D-триггеров 228, 230, 232, 234,236, 238, 240, 242.C -вход каждого триггера соединен с Qвыходом триггера 225. Когда сигнал ERSS соответствует 1, тогда первый нарастающий фронт сигнала SIG1s запускает триггер 225 и приводит к установлению на Q-выходе 1. Первый нарастающий фронт SIG1s, который появляется после того, как ERSS устанавливается на 1, разблокирует C -входы восьми триггеров 228-242. На восемь других D-триггеров 244, 246,248, 250, 252, 254, 256, 258, на их тактовые входы СК, подаются сигналы с Q-выходов соответствующих триггеров 228-242.D-входы триггеров 244-258 постоянно установлены на 1, a их C -входы соединены с общим сигналом RG установки в исходное состояние.Q -выходы триггеров 244-258 соединены с соответствующими логическими элементами из восьми логических элементов 260, 262, 264, 266,268, 270, 272 и 274 типа И-НЕ, а на другие входы этих логических элементов подаются соответствующие тактовые сигналы CK1-CK8. Выходы логических элементов 260-274 соединены с соответствующими восемью входами логического элемента 276 типа И-НЕ.Q -выходы триггеров 244-258 соединены с соответствующими входами из пяти входов логического элемента 278 И-НЕ, выход которого инвертирован с помощью логического инвертора (элемента типа НЕ) 280, а затем подан на второй вход логического элемента 226. Каждый раз, когда нарастающий фронт сигнала SIG1s идентифицируется с помощью восьми триггеров 228-242, они (триггеры) активизируются и принимают на тактовых входах СК соответствующий один из тактовых сигналов CK1-CK8. Общий сигнал RS устанавливается на 1(установка в исходное состояние в начале измерения), триггеры 244-258 переходят в активное состояние и следовательно они реагируют на сигналы с Q-выходов триггеров 228-242. Первый переходный участок или нарастающий фронт первого тактового сигнала, который приходит сразу же после появления нарастающего фронта сигнала SIG1s, "запускает" Qвыход триггера, принимающего интересующий тактовый сигнал. Например, если CK5 является выбранным тактовым сигналом, поскольку он наиболее близок по времени к SIG1s, этот сигнал, выбранный триггером 236, приводит к тому, что Q-выход этого триггера устанавливается на 1, вследствие чего также происходит установление Q-выхода соответствующего триггера 252 на 1.Q-выходы других триггеров 228-234 и 238242 всегда установлены на 0. Затем Q-выход триггера 252 устанавливается на 0 и следовательно приводит к переключению выходного сигнала логического элемента 278 на 1. Инвертированный сигнал, поступающий на второй вход логического элемента 226,тогда устанавливается на 0, который блокирует логический элемент и приводит к переключению на 0 общего выходного сигнала этого логического элемента и межсоединительных Dвходов триггеров 228-242. В этом случае триггеры 228-242 становятся нечувствительными к тактовым сигнала CKi иQ-выходы триггеров остаются на 0. Это позволяет помешать тому, чтобы были выбраны другие тактовые сигналы, и в этом случае выбранный тактовый сигнал СК 5 запоминается. Поскольку Q-выход триггера 252 устанавливается на 1, сигнал СК 5 разблокируется логическим элементом 268 и подается на один из 27 четырех входов логического элемента 276. Другие входы этого логического элемента 276 установлены на 1, поскольку Q-выходы триггеров 244-250 и 254-258 находятся в состоянии 0, и поэтому на выход логического элемента 276"проходит" сигнал СК 5, который ниже называется CLS. Сигнал CLS соответствует тактовому сигналу, выбранному вышеописанной схемой. Поскольку сигнал SIG1 синхронизован сигналом С 8 М, поэтому можно воспрепятствовать одновременному появлению фронтов сигналов SIG1 и CLS. Все, что было изложено в описании со ссылкой на фиг. 9-14, остается применимым и для вышеописанного второго варианта осуществления изобретения. В качестве примера, когда используется четыре тактовых сигнала СКi с частотой 4 МГц и когда сигнал SIG1 синхронизован с сигналом С 4 М с помощью триггера 70, тогда сигналыCK1, СК 3, С 4 М, SIG1, SIG1s и IEX1 могут иметь,например, формы, показанные на фиг. 17. Таким образом, когда требуется измерить ширину импульса, образованного между нарастающим фронтом сигнала SIG1 и первым нарастающим фронтом тактового сигнала CKi, который возникает сразу же после появления сигнала SIG1 (т.е. СК 3 в выбранном примере), можно заметить, что ширина импульса (при возбуждении волны вниз по потоку) по времени может быть разделена на две части: случайная первая часть с длительностью 1, которая обусловлена тем, что сигнал SIG1 синхронизован с сигналом С 4 М, длительность 1 лежит в диапазоне от 0 до 250 нc в зависимости от относительного расположения двух сигналов - SIG1 и С 4 М, и постоянная вторая часть с длительностью 2, которая соответствует одному полупериоду сигнала С 4 М, т.е. 125 нc. Следовательно, ширина импульса по времени составляет не больше 375 нc. Когда требуется измерить ширину импульса, образованного между нарастающим фронтом сигнала SlG2 и первым нарастающим фронтом выбранного тактового сигнала СК 3 (при возбуждении волны вверх по потоку), ширина импульса по времени в случае максимальной ширины равна 1 мкс - , т.е. примерно 970 нc, где 1 мс представляет период сигнала с частотой 1 МГц а- "предохранительный" член, который гарантирует правильную работу триггеров 118 и 120, показанных на фиг. 9. В результате, вычисляя разность между длительностями этих двух рассмотренных выше импульсов, получаем максимальную величину 595 нc. Если использовать восемь тактовых сигналов CKi с частотой 8 МГц, то ширина по времени импульса, полученного для возбуждения ультразвуковой волны вверх по потоку, также представляет собой сумму двух членов 1 и 2,но 1 тогда находится в диапазоне от 0 не до 125 28 нc (поскольку осуществляется синхронизация с сигналом С 8 М), а 1 равно 62,5 нc (соответствует одному полупериоду сигнала С 8 М), вследствие чего максимальная величина для временной ширины импульса составляет 187,5 нc. Длительность импульса, полученная для возбуждения ультразвуковой волны вниз по потоку, остается неизменной (970 нc), а максимальная разность между этими двумя членами составляет тогда 782,5 нc. Это соответствует увеличению динамического диапазона измерительного устройства в 1,3 (= 782,5/595). Таким образом, например, если диапазон величины расхода, который может измеряться устройством с четырьмя тактовыми сигналами,охватывает от 0 до 1500 л/ч, тогда измерительное устройство с восемью тактовыми сигналами позволяет перекрывать диапазон значений, простирающихся до 1950 л/ч. Следует заметить, что для увеличения динамического диапазона измерительного устройства, используя, по меньшей мере, четыре тактовых сигнала, можно заменить логическую задержку, соответствующую времени 2, на значительно более короткую задержку, которая все еще будет совместима с технологией используемой логической схемы. Например, это время может быть получено с помощью каскада инверторов или с помощью RC-цепи с последующей схемой запуска. Благодаря предложенному изобретению,для получения разрешения 50 пс достаточно выполнить усреднение по пяти циклам (один цикл соответствует возбуждению ультразвуковой волны вниз по потоку и вверх по потоку). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ измерения расхода текучей среды, включающий формирование двух ультразвуковых сигналов для распространения их последовательно в противоположных направлениях между двумя ультразвуковыми преобразователями, пространственно разнесенными друг от друга в направлении потока текучей среды, при этом каждый преобразователь принимает соответствующий ультразвуковой сигнал SIG1, SIG2,отличающийся тем, что включает в себя формирование n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 доn, а n4, имеющих переходные участки, и смещенных относительно друг друга по фазе на 2/n, находящихся в неизменяющемся соотношении с сигналом возбуждения, возбуждающим преобразователи, и имеющих такую же частоту,что и упомянутый сигнал возбуждения; выбор характерной части периода первого принимаемого сигнала SIG1, принимаемого в первом направлении распространения сигналов; выбор первого переходного участка тактового сигнала,который возникает сразу после появления упомянутой характерной части; запоминание такто 29 вого сигнала, названного CLS; определение времени t1, соответствующего сумме, по целому числу m последовательных периодов, временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS, идентифицирование такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2, принимаемого в противоположном направлении распространения; определение времени t2, соответствующего сумме временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS; определение разности t2-t1 и вычисление, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна t2-t1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, чтоm1, a период, на котором выбирается характерная часть, соответствует первому из m последовательных периодов первого принимаемого сигнала SIG1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, чтоm1, а период, на котором выбирается характерная часть, предшествует m последовательным периодам первого принимаемого сигнала SIG1. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает предварительное преобразование принимаемых сигналов SIG1 и SIG2 в прямоугольные импульсы. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что характерные части периодов принимаемых сигналов соответствуют нарастающему фронту каждого импульса. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что характерные части принимаемых сигналов соответствуют спадающему фронту каждого импульса. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что тактовый сигнал CKi имеет форму прямоугольных импульсов. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый переходный участок тактового сигналаCLS представляет собой нарастающий фронт. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый переходный участок тактового сигналаCLS представляет собой спадающий фронт. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что включает получение соответствующих разностей SIG1-CLS и SIG2-CLS между сигналами для получения соответствующих сигналов IEX1 и IЕХ 2, позволяющих определить соответствующие времена t1 и t2. 12. Способ по пп.5, 8 и 11, отличающийся тем, что сигналы IEX1 и IЕХ 2 имеют форму прямоугольных импульсов и способ включает 30 растяжение суммарной длительности всех импульсов для определения соответствующих времен t1 и t2. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что тактовый сигнал CKi совпадает по фазе с сигналом возбуждения, обеспечивающим возбуждение преобразователей. 14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что включает формирование четырех тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до 4. 15. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что включает формирование восьми тактовых сигналов CKi, где i = от 1 до 8. 16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что включает формирование для каждого принимаемого сигнала сигнала SIGs,который смещен по фазе относительно тактового сигнала CKi. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что сигнал SIGs смещен по фазе на /n относительно таковых сигналов CKi. 18. Устройство для измерения расхода текучей среды, содержащее, по меньшей мере, два ультразвуковых преобразователя (T1, Т 2), пространственно разнесенных в направлении потока текучей среды,соединенное с преобразователями средство для формирования сигнала возбуждения для возбуждения преобразователей,соединенное с преобразователями средство для приема двух ультразвуковых сигналов SIG1 и SIG2, излучаемых последовательно, соответственно упомянутыми преобразователями в противоположных направлениях,отличающееся тем, что дополнительно содержит средство (52, 54, 56; 202-210) для формирования n тактовых сигналов CKi, где i = от 1 доn, а n 4, причем сигналы включают в себя переходные участки, смещены относительно друг друга по фазе на 2/n, находятся в не изменяющемся со временем соотношении с сигналом возбуждения, возбуждающим преобразователи,и имеют такую же частоту, что и упомянутый сигнал возбуждения,соединенное со средством для формирования m тактовых импульсов CKi и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство(76, 78, 80, 82; 228-242) для идентифицирования характерной части периода первого принимаемого сигнала SIG1 и для отбора первого переходного участка тактового сигнала СКi, который возникает сразу после появления упомянутой характерной части,соединенное со средством для идентифицирования и отбора средство (84, 86, 88, 90; 244258) для запоминания этого тактового сигнала,названного CLS,соединенное со средством для запоминания тактового сигнала и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство для 31 определения времени t1, соответствующего сумме, по целому числу m последовательных периодов, временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG1, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS, соединенное со средством для формирования n тактовых сигналов CKi и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство (76, 78, 80,82; 228-242) для идентифицирования такой же характерной части на m последовательных периодах второго принимаемого сигнала SIG2,соединенное со средством для запоминания тактового сигнала и средством для приема двух ультразвуковых сигналов средство для определения времени t2, соответствующего сумме временных промежутков между моментом, когда появляется характерная часть каждого из m периодов сигнала SIG2, и моментом, когда появляется первый переходный участок последующего сигнала CLS, и соединенное со средствами для определения времени t1 и t2 соответственно средство для получения разности t2-t1 и для вычисления, исходя из нее, величины расхода Q текучей среды, которая пропорциональна t2-t1. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем,что m=1. 20. Устройство по любому из пп.18-19, отличающееся тем, что средство для формирования тактовых сигналов СКi содержит кварцевый генератор (52, 502) с n/2 D-триггерами (54, 56; 204; 206, 208, 210), образующими делитель и,таким образом, обеспечивающими получение сигналов CKi, которые смещены по фазе относительно друг друга на 2/n. 21. Устройство по любому из пп.18-20, отличающееся тем, что средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала содержит n D-триггеров (76, 78, 80, 82; 228-242) отбора, причем D-вход каждого из триггеров соединен с общим принимаемым сигналом SIG1 или SIG2, при этом тактовый вход СK каждого из триггеров, принимающих соответствующий тактовый сигнал CKi, который отличается для каждого из этих триггеров, позволяет активизировать триггеры с помощью входов сигнала сброса RAZ таким образом, чтобы, когда входы сигнала сброса RAZ триггеров установлены на 1 32 и общий сигнал 1, тогда упомянутые триггеры реагируют на сигналы CKi. 22. Устройство по любому из пп.18-20, отличающееся тем, что средство для отбора первого переходного участка тактового сигнала содержит n логических элементов (101, 103, 105,107), каждый из которых принимает общий принимаемый сигнал SIG1 или SIG2 через соответствующий вход, и n моностабильных схем(106, 108, 109, 111), на каждую из которых подаются различные тактовые сигналы CKi, а выходной сигнал передается на другой вход соответствующего одного из n логических элементов (101, 103, 105, 107). 23. Устройство по п.21 или 22, отличающееся тем, что средство для запоминания тактового сигнала CLS содержит, во-первых, n запоминающих D-триггеров (84, 86, 88, 90; 244-258),каждый из которых принимает на тактовый вход СK сигнал с Q-выхода соответствующего триггера (76, 78, 80, 82; 228-242) отбора и, вовторых, логический элемент (278) И-НЕ, имеющий n входов, каждый из которых соединен с Qвыходом соответствующего запоминающего триггера, причем D-вход каждого запоминающего триггера постоянно установлен на 1, а первый сигнал, принимаемый на тактовый вход СK одного из триггеров (84, 86, 88, 90; 244-258) активизирует его функцию запоминания, приводя к тому, что Q-выход упомянутого триггера устанавливается на 1, а его Q-выход устанавливается на 0, вследствие чего активизируется блокирующая цепь (102, 104, 74; 278, 280, 226),обеспечивающая блокировку общего принимаемого сигнала SIG1 или SIG2. 24. Устройство по п.23, отличающееся тем,что каждый из n логических элементов И-НЕ(92, 94, 96, 98; 260-274) принимает тактовый сигнал CKi и сигнал с Q-выхода соответствующего запоминающего триггера (84, 86, 88, 90; 244-258) на соответствующие входы, при этом выход каждого из логических элементов соединен с соответствующим входом логического элемента И-НЕ (100; 276), имеющего n входов,причем один из n логических элементов (92, 94,96, 98; 260-274) разблокирует соответствующий ему тактовый сигнал СКi, когда активизируется функция запоминания соответствующего запоминающего триггера.
МПК / Метки
МПК: G01F 1/66
Метки: текучей, измерения, устройство, среды, способ, расхода
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/19-1599-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-rashoda-tekuchejj-sredy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для измерения расхода текучей среды</a>
Предыдущий патент: Переносимая защищенная система осуществления транзакций для программируемых устройств с микропроцессорами
Следующий патент: Нафтильные соединения, промежуточные соединения для их получения, применение нафтильных соединений, способ снижения холестерина
Случайный патент: Способ полимеризации олефинов