Газовий лічильник

Корисна модель відноситься до галузі метрології, а саме до витратовимірювальної техніки і може бути використана для приведення виміряного об'єму використовуємого газу до стандартних умов. Відомий газовий лічильник [1], який містить канал для проходу через нього потоку газу вздовж першого датчика і камеру, яка розташована так, щоб в неї поступав і містився по суті нерухомий газ з вказаного каналу, і в якій розташований другий датчик. Основні недоліки такого пристрою є невисока точність врахування якості газу та відсутність дистанційного контролю його споживання m споживачами. Відомий ультразвуковий витратомір-лічильник газу [2], який містить мірну ділянку трубопроводу з двома ультразвуковими перетворювачами. Основні недоліки такого пристрою є велика складність обладнання для вимірювання кількості споживання газу з урахуванням його якості та відсутність дистанційного контролю споживання газу m. В основу корисної моделі газового лічильника поставлена задача підвищити точність врахування якості газу на величину його споживання, спростити складність обладнання та забезпечити дистанційний контроль споживання газу m споживачами. Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що газовий лічильник містить канал для проходу через нього потоку газу вздовж першого датчика і камеру, яка розташована так, щоб в неї поступав і містився по суті нерухомий газ з вказаного каналу, і в якій розташований другий датчик, крім того є таймер, лічильник імпульсів, тригер, та блок визначення типу газового середовища за допомогою ультразвуку, згідно з корисною моделлю перший датчик виконаний як вимірювач швидкості переміщення газу вздовж каналу, а другий датчик виконаний як аналізатор якості газу за допомогою ультразвуку. Згідно з корисною моделлю перший датчик містить трубку Прандля для вимірювання динамічного тиску в газовому каналі, n світлодіодів та n фотодіодів, паралельний регістр, перший та другий мікропроцесор, перший та другий індикатор та комутатор лінії зв'язку, причому канали передачі світла від світлодіодів на відповідні фотодіоди світлоізольовані між собою, виходи фотодіодів відповідно підключені до входів паралельного регістра, виходи якого відповідно з'єднані з першим n-канальним входом першого мікропроцесора, другий вихід якого підключений до входу першого індикатора, перший вихід та п'ятий вхід першого мікропроцесора відповідно з'єднані через і-й вхід та і-й вихід комутатора лінії зв'язку з першим входом та першим виходом другого мікропроцесора, розташованого на відстані, другий вихід якого відповідно з'єднаний зі входом другого індикатора, комутатор лінії зв'язку, другий мікропроцесор та другий індикатор визначають пристрій дистанційного передавання даних вимірювання. Згідно з корисною моделлю другий датчик (вимірювач якості газу) містить перший та другий генератори імпульсів, випромінювач та приймач ультразвукових імпульсів, логічну схему збігу, вимірювач температури, причому вихід першого генератора імпульсів підключений до входу включення тригера та випромінювача ультразвукових імпульсів, вихід якого через газове середовище з'єднаний зі входом приймача ультразвукових імпульсів, вихід якого підключений до входу виключення тригера, вихід якого з'єднаний з першим входом логічної схеми збігу, до другого входу якої підключений вихід другого генератора імпульсів, вихід логічної схеми збігу з'єднаний з лічильним входом двійкового лічильника імпульсів, цифровий вихід якого підключений до другого входу першого мікропроцесора, до третього та четвертого входів якого відповідно підключені виходи вимірювача температури та таймера. На Фіг.1 зображена загальна структурна схема газового лічильника, на Фіг.2 показана імпульсна діаграма визначення якості газу за допомогою ультразвуку, на Фіг.3 зображена діаграма визначення динамічного тиску у газовому каналі у відповідності до кількості включених фотодіодів. Як показано на Фіг.1 газовий лічильник містить канал 1 для проходу через нього визначаємої кількості газу вздовж першого датчика, запропонованого у вигляді трубки Прандля 10, перший датчик містить паралельний регістр 13, таймер 16, n світло діодів 11 та n фотодіодів 12, які відповідно оптично сполучені між собою через світлоізольовані канали. Крім того відповідно до корисної моделі газовий лічильник містить також перший 14 та другий 19 мікропроцесори, перший 17 та другий 20 індикатори, комутатор 18 лінії зв'язку. Виходи фотодіодів 12 підключені до входів паралельного регістра 13, виходи якого з'єднані з першим n-канальним входом першого 14 мікропроцесора. Відповідно до корисної моделі газовий лічильник містить також камеру 2, яка розташована так, щоб в неї поступав і містився по суті нерухомий газ з вказаного каналу 1, в камері 2 розташований 2-й датчик, який містить ультразвуковий випромінювач 3 та приймач 4, які розташовані відповідно в газовому середовищі на відстані L, крім того другий датчик містить перший 5 та другий 6 генератори імпульсів, тригер 7, логічну схему 8 збігу, двійковий лічильник 9 та вимірювач 15 температури, причому вихід першого генератора 5 імпульсів відповідно підключений до ваходу включення тригера 7 та до входу запуску ультразвукового випромінювача 3, який через газове середовище відповідно з'єднаний з ультразвуковим приймачем 4, вихід якого підключений до входу виключення тригера 7, вихід Q включеного стану тригера 7 відповідно з'єднаний з першим входом логічної схеми 8 збігу, до другого входу якої підключений вихід другого генератора 6 імпульсів, вихід схеми 8 збігу підключений до лічильного входу двійкового лічильника 9, цифровий вихід якого з'єднаний з другим входом першого 14 мікропроцесора, до третього та четвертого входів якого відповідно підключені виходи вимірювача 15 температури та таймера 16. Другий вихід першого 14 мікропроцесора з'єднаний зі входом першого індикатора 17, а перший вихід та 5-й вхід першого 14 мікропроцесора відповідно через і-й вхід та і-й вихід комутатора 18 лінії зв'язку відповідно з'єднані з першим входом та першим виходом другого 19 мікропроцесора, другий вихід якого підключений до входу другого 20 індикатора. Газовий лічильник відповідно корисній моделі працює таким чином. Імпульс з першого генератора 5 імпульсів включає тригер 7 та запускає ультразвуковий випромінювач 3, ультразвуковий імпульс з якого через визначений термін, який залежить від хімічного складу газового середовища та від відстані L, поступає на ультразвуковий приймач 4 і виключає тригер 7, термін включення тригера 7 визначає термін включення логічної схеми 8 збігу, на яку подаються імпульси високої частоти з другого генератора 6 імпульсів, частота яких значно перевищує частоту імпульсів з першого імпульсного генератора 5. Як показано на імпульсній діаграмі (Фіг.2) час tз затримки прийнятого ультразвукового імпульса відповідно до випроміненого визначається числом імпульсів з другого імпульсного генератора 6, яке проходить через логічну схему 8 збігу на лічильний вхід двійкового лічильника 9 і з його цифрового виходу подається через другий вхід на перший мікропроцесор 14, на третій і четвертий вхід якого відповідно подаються цифрові значення температури та поточного часу з вимірювача 15 температури та таймера 16. Число k включених фотодіодів 12, яке помножене на величину DІ відстані між фотодіодами, визначає величину динамічного тиску Dр переміщуємого по каналу 1 споживаємого газу, тобто: (1) Dp=k. Dl, Число включених фотодіодів через паралельний регістр 13 подається на перший вхід першого мікропроцесора 14. На діаграмі (Фіг.3) показано число включених фотодіодів 12 відносно до числа включених світлодіодів 11. Динамічний тиск Dр визначаємий формулою (1) характеризує швидкість v переміщення споживаємого газу і завжди меньше [3] повного тиску рп, який складається із статичного рс та динамічного Dр тиску відповідно до формули: (2) рп= рc+Dp, Динамічний тиск Dр залежить від швидкості переміщення газу [3], тобто: r Dp = V 2 , (3) 2 де r - густина газу. Із формули (3) можна визначити швидкість V переміщення споживаємого газу: 2Dp , (4) r Кількість N споживаємого газу за визначений термін t, виміряний таймером 16, легко визначається відповідно до формули: (5) N = p × R2 × V × t , V= де R - радіус газового каналу 1 (Фіг.1). На кількість N споживаємого газу впливає якість газу, яку можна визначити за допомогою ультразвуку. Відомо [3], що швидкість Vуз переміщення ультразвуку в газовому середовищі визначається за формулою: (6) Vуз = c × Rг × T0 , де Т0 - температура в градусах Кельвіна, яка вимірюється за допомогою вимірювача 15; c - показник адіабати; Дж Rг - газова постійна яка вимірюється . кг × К 0 Параметри c та Rг детерміновано визначають хімічний склад контролюємої речовини [3]. Час tз затримки прийнятого ультразвукового імпульсу відносно посланого можна визначити за формулою: L , tз = (7) Vуз де L - відстань між випромінювачем 3 та приймачем 4 ультразвуку, які розташовані у газовій камері 2 та запускаються імпульсним генератором 5. Час tз затримки можна виміряти відповідно до формули: Тз=nc.Тi, (8) де nc - число імпульсів з другого імпульсного генератора 6, яке поступило за час затримки tз на лічильник 9 через логічну схему 8 збігу, яка включається за допомогою тригера 7; Тi - тривалість періоду імпульсів генератора 6, яке визначається за формулою: l Ti = , (9) f де f - частота імпульсів з другого генератора 6. Таким чином, швидкість Vуз ультразвуку можна визначити за формулою: L , Vуз = (10) nc Ti З урахуванням формул (6), (7), (8) та (10) можна записати: L2 , c × Rг = (11) nc 2 T2T0 i Обчислене відповідно до формули (11) значення c × Rг в мікропроцесорі 14 порівнюється з еталонним значенням ce × Rг e для даного типу газу. При цьому коефіцієнт Кя якості газу визначається відповідно до формули: c × Rг , Кя = (12) c e × Rгe Визначений коефіцієнт Кя може бути як меньше так і більше 1. Якщо має місце співвідношення 0