1 Анализ ультразвуковых расходомеров

.1 Кустовая насосная станция как объект автоматизации

Кустовые насосные станции (КНС) предназначены для закачки очищенной воды в продуктивные пласты. Число КНС, их расположение на местности (месторождении), а также мощность устанавливаемых в них агрегатов определяют на основе проекта разработки месторождения и технико-экономических расчетов. Во избежание больших гидравлических потерь в водоводах при закачке воды в пласт, а также уменьшения возможности попадания в призабойную зону пласта взвешенных механических примесей в виде продуктов коррозии КНС размещают вблизи нагнетательных скважин.

В связи с увеличением давления закачки возникла необходимость в реконструкции большинства КНС и переносе их за контур нефтеносности. Все это потребовало новых технических решений и, в частности, создания блочных кустовых насосных станций (БКНС). В зависимости от числа установленных агрегатов БКНС могут обеспечить подачу воды 3600, 7200, 10800 м³ в cутки.

В состав БКНС (рисунок 1.1) входят следующие технологические объекты: насосная, состоящая из насосных и аппаратурных блоков; камера переключается из одного или двух блоков напорного коллектора (гребенки); распределительное устройство РУ-6.

Принцип действия БКНС следующий. Из магистрального водовода 1 вода поступает в приемный коллектор 2, откуда попадает в центробежные насосы 4, приводимые в движение электродвигателями 5. Пройдя насосы и дистанционно управляемые задвижки 3, вода попадает в высоконапорный коллектор-распределитель 7, где давление доходит до 9,5-19 МПа. Из этого коллектора через задвижки 8 и 9 и расходомеры 6 вода направляется в нагнетательные скважины.

Рисунок 1.1 - Схема кустовой насосной станции

- магистральный водовод; 2 - приемный коллектор; 3 - дистанционно управляемые задвижки; 4 - центробежные насосы; 5 - электродвигатель; 6 - расходомеры; 7 - высоконапорный коллектор-распределитель; 8, 9 - задвижки, 10 - байпас

Для учета расхода жидкости закачиваемого в пласт в данной схеме используются ультразвуковые расходомеры, в частности УРСВ-010М. На рисунке 1.2 приведена функциональная схема автоматизации КНС.

1.2 Ультразвуковые расходомеры. Принцип действия

Классификация ультразвуковых расходомеров приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Классификация ультразвуковых расходомеров

Ультразвуковые колебания (частота выше 20 кГц), нашедшие широкое применение в различных отраслях техники, в том числе и измерительной, могут быть применены и для целей измерений расхода жидкостей и газов вне зависимости от электрических свойств измеряемой среды /3/.

Ультразвуковой метод измерения расхода основан на явлении смещения звукового колебания движущейся средой. Поэтому, когда колебания распространяются по направлению скорости потока, то они тем быстрее достигают заданной (приемной) точки, чем больше скорость υ или расход потока.

Время ₁ прохождения звуковым колебанием расстояния между излучателем и приемником

₁= ,(1.1)

где L - расстояние между излучателем и приемником, м;

с - скорость звука в данной среде, м/с;

υ - скорость или расход потока, м/с.

При распространении колебаний против скорости потока имеет место обратное явление замедление распространения, также пропорциональное скорости потока. В этом случае время ₂ прохождения звуковым колебанием расстояния против скорости потока определяется по формуле

₂= ,(1.2)

Так как величина отношения весьма мала по сравнению с единицей, особенно для жидкостей, где с приблизительно равен 1000…1500 м/с, a υ обычно не превосходит 3…4 м/с, то с большой степенью точности можно написать

₁= ,(1.3)

₂= .(1.4)

Однако основывать ультразвуковые расходомеры только на измерении ₁ и ₂ было бы нерационально из-за погрешностей, связанных, с одной стороны, с возможными колебаниями скорости звука с (из-за изменения плотности потока), а главное с тем, что влияние скорости потока υ на времена ₁ или ₂ весьма мало по сравнению с влиянием скорости с. Иными словами полное изменение υ от нуля до υ_max очень мало изменяет величины ₁ и ₂ (менее чем на 1 %).

Положение резко улучшится, если построить прибор, который реагировал бы на разность времени ₁ и ₂

Из (1.3) и (1.4) получим

 =₂ - ₁= .(1.5)

Здесь чувствительность метода измерения будет нормальной и сохранится лишь незначительная погрешность, связанная с колебаниями величины с, причем во многих случаях есть средства для устранения и этой погрешности.

Имеется несколько путей выявления разности времени  для определения скорости υ:

- метод измерения разности фазовых сдвигов двух ультразвуковых колебаний, направляемых по потоку и против него;

метод измерения разности частот повторения коротких импульсов или пакетов ультразвуковых колебаний, направляемых одновременно по потоку и против него;

метод измерения разности времени прохождения коротких импульсов, направляемых одновременно по потоку и против него.

Кроме того, имеется еще четвертый метод определения скорости потока υ, который основан не на выявлении разности времен , а на смещении потоком ультразвукового колебания, направляемого перпендикулярно оси трубы.

Устройство преобразователя и измерительной схемы ультразвукового расходомера, равно как и характер его работы, сильно зависят от того, производится ли излучение ультразвуковых колебаний по потоку и против него по одному или по двум разным электроакустическим каналам. В связи с этим ультразвуковые расходомеры разделяются на:

однолучевые или одноканальные;

двухлучевые или двухканальные.

В первом случае преобразователи несколько проще, но измерительные схемы, как правило, сложнее, так как возникает необходимость в запоминающем устройстве и в переключении пьезоэлементов с излучения на прием. Кроме того, возникают трудности в фазометрических измерительных схемах в связи многозначностью шкалы фазометров. С другой стороны, в двухлучевых приборах будут возникать погрешности, если в обоих электроакустических каналах будут наблюдаться неодинаковые температуры или различный состав среды. Фазовые расходомеры бывают как однолучевые, так и двухлучевые; частотные и импульсные расходомеры, как правило, изготовляются двухлучевыми.

Достоинства ультразвуковых расходомеров:

возможность измерения расхода любых жидкостей (не содержащих газовых включений), в том числе агрессивных и вязких, в любых трубах, имеющих диаметр, начиная от 10 до 20 мм и выше, при скоростях 0,02 м/с и выше;

принципиальная возможность измерения расхода газа;

высокое быстродействие, позволяющее измерять расходы, меняющиеся с частотой до 10 кГц;

бесконтактность приемных устройств;

очень небольшая величина или даже полное отсутствие дополнительной потери давления.

К недостаткам рассматриваемых приборов следует отнести:

относительную сложность их измерительной схемы;

зависимость показаний от плотности среды.

В первую очередь эти приборы должны применяться в тех случаях, где трудно использовать расходомеры других типов, например при измерении расхода агрессивных сред и пульп, неэлектропроводных жидкостей, больших расходов воды, например в гидротурбинах.

1.3 Вибраторы ультразвуковых расходомеров

Наибольшее применение для изготовления вибраторов ультразвуковых расходомеров получил титанат бария (ВаТiO₃), относящийся к группе сегнетоэлектриков и обладающий исключительно высокой диэлектрической постоянной (порядка 1500) и большим пьезомодулем, в 100 раз большим, чем у кварца. Он позволяет получать интенсивные колебания при напряжениях во много раз меньших, чем это необходимо для кварца.

Во избежание непосредственного контакта с измеряемой средой, колебания от вибратора передаются через металлический или пластмассовый звукопровод в виде пластины или стержня.

В некоторых случаях вибраторы устанавливаются снаружи трубы и через ее стенки передают колебания измеряемой среде.

Обычно вибраторы изготовляются из круглых пластинок. Такие вибраторы (близкие к круглым поршневым мембранам) дают определенную направленность излучения, которое почти полностью сосредоточено внутри конуса, охватывающего пластину с углом раскрытия 2, который определяется выражением

sin  = ,

где f - частота колебаний;

D - диаметр излучателя.

Чем выше частота и радиус излучателя, тем меньше угол  и тем более направленным оказывается излучение.

Собственная или резонансная частота вибратора f_d (МГц) обратно пропорциональна толщине пластины и определяется формулами

f_d = для кварца,

f_d = для титаната бария,

где  - толщина пластины, мм.

Высокие частоты необходимы в двухканальных приборах для получения направленного излучения, кроме того, они повышают чувствительность прибора при фазовом методе измерения. Однако с ростом частоты увеличивается коэффициент поглощения в жидкостях и особенно в газах, поэтому для последних высокие частоты не подходят. В равной мере они не подходят для загрязненных жидкостей и пульп, так как, если длина ультразвуковой волны одного порядка с размером частиц, находящихся в измеряемой среде, то энергия колебаний будет рассеяна или поглощена.

Фазовые расходомеры работают обычно на частотах 0,1…2 МГц (верхние цифры только для чистых жидкостей), а частотные - на частотах 5…10 МГц или на коротких радиоимпульсах. Пользуясь приведенными формулами, можно подобрать необходимую толщину излучателя, чтобы он работал вблизи от резонанса, и его диаметр, обеспечивающий нужную направленность излучателя. Последняя особенно необходима при двух рядом расположенных электроакустических каналах.

При направленном излучении поверхность приемного вибратора должна располагаться против поверхности излучающего. В тех фазовых однолучевых расходомерах, которые работают на сравнительно невысоких частотах, угол 2 получается весьма значительным и колебания распространяются практически сферически. В этом случае противопоставление поверхностей излучающего и приемного вибраторов не обязательно.

Если вибратор установлен снаружи трубы, а внутрь последней введен звукопровод, соединенный с вибратором, например в виде стержня, то последний в случае невысоких частот будет создавать колебания, распространяющиеся равномерно во все стороны. Такой способ применялся при измерении расхода в прямоугольных каналах, подводящих воду к гидравлической турбине. Длина звукопроводящих стержней была около 8 м. Тип расходомера - фазовый с двумя вибраторами, возбуждаемыми поочередно.

На рисунке 1.4 показаны основные принципиальные схемы расположения вибраторов, из них первые три (а, б, в,) - одноканальные, а последние два (г, д) - двухканальные. Первая схема со сферическим излучением, остальные - с направленным, причем последняя может работать как с направленным, так и со сферическим излучением. Наиболее часто применяются схемы с излучением, направленным под углом к оси трубы ( см. рисунок 1.4, в, г, д и рисунок 1.5). В этом случае на трубопроводе делаются особые впадины - «карманы», в глубине которых размещаются вибраторы. При загрязненных жидкостях и пульпах наличие таких карманов крайне нежелательно из-за возможности выпадения в них осадков.

Рисунок 1.4 - Основные схемы расположения пьезоэлементов: а, б, в - одоканальные; г, д - двухканальные

Поэтому было предложено заполнять все свободное пространство «карманов» звукопроводом из металла или органического стекла. Подобные преобразователи (рисунок 1.5,б) называются преобразователями с преломлением, поскольку на границах между звукопроводами и средой изменяется направление распространения ультразвуковых колебаний. Угол преломления  зависит от акустических свойств звукопровода и среды. Преобразователи с преломлением, кроме того, способствуют снижению температурной погрешности и погрешности от реверберации. Первое достигается за счет выбора материала звукопровода и угла его расположения по отношению оси трубы, второе - за счет предотвращения попадания на излучатель отраженных колебаний.

Рисунок 1.5 - Двухканальные преобразователи с излучением под углом к оси трубы: а - преобразователь со звукопроводящими мембранами без преломления; б - преобразователь со звукопроводами с преломлением.

На рисунке 1.6 показана установка одного из пьезоэлементов преобразователя расходомера типа РУЗ-282. Преобразователь представляет собой отрезок трубы 2 длиною 400 мм и внутренним диаметром 70 мм с присоединительными фланцами 1 на концах. На трубе 2 имеются расположенные под углом 20° четыре отростка 10 длиною около 110 мм и внутренним диаметром 30 мм. Материал трубы и отростков - сталь марки 1Х18Н9Т, покрываемая в случае необходимости фторопластовой пленкой. Излучателем ультразвуковых колебаний является круглая пластина 7 из титаната бария диаметром 20 мм и толщиной 2,5 мм. Она плотно прижимается с помощью пружины 5 к звукопроводу 11 из органического стекла 2-55, закрепленному на резьбе во втулке 9. Для обеспечения плотного контакта между излучателем и звукопроводом торец последнего промасливается. На обе торцовые поверхности излучателя наносится распыленный слой металла.

Через эти слои осуществляется электрический контакт излучателя с генератором высокочастотных колебаний. Синусоидальные электрические колебания частотой 1 МГц и амплитудой около 20 В подводятся по высокочастотному кабелю 3 типа РД-13. Токоподводящая жила кабеля 3 соединена с верхней обкладкой пьезоэлемента через пружину 5 и латунный стакан 6, а экранирующая оплетка кабеля соединена с нижней обкладкой

Рисунок 1.6 - Преобразователь расходомера РУЗ-282: 1 - присоединительный фланец; 2 - труба; 3 - высокочастотный кабель; 4 - трансформатор высокочастотный; 5 - пружина; 6 - латунный стакан; 7 - излучатель; 8 - пружинный контакт; 9 - втулка; 10 - отросток; 11 - звукопровод пьезоэлемента через пружинный контакт 8, размещенный в узком пазу на торцовой поверхности звукопровода 11.

Мощность подводимых колебаний порядка 2 Вт. Между кабелем 3 и излучателем 7 помещен согласующий высокочастотный трансформатор 4, индуктивность вторичной обмотки которого вместе с емкостями двух параллельно подключенных излучателей образует контур, настроенный на частоту 1 МГц.

.3 Ультразвуковые фазовые расходомеры

Ультразвуковые фазовые расходомеры основаны на измерении разности фаз, поступающих на приемные пьезоэлементы двух ультразвуковых колебаний, из которых одно следует по направлению скорости потока υ, а другое - против этой скорости. Если путь L, проходимый в жидкости, и начальная фаза обоих колебаний совершенно одинаковы, то измеряемая разность фаз  будет зависеть лишь от разности времен  прохождения пути L обоими колебаниями и от периода Т или частоты f этих колебаний. Очевидно

= ,

Подставляя вместо  его значение из уравнения (1.5), получим

 ,(1.6)

где = 2f - круговая частота колебаний.

Если ультразвуковые колебания направляются под углом  к оси трубы или, что то же, к скорости υ, то будем иметь

= ,(1.7)

Очевидно, формула (1.6) есть частный случай формулы (1.7) при угле  = 0°.

При распространении ультразвуковых колебаний под углом . Схема одноканального фазового расходомера с механическим переключателем и фазометрической лампой. к оси трубы, длина L пути, проходимого ультразвуком в движущейся среде, может быть выражена через диаметр D трубы. Действительно D = L sin . Тогда уравнение (1.7) принимает вид

 = .(1.8)

Одна из возможных схем ультразвукового фазового расходомера показана на рисунке 1.6.

На трубопроводе установлены два пьезоэлектрических вибратора 1 и 2. Один из них, скажем 1, в данный момент времени с помощью механического переключателя 7 подключен к генератору высокочастотных синусоидальных электрических колебаний 3 и создает ультразвуковые колебания в потоке жидкости. Другой вибратор воспринимает ультразвуковые колебания, прошедшие в жидкости расстояние L, и преобразует их в выходные электрические колебания, поступающие затем к усилителю 4, который кроме усиления еще с помощью ограничительного каскада преобразует синусоидальные колебания в прямоугольные колебания. Последние подаются на фазометр 6. Одновременно генератор 3 непрерывно подключен ко второму усилителю 5 (также с ограничительным каскадом), прямоугольные колебания от которого также поступают на фазометр 6.

Сдвиг между прямоугольными колебаниями, поступающими от усилителей 4 и 5 на фазометр 6, равен разности фаз между ультразвуковыми колебаниями, создаваемыми излучающим вибратором 2

Е₀= A sin ,

и колебаниями, поступающими к воспринимающему вибратору 1

E₁ = kA sin ( - ₁),

где k - коэффициент затухания амплитуды колебаний;

А - амплитуда ультразвуковых колебаний;

 - круговая частота ультразвуковых колебаний;

₁ - время прохождения колебаниями расстояния между вибраторами.

Очевидно, эта разность фаз ₁ равна

₁= -( -₁)= ,

Чем больше сдвиг фаз ₁, тем меньше период времени, в течение которого через фазометр проходит ток I_Ф, и тем меньше среднее значение тока I_А за период и, наоборот, тем больше среднее значение напряжения Ea₁, до которого заряжается конденсатор C1. Затем происходит переброс переключателя 7, в результате чего вибратор 1 становится генерирующим, а вибратор 2 - воспринимающим ультразвуковые колебания, а вместо конденсатора C1 подключается конденсатор С2. Частота переброса переключателя 10 Гц. Теперь разность фаз ₂ колебаний, поступающих на фазометр 6, будет

₂=₂= ,

поскольку колебания между вибраторами 1и 2 распространяются навстречу скорости потока υ.

Среднее напряжение Еа₂, будет также и средним напряжением конденсатора С2. Между конденсатором C1 и С2 включен высокоомный вольтметр 8, .который будет измерять разницу напряжений Еа₂ - Ea₁. Можно показать, что

Еа₂ = Ea₁= .

Из полученного уравнения следует, что чувствительность метода возрастает с увеличением частоты ультразвуковых колебаний. Обычно частоту ультразвуковых колебаний для схем, подобных изображенной на рисунке 1.7 берут 100…500 кГц.

Рисунок 1.7 - Схема одноканального фазового расходомера; 1, 2 - пьезоэлектрический вибратор; 3 - высокочастотный генератор; 4,5 - усилитель; 6 - фазометр; 7 - переключатель

При дальнейшем увеличении частоты в подобных схемах может возникнуть погрешность, связанная с трудностью получения крутых фронтов прямоугольных колебаний, а также возможностью нарушения симметрии этих колебаний. Кроме того, надо иметь в виду, что чем больше частота, тем больше коэффициент поглощения звуковых колебаний. Брать же рабочие частоты ниже указанных цифр нерационально из-за снижения чувствительности метода, а при малых диаметрах трубопровода (порядка нескольких миллиметров) и недопустимо, поскольку минимально пороговая частота, обеспечивающая распространение звуковых колебаний в жидкости, находящейся в трубе, обратно пропорциональна диаметру трубы.

Была предложена схема для работы на высоких частотах порядка 1 МГц и выше, основанная на том, что разность фаз двух колебаний не меняется при одновременном одинаковом преобразовании частоты исходных колебаний. Генератор, стабилизированный кварцем, вырабатывает колебания частотой 1 МГц, которые через механический переключатель поступают на вибратор, излучающий ультразвуковые колебания. Приемный вибратор преобразует последние вновь в электрические колебания, поступающие на усилитель и далее в смеситель C1, где они смешиваются с колебаниями частот той 0,922 МГц, поступающими от гетеродинного генератора. После переключения на другом смесителе С2 смешиваются исходные колебания генератора частотой 1 МГц и колебания частотой 0,922 МГц от гетеродинного генератора. Таким образом, после смесителей C1 и C2 имеем колебания частотой 8 кГц, разность фазы которых зависит от скорости потока. Эта разность фаз измеряется при помощи схемы синхроннофазового детектора, вырабатывающей импульсы с частотой 8 МГц, амплитуда которых равна 1 мA, а длительность пропорциональна разности фаз поступающих сигналов. Прибор на выходе измеряет средний ток этих импульсов. Предел шкалы построенного прибора равен 150 см/с. Погрешность ± 1 % от предела шкалы.

Недостатками обеих рассмотренных схем являются:

помехи и ограничения, возникающие из-за наличия в схеме механического переключателя;

- зависимость показаний прибора от скорости звука в данной среде, которая может меняться, например, при изменении температуры.

Механический переключатель ограничивает возможность измерения быстроменяющихся расходов вследствие небольшой частоты переключения (порядка 10 Гц), достигаемой с его помощью, в то время, как эта частота должна быть по крайней мере в 3…4 раза больше частоты измеряемого процесса. Кроме того, механический переключатель является источником емкостной паразитной связи между вибраторами, а также «шумов», что может повести к возникновению дополнительных погрешностей. Поэтому были разработаны схемы ультразвуковых фазовых расходомеров с применением электронных переключателей. Одна из таких схем изображена на рисунке 1.8. Здесь связь излучающего вибратора с генератором Г и приемного вибратора с усилителем У осуществляется через электронные ключи K1, К2, K3 и К4, выполненные в виде многокаскадных усилителей (для достижения требуемого ослабления в запертом канале) на лампах с малой проходной емкостью.

Включение клапанов осуществляет мультивибратор М с помощью двух управляющих усилителей УП1 и УП2, создающих симметричные прямоугольные колебания напряжения, поступающие на K1 и К4 или K2 и К3.

Частота этих колебаний равна частоте переключения клапанов, а следовательно, и вибраторов. В данный момент включены ключи К1 и К4 (знак "+") и выключены K2 и К3. Остальная часть схемы, состоящая из синхроннофазового детектора СФД, на который поступают прямоугольные колебания от усилителей У1 и У2, работает так же как и у ранее рассмотренных фазовых расходомеров.

В предыдущих схемах производится поочередная посылка ультразвуковых колебаний по потоку и против него. Наряду с этими схемами предложен и осуществлен прибор, в котором оба вибратора в течение 500 мкс одновременно излучают колебания навстречу друг другу, а затем оба переключаются на прием, который длится тоже в течение 500 мкс. Принятые колебания после усиления и ограничения поступают на фазовый детектор, выходной ток которого пропорционален разности фаз колебаний, идущих по потоку и против него. Генератор вырабатывает электрические колебания с частотой 1,05 МГц, которые проходят ступень удвоения частоты. После нее колебания с частотой 2,1 МГц поступают на пьезоэлементы из титаната бария, собственная частота которых равна 2,2 МГц.

Рисунок 1.8 - Схема одноканального фазового расходомера с электронным переключателем: М - мультивибратор; УП1, УП2 - управляющий усилитель; К1, К2, К3, К4 - электронный ключ; У1, У2 - усилитель; СФД - синхроннофазовый детектор

Пьезоэлементы установлены на торцовых поверхностях отрезка трубы на расстоянии 750 мм друг от друга и с помощью дисков отделены от жидкости. Последняя входит и выходит через боковые штуцеры. Скорость прохождения ультразвука от одного вибратора до другого 500 мкс. Это время совпадает с периодом переключения вибраторов. Благодаря этому основные отраженные импульсы приходят на пьезоэлементы во время работы последних в качестве излучателей, что существенно уменьшает возможные погрешности от реверберации. Переключение вибраторов производится с помощью мультивибратора, который одновременно подает на каскад удвоения (вырабатывающий колебания частотой 2,1 МГц) и на оба приемных усилителя прямоугольные импульсы противоположной полярности длительностью 500 мкс. При этом положительный импульс открывает каскад удвоения и тем вводит пьезоэлементы в режим излучения, а в это же время отрицательный импульс запирает приемные усилители.

Наличие переключателя как механического, так и электронного значительно усложняет конструкцию приборов и, в частности, их фазометрическую схему.

Этот недостаток можно исключить, если в трубопроводе установить две пары вибраторов так, чтобы в одной паре излучатель непрерывно создавал колебания, направленные по потоку, а в другой - против потока. Расстояния L между излучателем и приемником должны быть одинаковы у каждой пары. Частота колебаний в подобном приборе обычно бывает высокой, чтобы обеспечить направленность излучений и избежать передачи колебаний на соседний вибратор. В таком расходомере на фазометр будут непрерывно поступать два синусоидальных колебания, фазовый сдвиг между которыми пропорционален скорости потока.

В качестве примера подобного двухлучевого или двухканального прибора на рисунке 1.9 приведена блок-схема расходомера РУЗ-282.

Ультразвуковые колебания, создаваемые излучателями И1 и И2, проходят через звукопроводы из органического стекла, преломляются при входе в жидкость, проходят через последнюю, и через приемные звукопроводы поступают на приемные пьезоэлементы П1 и П2, образуя на последних синусоидальные напряжения, разность фаз между которыми пропорциональна скорости потока. Каждый из пьезоэлементов П1 и П2 связан со своим усилителем У1 и У2 состоящим из четырех резонансных каскадов. В одном из усилителей имеется фазовращатель мостового типа, связанный со вторым и третьим каскадом усиления через два катодных повторителя и служащий для компенсации начального сдвига фаз между каналами приемного преобразователя. Выход обоих усилителей связан со схемой фазового.

Рисунок 1.9 - Схема двухканального фазового расходомера

Г - генератор; У,У1, У2 - усилитель; И1,И2 - излучатель; П1, П2 - приемник; ФД - Фазовый детектор; М - показывающий прибор

детектора ФД, в которой оба сравниваемых по фазе напряжения подаются на общее омическое сопротивление и складываются на нем. Суммарное напряжение на последнем зависит от сдвига фаз  между колебаниями, прошедшими по потоку и против него. Оно равно 2U₀cos и (U₀ - амплитуды сравниваемых напряжений). Это напряжение детектируется и поступает к стрелочному прибору М и включенному последовательно с ним проволочному сопротивлению в 100 Ом, напряжение с которого поступает на электронный потенциометр ПСР-1.

Как было уже сказано, показания фазовых расходомеров зависят от величины скорости звука в данной среде. Для устранения этой зависимости предлагалось включение особого блока, который преобразовывал бы напряжения, пропорциональные фазовым смещениям ₁ и ₂, в какие-либо обратно пропорциональные величины, например токи, и затем вычитал эти величины.

При этом имелось в виду, что разность

,

где k - коэффициент пропорциональности, не будет зависеть от скорости звука с.

Однако попытка реализовать эту идею не дала положительного результата, так как существующие приборы измеряют не полные фазовые смещения ₁ и ₂, а только их части - меньшие 2.

Другой путь исключения влияния скорости звука на показания прибора основан на явлении преломления ультразвукового луча, падающего под углом на границу раздела двух сред (жидкость - материал звукопровода). Материал звукопровода подбирается так, чтобы изменение фазы на приемном вибраторе, вызванное изменением скорости звука в потоке и сопутствующим ему изменением угла преломления, компенсировало погрешность прибора от изменения скорости звука.