2. Патентная проработка

.1 Выбор и обоснование объекта патентного поиска

В дипломной работе поставлена задача анализа ультразвуковых расходомеров. В рассматриваемый ультразвуковой расходомер входят электроакустические преобразователи и электронный блок. Для оценки новизны разработки при проведении патентных исследований основное внимание было уделено перечисленным блокам.

.2 Регламент патентного поиска

Патентный поиск проводился с использованием фонда УГНТУ только по источникам патентной документации России из-за отсутствия иностранных бюллетеней.

Поскольку ультразвуковой способ измерения расхода развивается, была выбрана глубина поиска 5 лет (1996-2000 гг.).

Поиск производился по индексу МПК G 01 F 1/66 "Измерение частоты, фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн".

При этом были использованы следующие источники патентной информации:

) документы справочно-поискового аппарата;

) полные описания к патентам России;

) "Бюллетень изобретений" (1996-2000 гг.).

.3 Результаты поиска

Результаты просмотра источников патентной информации приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Результаты патентного поиска

Страна	Индекс МПК	№№ просмотренных патентов	Выявленные аналоги
Россия	G 01 F 1/66	Патенты №№ 2051547 - 2161385	2064164 "Способ определения расхода" 2064165 "Ультразвуковой расходомер" 2106602 "Ультразвуковой расходомер" 2106603 "Ультразвуковой расходомер" 2101681 "Акустический расходомер" 2160887 "Ультразвуковой расходомер"

.4 Анализ результатов патентного поиска

Анализ просмотренных материалов показал следующее.

Большинство авторских свидетельств и патентов, касающихся ультразвуковых расходомеров, защищает различные способы расположения преобразователей и построения схем электронных блоков.

Найденные схемы ультразвуковых расходомеров реализуют способ определения расхода, включающий излучение и прием ультразвукового сигнала, образование синхроколец и измерение их частот при зондировании по и против потока.

Рассмотрим более подробно аналоги, перечисленные в таблице 2.1. Среди них много ультразвуковых расходомеров содержащих два обратимых электроакустических преобразователя (патенты №№ 2064165, 2101681, 2106602). В последних разработках встречается использование микропроцессорного управления (патент № 2160887). В патенте № 2106603 наряду с двумя диаметрально расположенными преобразователями используется третий преобразователь. Оригинальная схема предложена в патенте № 2064164, где предусматривается измерение времени прохождения ультразвукового сигнала в электрических цепях.

Таким образом, проведенный патентный поиск показал необходимость и перспективность выбранного направления работы, что доказывается большим количеством патентов.

. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ

.1 Ультразвуковой расходомер Panametrics "TransPort PT868-R"

TransPort модель PT868-R представляет собой времяимпульсный и зондирующий ультразвуковой расходомер, сочетающий все возможности стационарного расходомера с ранее недоступными характеристиками. Transport это единственный расходомер с двумя методами измерения расхода: времяимпульсным и зондирующим TransFlection /9/.

При использовании стандартного времяимпульсного метода Transport измеряет акустически проводящие однофазные жидкости, в которых возможно наличие второй фазы. К ним относится большинство чистых жидкостей, сточные воды, некоторые суспензии, некоторые водонефтяные смеси и жидкости с небольшим процентным содержанием растворенных газовых пузырьков. Зондирующий TransFlection метод применяется для измерения расходов многофазных жидкостей с сильным затуханием акустических колебаний, таких как нефтеносные пески, сточные воды, пульпы, жидкости с высоким удержанием пузырьков газа.

Расходомер обеспечивает линейный (4-20 мА или 0-20 мА) аналоговый выход скорости течения или объемного расхода этих жидкостей, измеряя скорости в диапазоне от ±(0,3 - 9) м/с.

Диапазон измерений становится от минус 4,6 до плюс 4,6 м/с если активизирован зондирующий метод измерений.

ТransPort также обеспечивает два аналоговых входа (4-20) мА для подсоединения температурных датчиков с целью измерения потока энергии, переносимого жидкостями.

Transport имеет возможность сохранять данные по не более чем 20 объектам в файлах, к которым затем можно получить доступ. Transport имеет управляемую с помощью меню программу, которая запрашивает у вас все необходимые установочные данные для данного объекта. По завершении ответов на эти вопросы вы просто сохраняете информацию в файле.

Transport хранит эти файлы и другие данные в постоянной памяти даже при выключенном питании. Сам расходомер работает от перезаряжаемой батареи (от 3 до 10 часов в зависимости от используемого метода измерений) или от сети.

Этот небольшой легкий расходомер выдает результаты измерений как в цифровой, так и в графической форме на экран. Transport также имеет возможность внутреннего журналирования более 40000 значений данных.

Transport может пересылать или печатать журналированные данные так же, как и данные, получаемые в реальном масштабе времени и другие хранящиеся данные, используя коммуникационный порт RS232.

Для удобства Transport имеет окно помощи, получить доступ к которому можно в любой момент времени, нажав клавишу Help. Transport также имеет внутренние возможности диагностики и отыскания неисправностей, что позволяет выявить и устранить проблемы, возникающие в измерительном участке и преобразователе.

Transport работает со всеми стандартными преобразователями Panametrics - стационарными (смачиваемыми), накладными, гибридными (Раn-Adapta plug) и буферных типов, равно как и со всеми стандартными потоковыми ячейками Panametrics: осевой, зигзаговой, наклонного диаметра и среднего радиуса.

Transport также имеет встроенное ультразвуковое устройство измерения толщины для определения толщины стенки трубы при использовании с дополнительным преобразователем толщины.

.1.1Описание системы

Transport представляет собой одну из частей системы расходомера. Расходомер состоит из двух главных подсистем: потоковой ячейки и электронного устройства.

.1.1.1 Потоковая ячейка. Потоковая ячейка - это та часть системы, где происходит зондирование потока ультразвуковым импульсом. Потоковая ячейка состоит из трубы и преобразователей. Потоковая ячейка может быть создана в существующем трубопроводе (например, путем введения стационарных (смачиваемых) преобразователей внутрь трубы или укрепления накладных (несмачиваемых) преобразователей на трубе) или вставлена вместо участка трубы.

Потоковая ячейка должна содержать механическую систему установки преобразователей и обеспечивать стабильные условия течения для точного измерения потока.

В цикле передачи преобразователи конвертируют электрическую энергию в ультразвуковой импульс, а в цикле приема осуществляют обратное преобразование ультразвукового импульса в электрическую энергию. В системе Transport каждый преобразователь работает поочередно как приемник и передатчик по мере того, как последовательность ультразвуковых импульсов посылается через потоковую ячейку вверх и вниз по течению.

.1.1.2 Электронное устройство. Электронное устройство состоит из схем, которые генерируют, принимают и меряют время распространения ультразвуковых импульсов. Оно содержит также микрокомпьютер, контролирующий операции и вычисляющий параметры измерений потока. Отдельные схемы имеют следующие функции:

- генератор испускаемого сигнала синтезирует сигнал, управляющий передатчиком. Он контролируется микрокомпьютером и схемой таймера;

- передатчик усиливает сигналы от генератора испускаемого сигнала до уровня, необходимого для управления передатчиком преобразователя;

- приемник усиливает полученные сигналы до уровня, необходимого для работы схемы получения данных;

- схема получения данных оцифровывает полученный сигнал и сохраняет его в буфере для обработки микрокомпьютером;

- схема таймера генерирует частоту передатчика, открытие "окна" приемника, контролирует схему получения данных и направления распространения;

- микрокомпьютер контролирует функционирование расходомера Transport и вычисляет измеренные характеристики потока по излучаемому и оцифрованному полученному сигналу. Кроме того, микрокомпьютер постоянно контролирует сбои и позволяет использовать встроенную диагностику неполадок;

- схема ввода/вывода позволяет получить измеренные величины в виде токов в диапазоне от 4 до 20 мА или от 0 до 20 мА и произвести вывод на принтер или внешнее устройство;

плата DSP позволяет быстро обрабатывать большие объемы, данных, необходимые для измерения зондирующим методом.