Электромагнитный расходомер с емкостным съемом сигнала
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЕМКОСТНЫМ СЪЕМОМ СИГНАЛА, содержащий преобразователь расхода с измерительными электродами, отделенными от измеряемой среды диэлектрическим слоем, экранными элек .тродами и источником квадратурного опорного сигнала, и сел активный конвертор импеданса, содержащий псшторитель напряжения , вход которого соединен с измерительным электродом, о т л и ч а -, ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и ерения расхода, в селективный конвертор импеданса схема вычитания, фазочувствительный . детектор и множительное устройство, причем выход повторителя напряжения соединен с первым входом схемы вычитания , второй вход которой соединен с выходом множительного устройства, выход схемы вычитания соединен с экранным электродом, вход фазочувствительного детектора соединен с выходе повторителя напряжения, а выход - с первым входом множительного:устройства, второй g вход которого соединен с выходом ио (Л точника квадратурного опорного сигнала. УМ. о ас
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК цр G 01 Р 1/58
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Т У
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) .3344163/18-10 (22) 05.10. 81 . (46) 07.04.83. Бюл. N. 13 (72) 10. П.Мальцев (53) 681.12:538.52 (088.8) (56) 1. Патент США % 3274831, кл. 73-1 94,1966.
2. Патент ФРГ N9 2223055, кл. Gi 01 Р 5/08, 1973 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЕМКОСТНЫМ СЪЕМОМ
СИГНАЛА, содержащий преобразователь расхода с измерительными электродами, отделенными от измеряемой среды диэлектрическим слоем, экранными элек.тродами и источником квадратурного опорногосигнала, нселективныйконвертор импеданса, содержащий повторитель на
„„SU„„1010468 A пряжения, вход которого соединен с измерительным электродом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, в селектнвный конвертор импеданса введены схема вычитания, фазочувствительный, детектор и множительное устройство, причем выход повторителя напряжения соединен с первым входом схемы вычитания, второй вход которой соединен с выходом множительного устройства, выход схемы вычитания соединен с экранным электродом, вход фазочувствительного детектора соединен с выходом повторителя напряжения, а выход — с первым входом множительного. устройства, второй а вход которого соединен с выходом источника квадратурного. опорного сигнала.
1 1010468 2
Изобретение относится к области из- измерительным электродом, в селективмерения расхода, преимущественно к элек- ный конвертор импеданса введены схема тромагнитным Расходомерам, 8 может вычитания, фазочувствительный детектор быть использовано в электромагнитных
5 и множительное устройство, причем выход
Рйсходомерах малопроводящих и диэлек- повторителя напряжения соединен с первым трических сред. входом схемы, вычитания, второй вход
Известны электромагнитные расходо- которой соединен с выходом множительномеры с емкостным съемом сигнала, 10 го устройства, выход схемы вычитания содержащие преобразователь расхода с соединен с экранным электродом, вход электродами, отделенными от измеряемой фазочувствительного детектора соединен среды диэлектрическим слоем, и конвер- с выходом повторителя напряжения, а вытор импеданса 513. ход - с первым входом множительного . Недостатками этих электромагнитных > устройства, второй вход которого соеди15
Расходомеров с емкостным сьемом cHr нен с выходом источника квадратурного . цала являются малая точность измерения: опорного сигнала. и низкая помехозащищенность вследствие На чертеже представлена структурная проникновения в их измерительный тракт . схема устройства. совместно с сигналай электростатическо . Расходомер содержит электромагни
;20
Fo шума, возникающего при движении Ma-, ный преобразователь 1 расхода с элеклопроводяшей среды. тродными системами 2, отделенными от
Известен также электромагнитный рао" измеряемой среды диэлектрическим слоем, 1 ходомер с емкостным сьемом сигнала, и конвертор 3 импеданса, содержащий содержащий преобразователь расхода с повторитель 4 напряжения, схему 5 выизмерительными электродами, отделенны- читания, фазочувствительный детектор б ми от измерительной среды диэлектри- 8 множительное устройство 7. ческим слоем, экранными электродами, . Преобразователь 1 расхода представ
8 селективный конвертор импеданса, при- ляет собой отрезок диэлектрической тручем конвертор имл выполнен се- бы с калиброванным каналом, помещенный лективиым по отношению к частоте вход- З0 в магнитное поле, перпендикулярное оси . ного напряжения путем введения в него трубы. В толще стенок диэлектрической синхронных полосовых фильтров. При этом трубы преобразователя перпендикулярно входной импеданс конвертора для часто- направлению движения измеряемой среды ты сигнала выполнен существенно боль- в трубе 8 вектору индукпин магнитного шим, чем для остальных частот спектра 35 поля размещены два или более электродов выходного напряжения преобразователя При приведенном на чертеже симметричpacxagaГ 2.).. ном выполнении электродов преобразоваНедостатками известного устройства тель 1 Расхода содержит.две .идентичные являются сложность конструкпии и выде.- электродные системы 2; состоящие из ление наряду с полезным сигналом также,4о диаметрально противолежащих сигнальных квадратурной помехи, что вынуждает ис- .электродов, окруженных с внешней сто пользовать после конвертора импеданса роны каждый экранным электродом, и для выделения полезного сигнала пере- подключенных к описанным электродным крестный кореллятор, вносящий дополни- системам двух селективных по отнотельную погрешность в результат изме- 45 шению к фазе входного напряжения.конрения. верторов 3 импеданса. Сигнальные алекЦель изобретения - повыш >ние точиос троды соединены с входами, а экранные ти измеРениЯ Расхода и Упрощение кон электроды - с выходами экранного на -тРУкпни электромагиитиого Расходомера .пряжения конверторов импеданса, выходы с емкостным. съема сигнала. 50 nonee8oro сигнала которых соединены с
Указанная пель достигается тем, что, выходом Расходомера. в электромагнитном Расходомере с емкостным съемом сигнала, содержащем пре. Вследствие идентичности конверторов образователь расхода с измерительными импеданса далее рассмотрим лишь один электродйъ м, отделенными От ВВмеряемой,55 из них» среды диэлектрическим слоем, экранными . Вход селективного конвертора 3 им. электродами и источником квадратурного педанса соединен с входом повторителя опорнто сигнала, и селективный конвер- 4 напряжения, выход которого соединен тор юкпеданса, содержащий повторитель с выходом конвертора 3, с одним из вхо". напряжения, вход которого соединен с дов схемы 5 вычитания, а также с sxo;
3 10Ы
;дом фаэочувствительного детектора G,âíход которого соединен с одним из входов множительного устройства 7. Второй вход множительного устройства 7 и вход опор- . ного сигнала фазочувствительного детектора соединены с источником квадратурно го опорного сигнала преобразователя 1 расхода, выполненного, например, в виде катушки, помещенной в магнйтное поле преобразователя 1 расхода, а выход мю- 10 жительного устройства 7 соединен с вторым входом схемы 5 вычитания, выход которой соединен с выходом экранного напряжения конвертора 3.
Электромагнитный расходомер работает следующим образом.
Генерируемый в измеряемой среде при движении ее в электромагнитном преобразователе 1 расхода потенциал поступает на каждый иэ сигнальных электродов электродных систем 2 через делитель на пряжения, образованный импедансом диэлектрического слоя, отделяющего электроды от измеряемой среды, и входным импедансом конвертора 3 импеданса. В случае выполнения конвертора 3 импеданса селективным по отношению-к фазе его . входного напряжения, в форме выполнения входного импеданса конвертора для квадратурной помехи существенно меньшим, 30 чем дпя полезного сигнала, коэффипиент передачи указанного делителя для квадратурной помехи существенно ниже такового для полезюго сигнала . Соответст1-. . венно на вход конвертора 3 импеданса и через него на выход раеходомера часть генерируемого в преобразователе расхода потенциала, содержащая полезный сигнал, поступает с незначительным ослаблением, в то время как часть потенциала, содержащая квадратурную помеху, поступает на- вход конвертора им« педанса существенно ослабленной. Это обеспечивает повышение отношения car нал/помеха на входе конвертора импедан- 4> са по отюшению к таковому в генерируемом в измеряемой среде потенциале, что исключает перегрузку конвертора имцеданса квадратурной помехой, могущей быть весьма значительной в случае малопроводящих и диэлектрических сред, и, тем самым, повышает точность измерения расхода.
В селективном конверторе 3 импедан- са вхоцное напряжение через повторитель
46Е 4
4 напряжения поступает на выход устройства, а также через схему вычитания 5 на выход экранного напряжения, повто ующего, при отсутствии на втором вхбде схемы вычитания 5 сигнала, входное налряжение конвертора. Последнее, вспедст» вие известного эффекта эквипотенциаль- : ного экранирования паразитных импедан- соа, обеспечивает высокий входной импе: данс" конвертора 3 импеданса и соединенной с ним электродной системы 2 для по лез ного сигнала.
Поступающее на вход конвертора импе» данса напряжение каадратурной помехи: через фазочувствительный детектор 6,опорный сигнал которого синфазеи данной помехе, управляет прохождением квадратурного опорного сигнала через множительное устройство 7 таким образом, что поступающее иа второй вход схемы
5вычитания напряжение,,,,синфазное с квадратурной помехой, устраняет эту ком поненту иэ выходного. напряжения схемы вычитания, что обеспечивает неэквипсь . тенциальность экранного напряжения для квадратурной помехи и тем самым снижает дпя нее входной имцеданс конверто ра настолько, что на входе конвертора импеданса присутствует лишь малое на прнжение помехи, обусловленное статической ошибкой данюй системы регулирования, петлевой коэффициент передачи которой может быть выбран достаточно большим. Описанное устройства можно рассматривать также как автоматический подавитепь квадратурной помехи во входной цепи электронной схемы элек-.
I тромагнитного расходомера, использующий зависимость коэффициейта емкостно; го съема сигнала от входного импедан» са устройства такого съема.
Изобретение обеспечивает повышение точности измеренин и упрощение конструкции по сравнению с известными электромагнитными расходомерами .с ем- костным съемом сигнала и придает такжеэлектромагнитному расходомеру с емкостным сьемом сигн ита новое свойствоспособность юрмального функционироваws цри генерации в измеряемой среде квадратурной помехи, большей максимально допустимого входного напряжения кон» вертора импеданса.
Тираж 641 Подписное
ВНИИПИ Заказ 2467130 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
