Электромагнитный расходомер с частотным выходом

 

СОКИ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИК щ) 01 F 3. 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н вто сноьЮ СвидктыьСтвУ

М

Ю

М

4Ь !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 33 13088/18-10 (22) 09.07.8 1..-. (46) l.5.04.83. Бюл. Ъ 14 (72) И. -A. А. Вирбалис, С. С. Берташюс

А. -А. П. Раджюнас и Р. С. Вайкасас (7l.) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 681Л2:538,52(088.8) (56) 4.. Авторское свидетельство СССР

М 54678l., кл. 503. F l./58, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР .% 781583, кл. ф01 F t/58, l.980 (прототип) . (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬЩ.РАСХОД

ДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, сопержащий датчик, соединенный с усилителем сигнала датчика, последовательно .. соединеннные устройство управления генератором, генератор тока триугольной фор мы и формирователь магнитного aoas, запоминающее устройство, первый и второй ключи;и преобразователь напряжение-частота, причем выход усилителя сигнала летчика юерез первый ключ соединен со входом,SUÄÄ 1012026 А

I запоминающего устройства, о т л и ч а» ю щ и -с я тек, что, с целью повышениа точности измерения, в него дополиитепь но введены второе запоминающее устройся во,первый и второй компараторы,. первая и вторая схемы управления и деффирин и . альный усиавель, причем выход: усилителя сигнала датчика через второй ключ соединен со входом второго запоминакинего устройства, выходы первого и второго запоминающих устройств соединены се

: входами дифференциального усилите ш а также с первыми входами соотвехствен ,но первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходом усилителя сигнала датчика, а выходы че . р рез соответственно первую и вторую qsce- . мы управления - с управляю ними входами. соответственно первого и второго ключей, выход дифференциального усилители сое динен со входоЬ преобразователй напрщке; ние-частота, а управляющие входы обаас И схем управления соединены с выходом устройства управления генератором.

1 t01 2026 2

Изобретение относится к измерению электропроводящих жидкостей электромаг- нитным способом.

Известен электромагнитный, расходомер с частотный выходом, содержащий датчик формирователь магнитного поля, усилитель сигнала датчика, генератор тока треугольной формы, схему управления генератором, основную и дополнительную схемы сравнения, выходы которых присоединены ко входу схе- ". мы управления.Ъ нем частота возбуждения магнитного поля в датчике равна выходной частоте. При небольшой частоте возбужде ния это дает существенный выигрыш в мощности возбуждения, эффективно подав ляется трансформаторная помеха $ 1J., Недостатком этого устройства является низкая выходная частота, не превышающая единиц герц, что весьма снижает быстродействие получения информации о. 20 расходе.

Известен также электромагнитный рас,ходомер1.с частотным выходом, содер-г жаший датчик, соединенный с усилителем сигнала датчика, последовательно соединенные устройство управления генерато— ром, генератор тоха треугольной формы и формирователь магнитного поля, преобра зователь напряжение-частота, первый и второй ключи и запоминающее устройство, 30 подсоединенное через первый ключ к

I выходу усилителя, а через второй ключ— ко входу преобразователя напряжение-частота, причем управляюшие входы обоих ключей подсоединены к устройству управ- З ления генератором 1 2).

Недостаткоми известного устройства являются недостаточная точность измерения, сравнительно высокая для такой чвс« тоты мощность возбуждения и отсутствие 40 в каждом полупериоде изменения тока возбуждения сигнала о расходе,, Недостаточная точность измерения обусловлена, главным образом, электродными процессами, приводящими к изменению разности ЭЙС 45 поляризации электродов датчика. Измене ние указанной разности проводит к появлению пропорциональной этой разности погрешности измерения. Применение различных фильтров или схем компенсации приводит к искажению сигнала, что также вызывает погрешности измерения. Cpasнительно высокая мощность возбуждения необходима потому, что полезный сигнал однополярный. При этом возникает, кроме всего, подмагничивание обмотки возбуждения постоянным током.

Бель изобретения — увеличение точности измерения, уменьшение потребляемой мощности при заданной чувствительности датчика и обеспечение непрерывнос. ти выходного сигнала расходомера.

Указанная цель достигается тем, что в электромагнитный расходомер с частот;— ным выходом, содержащий датчик, соединенный с. усилителем сигнала датчика, последовательно соединенные устройство управления генератором, генератор тока треугольной формы и формирователь магнитного поля запоминающее устройство, первый

Э

I" и второй ключи и преобразователь напри жение-частота, причем выход усилителя сигнала датчика через первый ключ соединен с входом запоминающего устройства, дополнительно введены второе запоми1 наюшее устройство, первый и второй ком-. параторы, первая и вторая схемы управления и деффиренциальный усилитель, при

:чем выход усилителя сигнала датчшса через второй ключ соединен со входом второго запоминающего устройства, выходы первого и второго запоминающих устроуств соединены со входами дифференциального усилителя, а также с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходом усилителя датчика, а выходы .через соответственно, первую и вторую схемы управления — с управляющими вхо= дами соответственно первого и второго ключей, выход дифференциального усилителя соединен со входом преобразователя напряжение-частота, а управляющие входы обеих схем управления соединены с выходом устройства управления генератором.

На чертеже приведена структурны схема расходомера.

Расходомер содержит датчик 1, к электродам которого подключен усилитель

2 сигнала датчика. Выход последнего под соединен к первым входам первого компа ратора 3 и второго компвратора 4, а так.же через первый ключ 5 к первому запоминающему устройству 6 и через второй ключ 7 ко второму запоминающему уст.—. ройству 8. Запоминающее устройство 6 в свою очередь, соединено с первым входом дифференциального усилителя 9 и вторым входом первого компаратора 3i а запоминающее устройство 8 — со вторыми входами дифференциального усилителя 9 и второго компаратора 4. Выходы первого 3 и второго 4 компараторов подклю— чены к первым входам соответственно первой схемы управления 10 и второй схемы управления 11, выходы которых подключены к управляющим входем соот3 103. 2026 4 ветственно первого 5 и второго 7 клю- йое значение положительной полуволны. чей, а вторые входы вместе со входом ге- Компаратор 4.срабатывает если в канератора тока треугольной формы l2 х койго момент полупериода убывания то выходу устройства управления 13 генера- ка возбуждения напряжение на выходе уситором. Вход последнего подключен к до- лителя 2 оказывается меныпе, чем напра-полнитежному выходу генератора 12, х жение, запомненное запоминающим уст основным выходам которого подсоединена ройством 8. При этом срабатывает втообмотка возбуждения формирователя 14 рая схема управления 4.1, замыкая ключ магнитного поля датчика L. Выход диф .7, и запоминающее устройство 8 запоми- ференпиального усилителя соединен со 16 пает выходной сигнал усилители 2. В входом преобразователя напряжение-часто первом же полупериоде убывания тока, возта L5, выход которого является выходом буждения запоминающее устройство 8. за-расходомера. поминает амплитудное значение: отридаРасходомер работает следующим об- .тельной полуволны выходного сигнала усиразом. 1 лителя 2, равное -Ц .. Ест в какомВ момент включения ток возбуждения то полупериоде роста тока возбуждения на выходе генератора 12;протекаю- оказывается в результате уменьшении око. щий в обмотке возбуждения формировате- рости потоха жидкости Ч, что компара ля 3.4, линейно растет с заданной ско — . тор 3 не сработал, т. е. напряжение на ростью до достижения заданной величины выходе усилителя 2 не достигает значения

Ip . В момент равенства 1g I сра- запомненного устройством 6 то в момент э

1 батывает устройство управления 13 и окончания полупериода роста первая схема изменяет направление изменения тока воз- управления 10 вырабатывает короткий буждення, который начинает линейно убы- импульс, замыкающий первый ключ 5, и вать до достижении значения 1 - I o . запоминающее устройство 6 запоминает

В этот момент вновь срабатывает уст- амплитудное значение положительной по4Ж». ройство управления 13. Ток возбуждения волны выходного напряжения усилители 2 на выходе генератора 42 опять начинает в данном полупериоде. Аналогично схема возрастать. В обмотке возбуждения фор- срабатывает и в полуперподе убывания томирователя 14 магнитного поля датчика ка возбуждения. Поэтому можно считать,, 4 возникают колебания тоха треугольной что в любой момент времени запоминаю формы с амплитудой lp и периодом Т„. щим устройством 6 запоминается наприже.

Bдатчике : формируется магнитное поле ние Ц, а запоминающим устройством 8 такой же формы и периода, амшФтуда ий- напряжение - Q Напряжение на выходе . дукции которого Во . Полезный сигнал на дифференциального усилителя 9 равно соэлектродах датчика 4. имеет такую же фор- ответственно О КАССО -(.-U) 3 му и период, а амплитуда его Гщ пропор- = 2 К 9 „, где Kg коэффициент усилепиональна скорости потока жидкости 4: g =- ния усилйтеля 9. Подставив значение U

Bo V где 3 — расстояние между получаем 06 2 К Ko . Таким обэлектродами датчика. На выходе усющте разом, напряяение на выходе усилители 9 ля 2 сигнал датчика напряжение пропор- пропорционагп о czopoezs потока жидкос-

46; пионально полезному сигналу датчика, а-,. ти, а тем самым и ее расходу. Поэтсму его амплитуда О п равна ц .= KBrrQY частота, получаемая на выходе преобра= K Ч, где K — коэффипиент усиления зователя напряжение-частота 18, тоже усилителя 2, K = КВ д = C0> + . пропорциональна расходу измеряемой жидо о

4Я

Если в хакой-либо момент полупериода кости. роста тока возбуждения напряжение на Напряжение, преобразуемое в выход-: запоминающем устройстве 6 оказывается ную частоту расходомера, пропорциональ меньше, чем напряжение на выходе уси — но разности амш итудных значений поло-. .лителя 2, то срабатывает первый компа-., жительной и отрицательной полуволн поратор 3, воздействуя на первую czar лезного сигмала. Разность электродных

56 управления 10, и последняя замыкает пер- потенциалов, которая, ввцс своей неставый ключ 6 и запоминающее устройство сильности является основной помехой при

6 заряжается выходным сигналом усили- «иэкой частоте возбуждая, сумыируетси теля 2. В момент окончания полупериода ic полезному сигналу датчика с одипако: - роста тока возбуждения ключ 8 ра:.мыкаеч дым знаком ; в обоих полупериодах.. Пое ся. Таким образом, уже в первом полупе- тому значение разности электродных ао риоде роста тона возбуждения запоминаю- генциалов в отрицательном полупериоде щее устройство 6 запоминает амплитуд- вычитается из ее значения в положитепь5 101. 2026 6 ном,полуцериЮ При этом погрешность нал расходомера определяется разностью измерения вызва ерени, вызванная ею, определяется, сигналов на электродах датчика в этй лишь изменением разности электродных моменты. Такое же значение полезного циа течение полупериода. Если сигнала при заданной скорости потока по частота изменения магнитного поля пре- g лучается при том же роамахе значений вьпаает 2--3 Гц, то это изменение яв - тока возбуждения 1, как и в прототипе. ляется . .,ничтожным и практически не ока При этом значения тока отрицательной и зывает влияния на точность измерения. положительной полуволн равны. „„ /2 и

Мощность потребляемая расходомером -1 /2. допустим, что для получения ампобусловлена главным образом мощностью„10 литуды тока в прототипе к генератору расходуемой в датчике. Всвою очередь,,тока треугольной ф,ормы должно быть подмощность датчика определяется его чувст ведено напряжение Ц . Тогда в данном вигельностью, являющейся отношением по» устройстве, при применении такого же лезного сигнала датчика и скорости пото формирователя магнитного поля, должны ка жидкости. Это отношение определяется 15 быть подведены напряжения + 0 /2 и

0 значением магнитной индукции в активной -Ц/2. Потребляемая мощность оказываетзоне датчика в момент измерения. Послед- ся в 4 раза меньше чем у прототипа. ния, в,свою очередь, определяется значе- Так как напряжение на выходе усилите нием тока возбуждения. B.äàííîì расходо» ля 9 присутствует все время, то сигнал мере измерительными моментами являют- zo на выходе преобразователя напряжениеокончания полупериодов нарастания и частота являющийся выходным сигналом бьщания тока возбуждения. Выходной сиг-. оасходомера, непрерывный.

Составитель С. Лебедев

Редактор Т, Веселова Техред Т. Фанта Корректор. А

Заказ 2744/49 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, 5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4