Электромагнитный расходомер с частотным выходом
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, соаержаишй датчик, основную и вспомогательную схемы сравнения, схему управления , последовательно соединенные генератор тока треугольной формы, катушку формирователя магнитного поля и резистор, причем основная схема сравнения содержит усилитель сигнала датчика. пороговое устройство, запоминающее устройство и схему задания опорного напряжения , в состав которой входит ключ, выход порогового устройства подключен к первому входу .схемы управления, второй вход которой через вспомогательную схему сравнения соединен с точкой соеди-tнения катушки формирователя магнитного поля и резистора, а выход - с генератором тсжа треугольной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в схему задания опорного напряжения введен формирователь эталонного временного импульса, вход которого соединен с выходом схемы управления, а выход - с управляющим входом ключа, точка сое (Л (Z динения катушки формирователя магнитного поля и резистора подключена через ключ к входу запоминающего устройства и вторсмлу входу порогового устройства, первый вход которого через усилитель сигнала датчика соединен с датчиком. ел ю ел ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ
РЕСПУБЛИК
„,SU„, 015252
Sing . С 01 Р 1/58
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ю
Яд ,Ю
4R ,Ю
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 } 3229772/18-10 (22-} 04.01.81 (46) 30.04.83. Бюл. Ии 16 (72) Г.-З. В. Вирбалене, Л.-П. И. Мицкунене и Б.И.Кришчунас . (71) Каунасский политехникум и Каунасское территориальное управление водопровода и канализации (53) 681.12:538.52 (088.8) (56) 1. Патент США 34 3260106, кл. 73-194ЕМ, 1966.
2. Авторское свидетельство СССР
% 546781, кл. С» 01 F 1/58, 1977 (прототип). (54)(57} ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАС
ХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержаший датчик, основную и вспомогательную схемы сравнения, схему управленияя, последовательно соединенные генератор тока треугольной формы, катушку формирователя магнитного поля и резистор, причем основная схема сравне ния содержит усилитель сигнала датчика, пороговое устройство, запоминаюшее устройство и схему зядания опорного напряжения, в состав которой входит ключ, выход порогового устройства подключен к первому входу, схемы управления, второй вход которой через вспомогательную схему срав3юння соединен с точкой ссадит нения катушки формирователя магнитного поля и резистора, а выход - c генератором тока треугольной формы, о т л и— ч а ю ttt и и с я тем, что, с целью .повышения точности и помехоустойчивости, в схему задания опорного напряжения введен формирователь эталонного временного импульса, вход которого соединен с выходом cMlvthl управления, а выход — с управляюшнм входом ключа, точка соединения катушки формирователя магнитного поля и резистора подключена через ключ к входу запоминвюшего устройства % и второму входу порогового устройства, :й первый вход которого через усилитель сигнала датчика соединен с датчиком.
Изобретение относится к измерению расхода и количества жидкостей электромагнитным методом.
Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом и компенса- 5 ционной схемой преобразования сигнала в частоту. Они содержат два канала преобразования, в каждом из которых имеются фазовые детекторы, преобразователи напряжение-частота, частота-напряжение 10 с соответствующими фильтрамк 1).
Однако схемы таких расходомеров сложны. Они возбуждаются промышленной частотой, поэтому для возбуждения требуется значительная мощность. При питании 15 промышленной частотой возникает довольно значительная трансформаторная помеха, для подавления которой необходим дополнительный канал.
Известен также электромагнитные рас-20 ходомеры, в которых частота возбуждения равна выходной частоте. При значи4 тельно меньшей, чем промышленная, частоте возбуждения это дает существенный выигрыш в мощности возбуждения. 25
Трансформаторная помеха при этом получается ничтожной. Наиболее экономичным из таких расходомеров является электромагнитный расходомер с частотным выходом, который содержит датчик, основную, вспомогательную и контрольную схемы сравнения, схему управления, генератор тока треугольной формы, формирователь магнитного поля и резистор, причем основная схема сравне35 ния состоит из усилителя сигнала датчика,,порогового устройства, первого ключа, а также запоминающего устройства и второго ключа, включенных в цепь об- . ратной связи усилителя, и схемы задания 4 опорного напряжения, состоящей из обмотки обратной связи, делителя напряжения и третьего ключа. Один электрод датчика подключен к общей точке схемы, а другой — к последовательному соеди-, 45 нению выхода схемы задания опорного напряжения и входа усилителя сигнала датчика, выход которого через второй ключ соединен с первым входом порогового устройства. Второй вход порогового устройства подключен к общей точке схемы, а выход вместе- с выходами дополнительной и контрольной схем сравнения подсоединен к входу схемы управления, выходом соединенной с входом генератора тока треугольной формы, к вы. ходу которого подключено последовател ное соединение катушки формирователя магнитного поля и резистора. Обмотка обратной связи намотана на катушку формирователя магнитного поля (2 ).
Основным нецостатком известного рас ходомера является недостаточная точность преобразования, вызванная низкой помехоустойчивостью трансформаторного способа задания опорного сигнала. Трансформатор фактически является дифференцирующим устройством, поэтому он очень чувствителен к высокочастотным помехам, и практически невозможно найти способ, позволяющий исключить их из опорного сигнала, не ухудшая при этом метрологических свойств расходомера. Любые способы фильтрации увеличивают динамические погрешности расходомера и уменьшают его быстродействие. Наличие помех в опорном сигнале увеличивает погреш-. ность преобразования, делая ее зависимой от места установки расходомера, пи тающей сети, качества заземления и т.п, Применение других дифференциаторов сит нала, пропорционального току возбуждения, для задания опорного напряжения основной схемы сравнения тоже не позволяет избежать помех. Задание же опорного сигнала, независимого от тока возбуждения, сильно увеличивает погрешности, вызванные температурным и вре ;энным дрейфом параметров, определяющих скорость изменения тока возбуждения.
Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости расходомера.
Указанная цель достигается тем, что в электромагнитном расходомере с частотным выходом, содержащем датчик, основную и вспомогательную схемы сравнения, схему управления, последовател> но соединенные генератор тока треугольной формы, катушку формирователя магнитного поля и резистор, причем основная схема сравнения содержит усилитель сигнала датчика, пороговое .устройство, запоминающее устройство и схему задания опорного напряжения, в состав которой входит ключ, выход порогового устройства подключен к первому входу схемы управления, второй вход которой через вспомогательную схему сравнения соединен с точкой соединения катушки формирователя магнитного поля и резистора, а выход — с генератором тока треугольной формы, в схему задания опорного напря>кения введен формирователь эталонного временногс импульса, вход которого соединен с выходом схемы управления, а выход - c управляющим входом ключа, точка соединения катушки формирователя
3 1015 магнитного поля и резистора подключена через ключ к входу запоминаюшего устройства и второму входу порогового устройства, первый вход которого через усилитель сигнала датчика соединен с датчиком.
На чертеже приведена блок-схеМа расходомера.
Расходомер состоит иэ датчика 1, электродьг которого подключены к усили- 1о телю 2 сигнала датчика. Выход последнего соединен с первым входом порогового устройства 3, к второму входу которого подсоединено запоминаюшее устройство 4 и через ключ 5 точка соеди- 15 нения катушки 6 формирователя магнитного поля .: и резистора 7. Другой вывод резистора 7 подключен к обшей точке схемы расходомера, а второй вывод катушки 6 формирователя - к выходу гене- щ ратора тока треугольной формы 8. Управляюший вывод ключа 5 подсоединен к формирователю 9 эталонного временного импульса,.вход которого соединен со схемой 10 управления, своим выходом 25 подключенной к входу генератора 8, а входом — к выходу порогового устройства 3. Вход вспомогательной схемы 11 сравнения подключен к точке соединения катушки 6 формирователя магнитного по- 30
as и резистора 7, а выход - к схеме 10 управле ния..Расходомер работает следуюшим образом.
В момент включения ток возбуждения на выходе генератора 8, протекаюший в катушке 6 формирователя магнитного noas и в резисторе 7, начинает линейно возрастать. Линейно растет также индукция магнитного поля в датчике 1, сигнал на его электродах и на выходе усилите:ля 2. Это измерительный полупериод. Сигнал на,выходе усилителя 2, а следо вательно, на входе порогового устройст1 ва 3, можно представить как е=К I Vt где Ч - скорость потока жидкости;
3 — скорость изменения тока возо буждеиня На выходе геиерато- r50 ра 8;
К вЂ” коэффициент пропорциональности, который определяется отношением между индукцией и воэбуждаюшим ее током в датчике 1, 55 расстоянием между его электродами и коэффициентом усиления усилителя 2 ф йМ
В момент начала измерительного xtoлупериода запускается формирователь 9 эталонного временного импульса, который открывает ключ 5 на эталонное время ь . На второй вход порогового устройства 3 поступает сигнал с резистора 7
l ео = lo Rt)
me R - сопротивление резистора 7.
Для правильной работы схемы крутизна сигнала ео должна быть больше крутиз-. ны сигнала е, т.е. В> КМ для любой преобразуемой скорости потока. В момент т. = ключ открывается и на запоминаО юшем устройстве 4 запоминается значе-. ние падения напряжения на резисторе 7 в этот момент:
Ео = 1
