Расходомер жидких и газообразных веществ

 

РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащий сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью распиирения диапазона измерений и обеспечения линейности характеристики во всем диапазоне, в него дополнительно введены нелинейный усилитель с передаточным коэффициентов по расходу, описываемым выражением K(Q) «2 , где К(и) - передаточный коэффициент; а,с

:,- в З

° с н

; COO3 СОВЕТСНИХ

:в в»

РЕСПУБЛИК (I!9 (Illj

SU, 3 В G

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н в в тес снсим свндвтвсвствт Риг I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I (21 ). 2900 889/1 8- 10 (22) 27. 03. 80 .(46) 07.05.83.. Бюл. Р 17 (72) С.К. Исматходжаев и К.М.Авлиаханов (71) Узбекский научно-исследовательский инотитут энергетики и автоматики (53) 681.121.8(088.8) (56) 1. Расчет и конструирование расходомеров..-Под ред. П;П.Кремлевского. Л., "Машиностроение", 197&, с. 18-22.2; Там же, с. 44-49 (прототип). (54) (57) РАСХОДОМЕР ®ИДКИХ И ГАЗО ОБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащий сужаю.щее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя и вторичный прибор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и обеспечения линейности характеристики во всем диапазоне, в него дополнительно введены нелинейный усилитель с передаточным коэффициентом по раеходу, описываемым выражением к(9) ™z аида где Ir,(Q) — передаточный коэффициент;. а„,4 — постоянные коэффициенты;

@ — расход, и сумматор при этом вход нелинейного усилителя соединен с выходом диф манометра., а выходы каждого усили-теля соединены с соответствующим Я входом сумматора.

1016679

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и измерения расхода жидких и газообразных веществ, например, на тепловых электростанциях.

Известно устройство для измерения расхода веществ, содержащее устройстро, дифманометр и схему обработки измерительной информации (1 j.

Недостатком известного устройства является малый диапазон измерений (не более 1:4 ).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения расхода вещества, содержащее сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя, и вторичный прибор Г2 3.

Недостатком этого устройатва является узкий диапазон измерения изза нелинейности характеристики при малых расходах.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений и обеспечение линейности характеристики во всем диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомер жидких и газообразных веществ, содержащий сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя, и вторичный прибор, дополнительно введены нелинейный усилитель с пере-, даточным коэффициентом по расходу, описываемым выражением

К (9 = С1 = 2<4„Й, где К(Я) — передаточный коэффициейт; а„,a> — постоянные коэффициенты;

9. — расход, и сумматор, при этом вход нелинейного усилителя соединен с выходом дифманометра, а выходы каждого усилителя соединены с соответствующим входом сумматора.

На фиг. 1 изображена структурная схема расходомера; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема измерительного блока.

Расходомер содержит сужающее устройство 1, дифманометр 2, измерительный блок 3, состоящий из линейного 4 и нелинейного 5 усилителей и сумматора 6, имеющего два входа, а также вторичный прибор 7.

Зажимы 8 и 9 первичной обмотки

10 трансформатора Тр-1 подключаются: к сети, а вторичные обмотки 11-18 служат для питания цепей устройства (фиг. 2).

Линейный усилитель 4 состоит из мостовой схемы, образованной вторичной обмоткой 11 трансформатора Тр-1 и обмотками дифманометра 2 (не показаны ), подключенными соответственно к зажимам 19-21 и 20, 22, в диагональ которой включены резистор 23 (чувствительность ) и конденсатор 24, а также корректора нуля с вторичной обмоткой 12 трансформатора Тр-1 и резисторов 25-27. Подвижный контакт резистора 27 подключается к зажиму

20. Выходной сигнал измерительной части снимается с.подвижного контакта резистора 23 и средней точки корректора нуля между резисторами 25

10 и 26 и подается на первичную обмотку

28 выходного (разделительного ) трансформатора Тр-2 линейного усилителя с коэффициентом трансформации 1 2,5.

Линейный усилитель 4 состоит также из транзистора 29 и вторичной обмотки 30 трансформатора Тр-2, подключенной через резистор 31 и диод .

32 в цепь эмиттер-база транзистора.

29. Питание линейного усилителя осуществляется от обмотки 17 трансформатора Тр-1 через выпрямитель 33.

Нагрузкой усилителя служит резистор

34 с параллельно подключенным конденсатором 35. Источником смещения рабочей точки транзистора 29 служит напряжение на диоде 32, задаваемое обмоткой 15 трансформатора Тр-1, выпрямительными диодами. 36 и 37 и резистором 38. Применение германиевого диода 32 в качестве источника смещения улучшает температурную стабильность усилителя.

Входная цепь нелинейного усилителя 5 .аналогична входной цепи линейного усилителя. В случае использования .индуктивного перепадомера зажимы 3941 нелинейного усилителя подключают ся йараллельно зажимам 19-21 линейного .усилителя, а в случае использования дифференциально-трансформатор40 ного перепадомера зажимы 40 и 42 подключаются соответственно к зажимам

20 и 22. В диагональ моста, образованного обмотками перепадомера и обмоткой 13 трансформатора Тр-1, 45 включен резистор 43 (чувствительность ) с параллельным конденсатором 44. Корректор нуля нелинейного усилителя

cQcToHT из мостовой схемы, образован ной обмоткой 14 трансформатора Тр-1 и резисторами 45-47. Подвижный контакт резистора 47 подключается к зажиму 40. Выходной сигнал измерительной части нелинейного усилителя снимается с подвижного контакта резистора 43 и средней. точки диагонали моста корректора нуля между резисторами 45 и 46 и подается в первичную обмотку 48 входного (разделительного) трансформатора.Тр-3 с коэффициентом трансформации 2,5:1.

Нелинейный усилитель 5 состоит также из транзистора 49 и вторичной обмотки 50 трансформатора Тр-3, под-. ключенной через германиевый диод 51 в цепь эмиттер-база транзистора 49.

1016679

В отличие от линейного усилителя в цепи змиттера транзистора 49 величина сопротивления равна нулю, .что позволяет получать большой коэффициент .усиления сигнала при малых величинах входного сигнала .и меньший коэффициент усиления при больших входных сигналах. Питание нелинейного усилителя осуществляется от обмотки 18 трансформатора Тр-1 через выпрямитель 52. Нагрузкой усилителя 10 служит резистор 53 с параллельно подключенным конденсатором 54. Источником смещения рабочей точки транзистора 49 служит напряжение на диоде 51, задаваемое обмоткой 16 транс- 15 форматора Тр-1, выпрямительными диодами .55 и 56.и резистором 57. .Подвижный контакт нагрузочного резистора 34 линейного усилителя соединен с общей точкой соединения нагрузочного резистора 53 йвторичной обмотки 18 трансформатора, питающего транзистор 49, а подвижный контакт нагрузочного резистора 53 соединен с общей точкой соединения резистора

34 и мостового выпрямителя 33 через резистор 58. Выходное напряжение устройства снимается с зажимов 59 и

60 резистора 58.. При таком подключении резисторов 33, 53 и 58 выходной сигнал устройства равен сумме падения напряжения на нагрузках линейного и нелинейного усилителей.

Расходомер работает следующим образом. (Фиг. 1).

Перепад давления, создаваемый на сужающем устройстве 1 за счет.протекания вещества, преобразуется в дифманометре 2 в электрический сигнал, который в измерительном блоке одновременно усиливается линейным, 40

4 и нелинейным 5 усилителями, вы ходные сигналы которых поступают на входы сумматора 6 и далее на вторичный прибор 7.

Зависимость напряжения 0„ на выхо- 45 де линейного усилителя 4 от расхода вещества Q определяется выражением

01 а (1) где .a — постоянный коэФФициент. 50

Линейную зависимость между расхо дом вещества 9 и показаниями прибора 02 получают иэ выражения

2 2 (2) где os — постоянный коэффициент.

55 .Напряжение U на выходе нелинейного усилителя 5 определяют из выражения

0 =02-0„= N2Q — aa„Q . (3) 60

Измерительный блок (фиг. 2) работает следующим образом.

Изменение расхода вещества вызывает изменение выходного сигнала дифманометра, в результате чего в диа- 65 гонали моста измерительной части линейного усилителя 4 появляется переменный ток, и падение напряженияна резисторе 23 подается на вход усилителя через трансформатор Тр-2,, который служит для кондуктивного ! разделения входных цепей от усилителя и для повышения сопротивления усилителя, приведенного к первичной обмотке. Падение напряжения на резисторе 34 от постоянной составляющей тока коллектора транзистора 29 является выходным сигналом линейного усилителя.

При отсутствии сигнала токи коллектора в каждый полупериод равны и протекают в нагрузке по разным направлениям, т.е. постоянная составляющая напряжения в нагрузке при отсутствии сигнала равна нулю.

При подаче сигнала на вход усилителя ток.коллектора транзистора

29, а следовательно, и .ток через емкость 35 в один полупериод увеличивается, в другой уменьшается. В. нагрузке усилителя выделяется постоянная составляющая напряжения, пропорциональная разности токов кол- лектора в каждый полупериод,Полярность напряжения на выходе зависит от того, в какой из полупериодов ток коллектора увеличивается, что, в свою очередь, зависит от фазы входного сигнала. Следовательно, усили- тель является фазочувствительным.

Так как при подаче на -вход реактивной составляющей или четных гармоник средние значения токов коллектора в каждый полупериод равны, постоянная составляющая напряжения в нагрузке равна нулю.

Аналогично падение напряжения с резистора 43 измерительной части нелинейного усилителя подается на его вход через трансформатор р-3.

Выходной сигнал нелинейного усИлителя снимается с резистора 53. В отли" чие от линейного усилителя, у нелинейного усилителя коэффициент трансформации трансформатора Тр-3 2,5:1, величина сопротивления в цепи эмиттера транзистора 49 равна нулю.

Напряжения на резисторах 34 и 53 суммируются яа резисторе 58. Суммарный сигнал, линейно зависящий от расхода, может быть подан на прибор (показывающий, самопишущий, суммирующий и т.д.) или на вход регулятора автоматизированной системы.

Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет возможности расширения диапазона измерений и линейной зависимостью между расходом вещества и выходным сигналом измерительного блока в различных технологических процессах, например при работе электростанций.

1 016679

ВЙЙИПИ Заказ 3376/43 Тираж 643 Подписное

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