Устройство для бесконтактного измерения скорости перемещения пленки в пузырьковых расходомерах

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛЕНКИ В ПУЗЫРЬКОВЫХ РАСХОДОМЕРАХ , содержащее первый, второй и третий датчики, входы которых связаны с выходом генератора, первый, второй детекторы, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий детектор, вход которого связан с выходом третьего датчика , счетчик, триггер, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, измеритель временного интервала, первый и второй формирователи временных интервалов, первые входы которых объединены и подключены к выходу триггера , первый вход которого объединен с первым входом счетчика и связан с выходом первого детектора, а второй вход триггера - с выходом эле ,мента ИЛИ, первый вход которого связан с первым выходом первого формирователя временного интервала, второй выход которого подключен к второму входу второго формирователя временного интервала, а второй вход первого формирователя временного интервала объединен с первым входом измерителя временного интервгша и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а второй вход первого элемента И - к выходу второго детектора , к которому также подключен второй вход счетчика, выходы которо ,го подключены к соответствующему числу вторых входов элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу j второго формирователя временного ин (Л тервала, связанному также с первым входом второго элемента И, второй с вход которого подключен к выходу третьего детектора, а выход второго элемента И - к второму входу измерителя временного интервала, кроме того , управляющие входы первого, второго и третьего детекторов подключены к выходу генератора. ;о 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фиксирования по (У1 ложения пленок, каждый датчик выполсх нен в виде двух включенных встречнопараллельно светодиодов, общая,точка О) которых соединена с катодом фотрдиода , а другая является входом датчика, при этом анод фотодиода является выходом датчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(5D G 01 Р 3/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гк ь 1(1 i, - 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3451077/18-10

:(22) 11.06.82 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) Н. Д.Дубовой, A.Ю.Лукичев, В.И.Бурякин и В.Ф.Илясов (71) Московский институт электронной техники (53) 531.768(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 3000740, кл. G 01 P 3/68, 1973, 2 ° Авторское свидетельство СССР

9 426193, кл. G 01 Р 3/42, 1972 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНTAKTH0I О ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛЕНКИ В ПУЗЫРЬКОВЫХ РАСХОДОМЕРАХ, содержащее первый, второй и третий датчики, входы которых связаны с выходом генератора, первый, второй детекторы, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий детектор, вход которого связан с выходом третьего датчика, счетчик, триггер, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, измеритель временного интервала, первый и второй формирователи временных интервалов, первые входы которых объедйнены и подключены к выходу триггера, первый вход которого объединен с первым входом счетчика и связан с выходом первого детектора, а второй вход триггера - с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого связан с первым выходом первого формирователя временного интервала, второй выход которого подключен к второму входу второго формирователя временного интервала, а второй вход первого формирователя временного интервала объединен с первым входом изФ мерителя временного интервала и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а второй вход перво - го элемента И вЂ” к выходу второго детектора, к ко орому также подключен второй вход счетчика, выходы которого подключены к соответствующему числу вторых входов элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу

Я второго формирователя временного интервала, связанному также с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего детектора, а выход второго элемента И вЂ” к второму входу измери- Ф теля временного интервала, кроме того, управляющие входы первого, второго и третьего детекторов подключены к выходу генератора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фиксирования по ложения пленок, каждый датчик выполнен в виде двух включенных встречнопараллельно светодиодов, общая точка которых соединена с катодом фотодиода, а другая является входом датчик при этом анод фотодиода является выходом датчика.

Изобретение предназначено для бесконтактного измерения скорости перемещения пленки и может быть использовано в пузырьковых расходомерах, Известно устройство для бескон. тактного измерения скорости перемещения объекта, которое содержит два датчика, расположенные на пути движения объекта, выходы которых связаны с измерителем временного интервала.

Каждый датчик содержит источник и приемник излучения (11, Недостатком данного устройства является то, что в пределах рабочей эоны должен находиться один измеряемый объект. Данное условие не выполняется при измерении скорости перемещения пленки в пузырьковом расходомере.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 2О устройство для бесконтактного измерения скорости перемещения, которое содержит первый, второй и третий датчики, входы которых подключены к выходу генератора, первый и второй „ детекторы, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков (23.

Недостатком известного устройства для бесконтактного измерения скорости перемещения является низкая точ30 ность в случае применения его для измерения скорости движения пленки в пузырьковых расходомерах, для которых характерно наличие нескольких пленок (объектов измерения) в преде- З5 лах рабочего отрезка между двумя ,датчиками. Кроме того, для пленок характерна малая толщина, что сни жает точность фиксирования их поло жения датчиками, основанными на из- 4р менении амплитуды выходного сигнала при появлении в зоне их действия измеряемых объектов. ! елью изобретения является повышение точности измерения скорости перемещения пленки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый, второй и третий датчики, входы которых связаны с выходом ге-. нератора, первый и второй детекторы, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков, дополнительно введены третий детектор, вход которого связан с выходом третьего датчика, счетчик, триггер, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, измеритель временного интервала, первый и вто- рой формирователи временных интервалов, первые входы которых объедине- 60 ны и подключены к выходу триггера, первый вход которого объединен с первым входом счетчика и связан с

:ыходом первого детектора, а второй ход триггера — e выходом элемента

ИЛИ, первый вход которого связан с первым выходом первого формирователя временного инте; вала, второй вход которого подключен к второму входу второго формирователя временного интервала, а второй вход первого формирователя временного интервала объединен с первым входом измерителя временного интервала и подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а второй вход первого элемента И вЂ” к выходу второго детектора, к которому также подключен второй вход счетчика, выходы которого подключены к соответствующему числу вторых входов элемента

ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу второго формирователя временного интервала, связанному также с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего детектора, а выход второго элемен-.à И вЂ” к второму входу измерителя временного интервала, кроме того, управляющие входы первого, второго и третьего детекторов подключены к выходу генератора, а каждый датчик выполнен в вида двух включенных встречно-параллельно светодиодов,.одна общая точка которых соединена с катодом йотодиода, другая является входом датчика, при этом анод фотодиода является выходом датчика.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения скорости перемещения пленки на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства для измерения скорости перемещения.

В устройстве для бесконтактного измерения скорости перемещения выходы первого, второго и третьего датчиков 1-3 подключены к первым входам соответственно первого, втброго и третьего детекторов 4 — 6, вторые входы которых, а также входы датчиков подключены к выходу генератора 7. Выход первого детектора подключен к первым входам счетчика

8 и триггера 9, второй вход которого подключен к выходу элемен" à ИЛИ

10, а выход — к первому входу первого элемента 11 И, второй вход которого подключен к выходу второго детектора 5 и к второму входу счетчи,ка 8. Выход триггера 9 подключен также к первым входам первого формирователя 12 временного интервала и второго формирователя 13 временного интервала. Первый выход первого формирователя 12 временного интервала подключен к выходу первого элемента. 11 И, подключенному также к первому входу измерителя временного интервала 14. Группа вторых входов элемента ИЛИ 10 подключена к группе выходов счетчика 8. Второй

1096588 вход второго формирователя 13 временного интервала подключен к второму выходу первого формирователя 12 временного интервала, а выход — к третьему входу элемента ИЛИ 10 и к первому входу второго элемента И 1-. 5

Второй вход второго элемента И 15 подключен к выходу третьего детектоРа 6 а выход — к второму входу измерителя 14 временного интервала.

Первый выход формирователя 12 перво- 10 го временного интервала подключен первому входу элемента ИЛИ 10.

Каждый из датчиков 1-3 содержит два включенных встречно-параллельно светодиода 16 и 17, одна общая точ- 15 ка которых является входом датчика, а другая соединена с общей шиной устройства, и катодом фотодиода 18, анод которого является выходом датчика. 20

Устройство для бесконтактного измерения скорости перемещения пленки в пузырьковом расходомере работает следующим образом.

Пленка, движущаяся под действием потока газа по трубке, поочередно проходит через датчики 1-3, расположенные в точках с координатами X „;

Х, Х (Фиг.2 а) При этом на выходах детекторов 4-6 появляются импульсы (фиг. 2 б,в,г ). Каждый выходной импульс детектора 4, поступая на первый вход счетчика 8, увеличивает содержащееся в нем число на единицу.

Данное число уменьшается на единицу при поступлении импульса на второй вход счетчика 8 с выхода второго детектора 5. Таким образом, в счетчике 8 содержится число

) ) с ) ) 1 Н2 7 (1) где N и N2 — соответственно число 40 импульсов, поступившее на первый и второй входы.

На выходах счетчика 8 появляется информация о его состоянии, представ-45 ленная двоичным кодом. Информация о младшем разряде этого кода на выход счетчика 8 не поступает. Поэтому импульсы на выходах счетчиков появляются только в случае 50

Nñ) 1 (2)

Пройдя через элемент ИЛИ 10, эти импульсы поступают на второй вход триггера 9 и устанавливают его в нулевое состояние. ПостУпая на пеРвый вход триггера 9, выходные импульсы детектора 4 переводят его в единичное состояние (фиг.2 д), при условии отсутствия на его втором входе импульсов элемента ИЛИ 8, т.е., если

N с 1. При этом импульс с выхода триг-60 гера 9 поступает на первые входы первого и второго формирователей 12 и 13 временных интервалов. В момент, когда пленка проходит точку второго датчика 2 с координатой Х2, импульс 65 с выхода второго датчика 2, пройдя через первый элемент 11 И, поступает на второй вход первого формирователя 12 временного интервала. При этом на его первом выходе выделяется импульс (фиг.2 е ), поступивший через элемент ИЛИ 10 на второй вход триггера 9, устанавливающий триггер

9 в нулевое положение (фиг.2 д). В этот момент в первом и втором формирователях 12 и 13 фиксируется нулевой временной интервал Т, равный времени прохождения пленкой расстоянияя от точки Х„ до точки Х (фиг.

2 а). Начиная с этого момента, в первом формирователе 12 производится формирование первого временного интервала Т„. Первый временной интервал T формируется таким образом, что при любой величине нулевогО временного интервала Т выполняется равенство

Т =T †->-- - 1- — ° (3)

По окончании первого временного интервала на втором выходе первого формирователя 12 выделяется импульс (фиг.2 ж ), поступающий на второй вход второго Формирователя 13. Начиная с этого момента, на втором формирователе 13 Формируется временной интервал Т2(Фиг.2 з). Длительности второго временного интервала

Т2 и нулевого временного интервала

То равны. Сигнал с выхода второго

Формирователя 13 (фиг.2 з) поступает на третий вход элемента ИЛИ 10 и первый вход второго элемента И 15.

На второй вход второго элемента И

15 поступает сигнал с выхода третьего детектора 6 (фиг.2 r). Если момент появления импульса на выходе третьего детектора 6 совпадает с вторым временным интервалом То, то на выходе второго элемента И 15 появляется импульс (фиг.2 и ), который, поступая на второй вход изМерителя временного интервала 14, вызывает его останов. Запуск измерителя временного интервала производится в момент появления импульса на выходе второго детектора 5 (фиг.2 в) при условии единичного состояния триггера 9 (фиг.2 д). При этом в измерителе 14 временного интервала фиксируется временной интервал Т4, соответствующий времени прохождейия пленкой отрезка ХЗ-Х„, т.е., расстояния между вторым и третьим датчиками

2 и 3. Результат измерения временного интервала Т4 используется для определения расхода газа, при условии постоянства расхода за время измерения.

При работе устройства для бесконтактного измерения скорости перемещения возникают две основные ситуации, связанные с одновременным появ1096588 лением нескольких пленок между двумя датчиками, 1. Несколько пленок находятся в пределах отрезка Х -Х„. В этом случае число М, содержащееся в счетчике 8, равно числу пленок меж- 5 ду первым и вторым датчиками 1 и 2.

Если ыс > 1, сигнал с одного иэ выходов счетчика 8 проходит через элемент 10 ИЛИ на второй вход триггера 9 и устанавливает его в нулевое положение. При этом через первый элемент 11 И на первый вход измерителя временного интервала 14 запускающий импульс не проходит. Измерение скорости перемещения пленки не производится. При работе известного устройства в данной ситуации начало и конец измеряемОго интервала фиксируется по разным пленкам.

Возникает существенная ошибка иэ- 0 мерения, пропорциональная расстОянию между первой и последней пленками, одновременно находящимися на отрезке Х -Х„.

2. Несколько пленок находится в пределах отрезка Х -Х2 „ При работе известного устройства определение времени прохождения отрезка Х -Х ведется по любому объекту, проходяему поочередно точки Х2 и Хь уста 30 новки датчиков 2 и 3. При наличии нескольких пленок возникает большая оши 6ка и змере ния, пропорциональная расстоянию межцу первой и последней пленками. При работе предлагаемого устройства для бесконтактного измерения скорости перемещения пленки останов измерителя 14 временного ин,,тервала возможен только в течение временного интервала Т> (фиг ° 2 э .

При неизменном расходе g газа, по- 40 даваемого в пузырьковый расходомер к окончанию временного интервала

Tz

T +--- в точке Х оказывается плен2 3 ка, по которой производились иэмере- 45 ния интервала То и запуск измерителя 14 в точке Х . Так как фиксирование интервала Т производилось при выполнении условия (41, время прохождения точки Х пленкой к ближайшей измеряемой равно Т. -То .Тогда для данной пленки выполняется нера- венство

Т +--- )Т -Т

1 0 (4)

Следовательно, момент прохождения 55 данной пленкой не попадает во временной интервал Т2 и пленка, идущая перед измеряемой, не вызывает останов измерителя 13 временного интервала. Пленки, идущие за измеряемой пленкой, также не вызывают погрешности измерения скорости, так как к моменту прохождения ими точки Х измерение временного интервала заканчивается.

Из анализа двух рассмотренных ситуаций следует, что наличие нескольких пленок на отрезках X --X и Х

Э 2 2

-Х не вызывает погрешности измеренйя скорости их перемещения. Это позволяет испольэовать предлагаемое устройство для бесконтактного измерения скорости перемещения в пузырьковых расходомерах, в которых. велика вероятность одновременного появления нескольких пленок в пределах измерительного отрезка.

Применение в устройстве для бесконтактного измерения скорости перемещения датчиков, содержащих два светодиода, включенных встречнопараллельно, и фотодиода позволяет повысить точность фиксирования положения пленок в точках Х„,X,X пузырькового расходомера. Для объектов измерения — пленок, проходящих по трубке, — характерна малая толщина и относительно невысокая оптическая плотность. Применение двух включенных встречно-параллельно светодиодов 16 и 17 позволяет при подаче на их среднюю точку сигнала от генератора получить два световых пото,ка, действующих в противофазе на фотодиод 18. Таким образом, при отсутствии пленки фотодиод воспринимает постоянный световой поток. При появлении пленки в зоне датчиков 1 или 2, 3 на его выходе выделяется сигнал, Фаза которого зависит от взаимного расположения пленки светодиодов 16 и 17. Когда пленка проходит точку Х или Х, Х, происходит измененйе фазы сигйала. Так как в качестве детекторов 4-6 использоьаны фаэовые детекторы, в эти моменты на их выходах появляются импульсы, свидетельствующие о прохождении пленкой точек Х.<, X>, Xy.

Устройство обеспечивает работоспособность при относительной погрешности д Т, определяемой выражением ьта 1 х -х ° (5 о то 2 Хз Хг

Таким образом, применение третьего датчика для формирования измеряемого временного интервала и Фазового детектора позволяет существенно повысить точность измерения рас-. хода газа в пузырьковых расходомерах, 109á588

1096588

Ссыпем 8р. ими

Составитель Г.феднн

Редактор С.Патрушева ТехредЖ.Кастелевич Корректор O. èãoð

Заказ 3819/34 Тираж 823 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4