Вибрационный кориолисовый расходомер

 

Изобретение относится к измерительной технике в частности для измерения массового расхода широкого класса технологических сред. Цель изобретения повышение точности измерения расхода. Контур возбуждения колебаний 6 с электромагнитным вибратором 3 приводит чувствительный элемент 2 в непрерывное колебательное движение. На выходе датчиков угловых отклонений 4, 5 формируются сигналы, поступающие на входы усилителей компараторов 14, 15. Схема управления усилителями-компараторами 11 формирует из входного сигнала датчика 4, логические управляющие сигналы с перепадом 0/1 (1/0) в моменты достижения входным сигналом экстремального значения (например, минимума), поступающие на стробирующие входы усилителей компараторов 14, 15. Компараторы 14, 15 включаются поочередно и формируют последовательности импульсов, не совпадающие по времени. Выходные сигналы компараторов 14, 15 поступают через прецизионные одновибраторы 16, 17 на входы схемы выделения временных интервалов 18. Схема 18 управляет прохождением через логические элементы И 20, 21 квантующих импульсов генератора 19 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 22. Выходной код реверсивного счетчика пропорционален массовому расходу контролируемой среды. Длительность времени измерения расхода задается счетчиком-делителем 12. Управление работой устройства осуществляется логической схемой управления 13. Повышение точности измерения расхода достигается за счет исключения погрешностей от эффекта "мертвая зона" и нелинейных искажений сигналов при измерении разности фаз сигналов датчиков угловых отклонений. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах измерения массового расхода широкого класса технологических сред в различных отраслях промышленности. Цель настоящего изобретения повышение точности измерения расхода. На фиг. 1 представлена блок-схема вибрационного расходомера; на фиг.2 временные диаграммы ее работы при наличии расхода. Вибрационный кориолисовый расходомер (фиг.1) состоит из первичного преобразователя 1 с чувствительным элементом 2, на котором закреплены электромагнитный вибратор 3 и датчики угловых отклонений 4 и 5. Контур возбуждения колебаний 6 содержит источник опорного напряжения 7, пиковый детектор 8 и усилитель мощности 9 и в комплексе с электромагнитным вибратором образует камертонный автогенератор колебаний, измерительный преобразователь 10 состоит из схемы управления усилителями-компараторами 11, счетчика-делителя 12, логической схемы управления 13, двух усилителей-компараторов 14 и 15, двух прецизионных одновибраторов 16 и 17, схемы выделения временных интервалов 18, генератора квантующих импульсов 19 первого и второго логических элементов И 20 и 21, реверсивного счетчика 22 и схемы формирования выходного сигнала 23. Расходомер работает следующим образом. Контур возбуждения колебаний 6 (фиг.1) с электромагнитным вибратором 3 приводит чувствительный элемент 2 в непрерывное колебательное движение. В результате на выходе датчиков угловых отклонений формируются сигналы 1 и 2 (фиг.2), поступающие на вход измерительного преобразователя. Выходной сигнал датчика угловых отклонений 4 (фиг.1) поступает на схему управления усилителями-компараторами 11 и на усилитель-компаратор 14. Выходной сигнал датчика угловых отклонений 5 поступает на усилитель-компаратор 15. Схема управления усилителями-компараторами формирует управляющие сигналы 3 и 4 (фиг.2) в моменты достижения входных сигналов экстремального значения (например, минимума). Усилители-компараторы реагируют на входной сигнал при наличии, например, высокого уровня на стробирующем входе и наоборот. Таким образом, усилители-компараторы включаются поочередно и формируют последовательности импульсов 5 и 6 (фиг.2), не совпадающие по времени. Передними фронтами выходных импульсов усилителей-компараторов 14 и 15 (фиг.1) запускаются прецизионные одновибраторы 16 и 17, формирующие импульсы 7 и 8 (фиг.2) с высокостабильной длительностью Т. С выходов прецизионных одновибраторов импульсы поступают на вход схемы выделения временных интервалов 18 (фиг.1), которая формирует две последовательности импульсов 9 и 10 (фиг.2). Длительность импульсов 9 равна разнице между задним фронтом импульса 7 одновибратора 16 и передним фронтом выходного импульса 8 второго одновибратора 17. Длительность импульсов 10 равна разнице между задним фронтом импульса 8 одновибратора 17 и передним фронтом импульса 7 одновибратора 16. С выхода схемы выделения временных интервалов импульсы 9 и 10 поступают на логические элементы И 20 и 21 (фиг.1), где происходит их заполнение квантующими импульсами с периодом следования Т_к от генератора 19. С логического элемента 20 пакет импульсов N₁= поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 22 (фиг.1), а с выхода элемента 21 пакет импульсов N₂= на вычитающий вход этого счетчика. На выходе реверсивного счетчика устанавливаются показания N=N₁-N₂, пропорциональные разности длительностей импульсов 9 и 10 и, соответственно, расходу контролируемой среды через первичный преобразователь. Действительно, из временных диаграмм (фиг.2) имеем: a=(T_o-T)+t_c (1) b= (T_o-T)-t_c, где t_c временной сдвиг сигналов, обусловленный действием силы Кориолиса. Из соотношений (1) следует: N N₁-N₂= . (2) В свою очередь связь между временным сдвигом t_c и массовым расходом контролируемой среды определяется выражением t_c=S ˙ Q_м, (3) где S чувствительность первичного преобразователя, с²/кг. После подстановки из (3) в уравнение (2) получаем: N · Q_м (4) Таким образом, в предложенном расходомере показания реверсивного счетчика N прямо пропорциональны массовому расходу контролируемой среды Q_м. Посредством устройства 23 (фиг. 1) эти показания преобразуются в стандартный выходной сигнал расходомера, например, 0-5 Ма постоянного тока. Счетчик-делитель 12 и логическая схема управления 13 (фиг.1) формируют управляющие сигналы, синхронизирующие работу измерительного преобразователя и одновременно задают число циклов измерения. При малых диапазонах измерения расхода соответственно будет мало число N и требуется повышенное количество циклов измерения и наоборот. С учетом рассмотренного, выходной сигнал расходомера будет определяться уравнением I_вых= n·K·N · Q_м (5) где К коэффициент преобразования, Ма-/имп. Как следует из временных диаграмм работы (фиг.2), в предложенном устройстве реализован дифференциальный метод преобразования взаимных временных сдвигов сигналов. Повышение точности измерения расхода достигается за счет исключения погрешностей от эффекта "мертвая зона" и нелинейных искажений сигналов путем точной настройки порогов срабатывания усилителей-компараторов на электрическую нейтраль входных сигналов.

Формула изобретения

ВИБРАЦИОННЫЙ КОРИОЛИСОВЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий первичный преобразователь с чувствительным элементом, первым и вторым датчиками угловых отклонений, электромагнитным вибратором, силовая и измерительная катушки которого соединены с контуром возбуждения колебаний, а также измерительный преобразователь, включающий два усилителя-компаратора, входы которых связаны с выходами датчиков угловых отклонений, схему выделения временных интервалоа, первый выход которой соединен с вторым входом первого логического элемента И, а второй выход соединен с входом счетчика-делителя и с вторым входом второго логического элемента И, реверсивный счетчик, сумирующий и вычитающий входы которого соединены, соответственно, с выходами первого и второго логических элементов И, а выход соединен с входом схемы формирования выходного сигнала, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен с первыми входами логических элементов И и с первым входом логической схемы управления, второй вход которой соединен с выходом счетчика-делителя, а выход соединен соответственно с управляющими входами реверсивного счетчика и схемы формирования выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, в измерительный преобразователь дополнительно введены схема управления усилителями-компараторами и два прецизионных одновибратора, причем вход схемы управления усилителями-компараторами подключен к первому датчику угловых отклонений, а ее выходы к стробирующим входам усилителей-компараторов, выходы которых через прецизионные одновибраторы соединены с входами схемы выделения временных интервалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1