Способ измерения расхода

 

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости электромагнитным методом. Целью изобретения является увеличение точности измерения расхода за счет исключения составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты питания преобразователя расхода. Расход измеряется на трех различных частотах ω₁, ω₂, ω₃ питания преобразователя, причем коэффициенты отношений частот n=ω₂/ω₁ m=ω₃/ω₂ при m > n > 1 фиксированы. Управление частотой питания осуществляет вычислительное устройство, при этом сигнал на выходе аналого-цифрового преобразователя отношений принимает значения А₁, A₂, A₃. Серия измерений с циклическим изменением трех частот позволяет с помощью программы вычислительным устройством определять действительные значения расхода. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости электромагнитным методом. Целью изобретения является увеличение точности измерения расхода жидкости электромагнитным методом. Цель изобретения увеличение точности измерения расхода за счет исключения составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты питания преобразователя расхода. На фиг. 1 показана структурная схема расходомера; на фиг.2 структурная схема программы. Расходомер содержит последовательно соединенные управляемый по частоте генератор 1, усилитель 2, преобразователь 3 расхода, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 отношения и вычислительное устройство 5, общая шина которого соединена с управляющим входом управляемого по частоте генератора 1. Расходомер работает следующим образом. Сигнал с выхода управляемого по частоте генератора 1 через усилитель 2 поступает на обмотку возбуждения преобразователя 3 расхода, который вырабатывает сигнал, пропорциональный скорости движения жидкости, и сигнал, пропорциональный индукции магнитного поля преобразователя. Эти сигналы поступают на вход АЦП 4 отношения, выходной сигнал которого имеет следующую структуру: где cредневыпрямленное значение основного сигнала U₁(t)~(Q(t)/ω+a₁+a₂ω)sinωt, т. е. сигнала, снимаемого с электродов преобразователя расхода; средневыпрямленное значение основного сигнала снимаемого либо пропорционально току питания преобразователя расхода, либо пропорционально напряжению питания с последующим интегрированием при помощи интегратора; Q составляющая, пропорциональная скорости движения жидкости; а₁ коэффициент, учитывающий влияние составляющей остаточного сигнала, не зависящей от частоты питания преобразователя расхода (наличие этой составляющей наиболее характерно для трансформаторной помехи); а₂ коэффициент, учитывающий влияние составляющей остаточного сигнала, пропорциональной частоте питания преобразователя расхода (наличие этой составляющей наиболее характерно для емкостной помехи); w частота питания преобразователя расхода. Для исключения частотнозависимых членов вызывающий аддитивную погрешность расход измеряется на трех различных частотах питания преобразователя расхода w₁, ω₂ и ω₃, причем коэффициенты отношения частот фиксированы. Управление частотой питания осуществляет вычислительное устройство 5 путем вывода соответствующего кода в управляемый по частоте генератор 1. Смена частоты осуществляется по программе вычислительного устройства 5, при этом сигнал на выходе АЦП 4 отношения последовательно в соответствии с изменением частоты принимает значения

Эти значения вводятся в вычислительное устройство 5. Выражения (2) представляют собой неопределенную систему уравнений, так как в нее кроме неизвестных а₁ и а₂ входят значения расхода Q₁, Q₂, Q₃, которые в общем случае в связи с тем, что они соответствуют различным интервалам времени измерения, между собой не равны. Количество неизвестных в системе уменьшается путем определения усредненных разностей результатов соседних циклов измерения. При некоррелированности расхода с законом изменения частоты усредненные разности от расхода не зависят и определяются выражениями

Определение усредненных разностей осуществляется вычислительным устройством 5, например, путем фильтрации последовательности разностей соответствующих значений при помощи программных фильтров нижних частот. Система (3) относительно неизвестных а₁ и а₁ имеет единственное решение. Подстановка этого решения в выражения (2) позволяет найти действительные значения расхода в соответствии с выражением
Q A K· B₁ (4)
где вектор действительных значений расхода на частотах ω₁, ω₂, ω₃ соответственно;
вектор результатов измерения на частотах ω₁, ω₂, ω₃ соответственно;
матрица отношения частот,
элементы матрицы отношения частот;
вектор усредненных разностей. Действительные значения расхода, т.е. значения расхода без составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты, определяются программно вычислительным устройством 5. Расходомер, реализующий описанный способ измерения расхода, корректирует аддитивную погрешность, возникающую при движущейся жидкости, причем коррекция осуществляется постоянно и автоматически без выключения расхода. Точность коррекции зависит только от точности отношения частот питания, а не от значения самих частот.

Формула изобретения

Способ измерения расхода, включающий изменение частоты питания электромагнитного преобразователя расхода и измерение синфазной составляющей сигнала электродов, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности за счет исключения составляющих погрешности, вызванных составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты, осуществляют циклическую смену трех значений частоты с фиксированным значением их отношения, а действительные значения расхода определяют по формуле
Q A K · B,
где вектор действительных значений расхода, измеренных на частотах ω₁,ω₂,ω₃ соответственно;
вектор результатов измерения, измеренных на частотах ω₁,ω₂,ω₃ соответственно;
матрица отношения частот;
K₁ n · m/(n-1)(m-1); K₂ n/(m-n)(m-1) элементы матрицы отношения частот;
коэффициенты отношения частот, причем m > n > 1;
вектор усредненных разностей;
усредненная разность результатов измерения на частотах ω₂,ω₁;
усредненная разность результатов измерения на частотах ω₃,ω₂

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2