Электромагнитный преобразователь расхода

 

Изобретение относится к расходометрии и позволяет повысить точность электромагнитного преобразования расхода. Блок управления формирует управляющие сигналы с частотой, кратной частоте питающей сети. Блок питания индуктора в соответствии с управляющими сигналами формирует симметричные двухполярные импульсы, разделенные нулевыми промежутками, которые через резистор поступают на индуктор первичного преобразователя. В счетчике накапливается суммарное число, характеризующее величину измерительного сигнала при положительной и отрицательной полярности питания индуктора. При этом время заряда первого интегратора в такте измерения сигнала с электродов первичного преобразователя определяется временем разряда второго интегратора в такте измерения опорного напряжения. Результат преобразования пропорционален измеряемому расходу и не зависит от постоянных времени интеграторов. 2 ил.

Изобретение относится к расходометрии и может быть использовано в системах контроля и регулирования расхода электропроводных жидкостей. Цель изобретения повышение точности преобразования расхода. На фиг. 1 приведена структурная схема электромагнитного преобразователя расхода (ЭПР); на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие принцип работы ЭПР. ЭПР (фиг. 1) содержит первичный преобразователь 1, включающий в себя индуктор 2 и электроды 3, 4. Индуктор 2 через резистор 5 подключен к выходу источника 6 питания индуктора. Электроды 3 и 4 подключены к входу первого усилителя 7, а резистор 5 к входу второго усилителя 8. К входу первого интегратора 9 подключены выходы ключей 10, 11. 12. Входы ключей 10, 11, 12 подключены, соответственно, к выходам усилителя 7, источника 13 положительного эталонного напряжения и источника 14 отрицательного эталонного напряжения. Выход усилителя 8 подключен к входу ключа 15. Выход ключа 15 соединен с выходами ключей 16, 17 и входом интегратора 18, а выходы ключей 16, 17 соединены соответственно с выходами источников 13, 14 положительного эталонного и отрицательного эталонного напряжений. Выходы первого 9 и второго 18 интеграторов подключены к входам соответственно первого 19 и второго 20 компараторов, выходы компараторов 19 и 20 соединены с входами I и III блока 21 управления. Выходы I, II, III, IV, V, VI блока 21 управления соединены с входами управления соответственно ключей 10, 15, 11, 16, 12, 17, выходы VII и VIII с входами I, II источника питания индуктора 6, выходы IX и X с входами обнуления первого 9 и второго 18 интеграторов, вход II блока управления с выходом генератора опорной частоты 22, выход XI с входом разрешения счета счетчика 23, счетный вход которого подключен к выходу генератора 22 опорной частоты. ЭПР работает следующим образом. Блок 21 управления выдает по выходам VII, VIII тактирующие импульсы с частотой, кратной частоте питающей сети, поступающие на первый и второй входы блока 6 питания индуктора, временная диаграмма тактирующих импульсов U_ти приведена на фиг. 2(см. диаграммы U_VII и U_VIII). Блок 6 питания индуктора формирует соответствии с тактирующими импульсами симметричные двуполярные импульсы, разделенные нулевыми промежутками, которые через резистор 5 подаются на индуктор 2 первичного преобразователя 1. Временная диаграмма импульсов питания индуктора U_пи приведена на фиг. 2. Аналогичную форму имеет сигнал U_изм с электродов 3, 4 и с резистора R5. В течение интервала времени t₁, кратного периоду питающей сети, получаемого с помощью генератора 22 и блока 21 управления, вход второго интегратора 18 подключен, например, к источнику 13 положительного эталонного напряжения через ключ 16, управляемый сигналом с выхода IV. Сигнал, снимаемый с резистора 5 и возникающий при прохождении тока возбуждения через индуктор 2, усиливается вторым усилителем 8 и через ключ 15, управляемый сигналом с выхода II, поступает на вход второго интегратора 18 в течение времени t₂. Интервал времени отсчитывается от момента окончания интервала t₁ до момента срабатывания второго компаратора 20 при переходе выходного напряжения интегратора 19 через нуль. Величина интервала времени t₂, которая зависит от тока, протекающего через резистор 5, должна быть кратной пеpиоду сетевого напряжения. В частном случае интервал t₂ может быть установлен равным интервалу t₁. В течение интервала времени t₂ измерительный сигнал с электродов 3, 4 через ключ 10, управляемый сигналом с выхода I блока 21 управления, подается на вход первого интегратора 9. По окончании интервала t₂ к входу интегратора 9 подключается источник 13 положительного эталонного напряжения через ключ 11, управляемый сигналом с выхода III блока 21 управления. Этот сигнал остается подключенным к входу интегратора 9 в течение интервала времени t₃ до момента перехода через нуль выходного напряжения интегратора 9 и срабатывания компаратора 19. Временной интервал t₃ определяется величиной измерительного сигнала с электродов 3, 4 характеризующего величину расхода. В течение интервала t₃ с выхода XI блока 21 управления на вход разрешения счета счетчика 23 поступают импульсы и счетчик подсчитывает число импульсов с выхода генератора 22. Аналогично устройство работает при противоположной полярности сигнала возбуждения индуктора. Таким образом, в счетчике записывается суммарное число, характеризующее величину и измерительного сигнала при положительной и отрицательной полярности сигнала индуктора. Соотношение между эталонным напряжением и опорным сигналом при использовании метода двойного интегрирования на втором интеграторе 18 имеет вид U_эт= t₁=U_on˙t₂,(1) где U_эт напряжение на выходе источника эталонного напряжения (положительное U_эт⁽⁺⁾ или отрицательное U_эт^(-); U_оп напряжение на выходе усилителя 8. Для первого интегратора 9 соотношение между измерительным сигналом и эталонным напряжением U_изм˙t₂=U_эт˙t₃, (2) где U_изм напряжение на выходе первого усилителя 7. Исключая t₂ из уравнений (1) и (2) (из-за одновременности интегрирования), получим: (3) Используя высокостабильный источник эталонного напряжения, получим соотношение: (4) Число импульсов, поступающих за время t₃ на счетный вход счетчика 23, N_з= t₃ ˙f, где f частота следования импульсов. Тогда соотношение (4) примет вид: N₃= t₁·f (5)
Число импульсов за один период изменения тока питания индуктора 2 будет определяться из выражения
N_Σ3= N⁽₃⁺⁾+N⁽₃^-)= t₁·f +
(6) где знаки (+) и (-) соответствуют полярности тока питания индуктора 2. Таким образом, из выражения (6) следует, что на число импульсов N_Σз, характеризующее расход, не оказывают влияние ни постоянные времени интеграторов, ни их выходные напряжения, что обеспечивает повышение точности преобразования расхода.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА, содержащий первичный преобразователь, индуктор которого через резистор подключен к выходу источника питания индуктора, а электроды к входу первого усилителя, подключенного через последовательно соединенные первый ключ, первый интегратор и компаратор к первому входу блока управления, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ключей, седьмой и восьмой выходы подключены к управляющим входам источника питания индуктора, девятый и десятый выходы подключены соответственно к входам обнуления первого и второго интеграторов, второй усилитель, входом подключенный параллельно резистору, а выходом через второй ключ к входу второго интегратора, генератор опорной частоты, подключенный выходом к второму входу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник положительного эталонного напряжения, подключенный выходом через третий и четвертый ключи к входам первого и второго интеграторов, соответственно, источник отрицательного эталонного напряжения, подключенный выходом через пятый и шестой ключи к входам первого и второго интеграторов соответственно, второй компаратор, подключенный входом к выходу второго интегратора, и счетчик, счетным входом подключенный к выходу генератора опорной частоты, а входом разрешения счета к одиннадцатому выходу блока управления, к третьему входу которого подключен выход второго компаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2