Электромагнитный расходомер

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкости электромагнитным методом. Цель изобретения - повышение точности измерения. Электромагнитный расходомер содержит генератор 1 импульсов , счетчик 2, ПЗУ 3, ЦАП 4, дифференциальный усилитель 5. В состав расходометра входят также преобразователь 6 расхода, повторитель 7 напряжения, интегратор 8. Выходы интегратора, преобразователя расхода, ПЗУ соединены с входами фазочувствительного измерителя 9 отношения. 1 ил.

Изобретение относится к измерению расхода жидкостей электромагнитным методом.

Целью изобретения является увеличение точности измерения.

На чертеже приведена структурная схема расходомера.

Расходомер содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, счетчик 2, постоянное запоминающее устройство 3, цифроаналоговый преобразователь 4, дифференциальный усилитель 5, преобразователь 6 расхода, повторитель 7 напряжения, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя 5. Кроме того, расходомер содержит интегратор 8, вход которого соединен с выходом повторителя 7, и фазочувствительный измеритель 9 отношения, первый вход которого соединен с вторым выходом преобразователя 6 расхода, второй вход - с выходом интегратора 8, а третий вход - с вторым выходом постоянного запоминающего устройства 3.

Расходомер работает следующим образом.

Под действием цифрового сигнала, поступающего с генератора 1, счетчик 2 вырабатывает код, значение которого линейно изменяется во времени. Этот код, поступая на адресный вход постоянного запоминающего устройства 3, воспроизводит при помощи цифроаналогового преобразователя 4, вход которого соединен с выходом данных постоянного запоминающего устройства 3, записанную в постоянное запоминающее устройство 3 функцию в соответствии с выражением U₁₀[t) = U_m˙[cos(ω t) - 6cos(3ω t) + + 5cos(5 ω t)] . (1) Этот сигнал через усилитель 5 поступает на обмотку возбуждения преобразователя 6 расхода, при помощи которой в активной зоне этого преобразователя создается магнитное поле.

В активную зону преобразователя 6 расхода встроен преобразователь индукции магнитного поля, выходной сигнал которого через повторитель 7 поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 5, образуя цепь обратной связи.

Передача цепи обратной связи определяется преобразователем индукции, напряжение на выходе которого, равное напряжению обратной связи, определяется выражением E₂(t) = j ω W₂S₂B(t) , (2) где W₂, S₂ - количество и площадь витков преобразователя индукции; В - индукция магнитного поля преобразователя расхода.

Это выражение справедливо для работы преобразователя индукции на достаточно высокоомную нагрузку. Для выполнения этого условия в схеме предусмотрен повторитель 7, имеющий высокое входное сопротивление, а катушка индуктивности преобразователя индукции выполнена с малой собственной емкостью.

Коэффициент передачи усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, определяется выражением K(jω) = = . (3) Магнитное поле, создаваемое при этом в активной зоне преобразователя расхода, имеет следующую структуру B(t) = [sin(ωt)-2·sin(3ωt)+sin(5ωt)] . (4) Под действием этого поля на электродах преобразователя 6 расхода вырабатывается сигнал, пропорциональный скорости движения жидкости, который поступает на вход основного сигнала фазочувствительного измерителя 9 отношения. Структура сигнала определяется выражением (4). Сигнал преобразователя индукции преобразователя 6 расхода через повторитель 7 и интегратор 8 поступает на вход опорного сигнала фазочувствительного измерителя 9 отношения. Очевидно, структура этого сигнала также определяется выражением (4). На вход управления фазочувствительным детектором фазочувствительного измерителя 9 отношения поступает цифровой знаковый сигнал с дополнительного выхода постоянного запоминающего устройства 3, определяемый выражением S(t) = S_g (sinω t), (5) где S_g - логическая функция знака низкочастотной составляющей магнитной индукции.

Значения знакового сигнала записаны в постоянное запоминающее устройство 3 синфазно с функцией в соответствии с выражением (1), т.е. это означает, что каждому значению времени выражения (1) и равного ему значению в выражении (5) соответствует адрес постоянного запоминающего устройства, по которому записываются значения функции в соответствии с выражениями (1) и (5). Фазочувствительный измеритель 9 отношения осуществляет комммутацию знаков основного и опорного сигналов по закону, определяемому знаковым сигналом, и измеряет отношение средневыпрямленных значений, полученных после коммутации сигналов. При этом подавляется синфазная составляющая остаточного сигнала, не зависящая от частоты питания, наиболее характерная для трансформаторной помехи преобразователя расхода, структура которой определяется выражением U_11сф(t) = U_m[sin( ωt( - 6sin(3ω t) + + 5sin(5 ωt)]. (6)
Составляющая остаточного сигнала, пропорциональная частоте питания, наиболее характерная для емкостной помехи, также подавляется. Структура этой составляющей определяется выражением
U_11ω (t) = U_m[sin( ωt) - 18sin(3ω t) + + 25sin(5 ωt)] . (7)
Как следует из выражений (6) и (7), средневыпрямленные значения названных составляющих определяются выражениями
_сф= U_m· · (1-2+1) = 0 ;
_ω = U_m· · (1-6+5) = 0 .

Из этих выражений видно, что измерение средневыпрямленного значения по приведенному алгоритму позволяет исключить составляющие остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты питания преобразователи расхода.

Электромагнитный расходомер позволяет исключить аддитивную погрешность измерения, вызванную амплитудой и фазовой погрешностью составляющих магнитного поля, обусловленную потерями в цепи возбуждения преобразователя расхода. Кроме того, точность измерения расхода увеличивается также из-за исключения влияния фазовых погрешностей и помех в цепи формирования знакового сигнала.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий преобразователь расхода, интегратор и фазочувствительный измеритель отношения, первый вход которого соединен с первым выходом преобразователя расхода, а второй вход - с выходом интегратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены повторитель напряжения, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с входом интегратора и выходом повторителя напряжения, вход которого соединен с вторым выходом преобразователя расхода, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, при этом третий вход фазочувствительного измерителя отношения соединен с вторым выходом постоянного запоминающего устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1