Электромагнитный расходомер



Электромагнитный расходомер

 


Владельцы патента RU 2489684:

Закрытое акционерное общество "Управляющая компания Холдинга "Теплоком" (RU)

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода (расходомерам), и может быть использовано в счетчиках воды, кислот, щелочей, молока, пива. Электромагнитный расходомер содержит первичный преобразователь 1 расхода, предварительный усилитель 5, формирователь 6 тока, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 7, микроконтроллер 8, индикатор 9 и источник 10 опорного напряжения. Выходы формирователя тока соединены со входами первичного преобразователя 1 расхода. Выходы первичного преобразователя 1 расхода соединены со входами предварительного усилителя 5, выход которого соединен с первым входом АЦП 7. Выход АЦП 7 соединен со входом микроконтроллера 8, выход которого соединен со входом индикатора 9. Электромагнитный расходомер дополнительно снабжен формирователем 11 модулирующего сигнала и модулятором 12 опорного напряжения. При этом выход источника 10 опорного напряжения соединен с первым входом модулятора 12 опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 11 модулирующего сигнала, а выход соединен со входом формирователя 6 тока и со вторым входом АЦП 7. Технический результат - снижение погрешности измерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода (расходомерам), и может быть использовано в счетчиках воды, кислот, щелочей, молока, пива.

Электромагнитные расходомеры базируются на измерении разности электрических потенциалов, образующихся на электродах, контактирующих с потоком движущейся жидкости, расположенных перпендикулярно как линиям магнитного поля, так и направлению движения потока жидкости. Величина потенциалов определяется выражением:

E = B D V ( 1 )

где B - индукция магнитного поля, D - расстояние между электродами, V - скорость движения контролируемой жидкости.

Из выражения (1) видно, что величина разности потенциала прямо пропорциональна скорости движения жидкости, а значит, и расходу. Таким образом, измеряя потенциал, определяют расход жидкости.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий первичный измерительный преобразователь, состоящий из немагнитной трубы с установленными в ней диаметрально противоположно двумя электродами и формирователя магнитного поля, а также передающий измерительный преобразователь, отличающийся тем, что формирователь магнитного поля выполнен в виде постоянного магнита, а передающий измерительный преобразователь содержит блок сравнения, вход которого соединен с одним из электродов первичного измерительного преобразователя, блок формирования импульса "Запись", вход которого соединен с выходом блока сравнения, реверсивный счетчик, вход которого соединен с выходом блока сравнения, блок формирования импульса "Сброс", вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом блока формирования импульса "Сброс", а выход через потенциометр соединен с другим электродом первичного преобразователя, генератор импульсов, выход которого соединен с входами цифроаналогового преобразователя и реверсивного счетчика, блок памяти, входы которого соединены с выходами блока формирования импульса "Запись" и реверсивного счетчика, блок индикации, вход которого соединен с выходом блока памяти, блок формирования унифицированного сигнала, вход которого соединен с выходом блока памяти, RU 2080560 C1.

Недостатком этого расходомера является сложность схемы преобразования сигналов, а также низкая помехозащищенность устройства.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий первичный электромагнитный преобразователь расхода, включающий магнитную систему с катушками, в зазоре которой установлены трубопровод с электродами, расположенными с противоположных сторон трубопровода и подсоединенными к измерительной схеме, соединенной со схемой контроля для управления током питания магнитной системы, и дополнительный трубопровод с электродами, расположенными с противоположных сторон дополнительного трубопровода и подсоединенными ко входу измерительной схемы, при этом дополнительный трубопровод с измерительной схемой образуют измерительный канал с постоянным расходом измеряемой среды, создающий со схемой контроля для управления током питания магнитной системы отрицательную обратную связь, позволяющую компенсировать влияние изменения параметров измеряемой среды, магнитной системы и измерительной схемы на результат измерения, измерительный резистор, блок отображения, соединенный с измерительной схемой, отличающийся тем, что измерительная схема содержит последовательно соединенные коммутатор аналоговых сигналов, со входами которого соединены электроды, расположенные на трубопроводах, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, управляющий коммутатором, а схема контроля включает в себя источник тока питания катушек магнитной системы, управляемый микропроцессором совместно с ШИМ-регулятором, и АЦП, служащий для передачи на вход микропроцессора напряжения, полученного преобразованием тока питания измерительным резистором, RU 2295706 C2.

Недостатком этого устройства является большая чувствительность к помехам с частотой, близкой к частоте питания катушек магнитной системы.

Известен электромагнитный расходомер, состоящий из первичного преобразователя расхода, формирователя напряжения возбуждения, включающего генератор цикла, блока питания с выходным ключом, управляемым генератором цикла, предварительного усилителя, служащего для усиления импульсов напряжения, поступающих с электродов первичного преобразователя, выходной сигнал с которого поступает в блок преобразования импульсного сигнала в постоянное напряжение, пропорциональное величине расхода жидкости, П.П.Кремлевский «Расходомеры и счетчики количества», Л., 1989, с.429, 430.

Данному техническому решению присущ тот же недостаток, что и устройству RU 2295706 C2.

Известен также электромагнитный расходомер, содержащий первичный преобразователь расхода, предварительный усилитель, микроконтроллер, формирователь тока, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), источник опорного напряжения, индикатор, формирователь сигнала интерфейса, RU 12240 U1.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Устройство обеспечивает получение информации в цифровом коде; недостатком этого устройства является влияние электромагнитного поля, создаваемого катушками магнитной системы первичного преобразователя расхода на работу одного или более расходомеров, расположенных в непосредственной близости друг к другу, что обусловливает увеличение погрешности измерений.

Задачей настоящего изобретения является снижение погрешности измерений, обусловленной влиянием расходомеров на работу друг друга.

Согласно изобретению электромагнитный расходомер, содержащий первичный преобразователь расхода, предварительный усилитель, формирователь тока, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, индикатор и источник опорного напряжения, при этом выходы формирователя тока соединены со входами первичного преобразователя расхода, выходы которого соединены со входами предварительного усилителя, выход которого соединен с первым входом АЦП, выход которого соединен со входом микроконтроллера, выход которого соединен со входом индикатора, дополнительно снабжен формирователем модулирующего сигнала и модулятором опорного напряжения, при этом выход источника опорного напряжения соединен с первым входом модулятора опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя модулирующего сигнала, а выход соединен со входом формирователя тока и со вторым входом АЦП.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному изобретению, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема устройства.

Электромагнитный расходомер содержит первичный преобразователь 1 расхода жидкости, включающий магнитную систему с катушками 2, в зазоре которой установлен трубопровод 3 с электродами 4; устройство также содержит предварительный усилитель 5, выполненный в конкретном примере на микросхеме АД 620, формирователь 6 тока на базе микросхемы DRY 8811, аналогово-цифровой преобразователь 7. В данном примере в качестве АЦП 7 использована микросхема ADS 1242, микроконтроллер 8 типа MSP430F169. Устройство также содержит жидкокристаллический индикатор 9 и источник 10 опорного напряжения, в частности, реализованный с использованием линейного стабилизатора LM431. Выходы формирователя 6 тока соединены со входами первичного преобразователя 1 расхода (катушками 2 магнитной системы). Выходы первичного преобразователя 1 расхода (электроды 4) соединены со входами предварительного усилителя 5, выход которого соединен с первым входом АЦП 7. Выход АЦП 7 соединен со входом микроконтроллера 8, первый выход которого соединен со входом индикатора 9. Электромагнитный расходомер включает формирователь 11 модулирующего сигнала и модулятор 12 опорного напряжения, выполненные на основе микроконтроллера MSP430F169. Выход источника 10 опорного напряжения соединен с первым входом модулятора 12 опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 11 модулирующего сигнала, вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера 8. Выход модулятора 12 опорного напряжения соединен со входом формирователя 6 тока и со вторым входом АЦП 7.

Устройство работает следующим образом. При протекании электропроводной жидкости через трубопровод 3, находящийся в зазоре между катушками 2 магнитной системы, на электродах 4 индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), величина которой прямо пропорциональна скорости движения этой жидкости. Параметры электромагнитного поля, создаваемого катушками 2, определяются током, поступающим на них от формирователя 6 тока. Характеристики этого тока зависят от сигнала, поступающего на вход формирователя 6 тока от источника 10 опорного напряжения через модулятор 12 опорного напряжения. Параметры модуляции этого сигнала определяются формирователем 11 модулирующего сигнала. ЭДС, возникающая на электродах 4, поступает на входы предварительного усилителя 5, с выхода которого сигнал поступает на первый вход АЦП 7. На второй вход АЦП 7 поступает сигнал с выхода модулятора 12 опорного напряжения, одновременно с поступлением этого сигнала на вход формирователя 6 тока. В АЦП 7 происходит преобразование сигналов в цифровой код. Сигнал в цифровой форме на выходе АЦП 7 соответствует амплитуде модулированного аналогового сигнала на его входе. Этот сигнала поступает в микроконтроллер 8, где происходит обработка - фильтрация помех и выделение полезного сигнала, а также вычисление расхода жидкости, протекающей через трубопровод 3. Информация отображается на индикаторе 9. В каждом отдельном электромагнитном расходомере с помощью задающего параметра модуляции формирователя 11 и осуществляющего модуляцию модулятора 12 происходит модуляция с различными параметрами канала опорного напряжения, питающего катушки 2 магнитной системы. При этом в микроконтроллере 8 выделяется только полезный сигнал, то есть сигнал с модуляцией, определяемой формирователем 11 модулирующего сигнала данного расходомера, а сигналы являющиеся помехами, возникающими вследствие работы других, смежных, расходомеров, подавляются (фильтруются), поскольку имеют другие параметры модуляции.

Таким образом, отличительные признаки изобретения обусловливают важное новое свойство изобретения, состоящее в устранении взаимного влияния электромагнитного поля катушек 2 магнитной системы расходомеров, расположенных вблизи друг от друга, что существенно снижает погрешность измерений. Указаные новое свойство объекта обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень».

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Промышленная применимость».

Электромагнитный расходомер, содержащий первичный преобразователь расхода, предварительный усилитель, формирователь тока, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, индикатор и источник опорного напряжения, при этом выходы формирователя тока соединены со входами первичного преобразователя расхода, выходы которого соединены со входами предварительного усилителя, выход которого соединен с первым входом АЦП, выход которого соединен со входом микроконтроллера, выход которого соединен со входом индикатора, отличающийся тем, что дополнительно снабжен формирователем модулирующего сигнала и модулятором опорного напряжения, при этом выход источника опорного напряжения соединен с первым входом модулятора опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя модулирующего сигнала, а выход соединен со входом формирователя тока и со вторым входом АЦП.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано для измерения расхода жидких металлов. .

Изобретение относится к монтажному пакету для изготовления магнитно-индуктивного датчика расхода, в частности устройства магнитного поля для системы магнитного поля.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, их поверки имитационным способом. .

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к направлению тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы воды и теплоносителя в напорных трубопроводах водоснабжения и отопления.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем.

Изобретение относится к встраиваемому измерительному устройству, в особенности к расходомеру текучей среды, протекающей в трубопроводе, которое содержит измерительный преобразователь или датчик, в особенности магнитоиндукционный измерительный датчик, имеющий измерительную трубку, вставленную в корпус трубопровода для транспортировки измеряемой текучей среды и футерованную изнутри полиуретаном, полученным при использовании катализатора, содержащего металлоорганические соединения.

Изобретение относится к магнитоиндуктивному расходомеру, таким образом к устройству для измерения объемного или массового расхода среды, протекающей через измерительную трубу в направлении оси измерительной трубы, содержащему систему магнитов, генерирующую проходящее через измерительную трубу магнитное поле, в основном поперек оси измерительной трубы, с, по меньшей мере, одним измерительным электродом, который определенным участком поверхности контактирует со средой, и с блоком регулирования/обработки, который информирует об объемном или массовом расходе среды посредством измеряемого напряжения, наведенного в, по меньшей мере, одном измерительном электроде.

Изобретение предназначено для измерения расхода электропроводящей жидкости. Расходомер состоит из измерительной трубы с жестким сечением канала, изготовленной из диэлектрического материала. На наружной поверхности трубы смонтирован магнитопровод в виде двух катушек индуктивности и установлены четыре электрода, два в горизонтальной и два в вертикальной плоскости по отношению к оси измерительной трубы. Электроды, установленные в вертикальной плоскости, служат для измерения электрической проводимости жидкости в трубопроводе. На наружной поверхности измерительной трубы установлен датчик для измерения уровня магнитного поля внутри канала трубы. Измерительную трубу располагают в стальном корпусе, на котором на стойке крепят электронный блок. Провода от катушек, электродов и датчика через полость в стойке выводят в электронный блок и распаивают на печатной плате. Внешнее подключение изделия происходит к разъемам, установленным на корпусе электронного блока. На электроды и катушки индуктивности устанавливают экраны из немагнитного металла, выполненные с воздушным зазором. Экраны заземляются. Торцевое уплотнение измерительной трубы обеспечивают резиновым кольцом. Технический результат - высокая точность и стабильность работы изделия и надежная эксплуатация в широком диапазоне температур и давлений. 2 ил.

Магнитно-индуктивный расходомер с устойчивым против давления корпусом из полимерного материала, содержащий входной патрубок (10), выходной патрубок (20) и расположенный между ними измерительный блок (30). Измерительный блок (30) имеет протекаемый измеряемой текучей средой измерительный канал (31) со стенкой (32) канала, два противолежащих магнитных полюса (2) на измерительном канале (31) и два противолежащих, ориентированных перпендикулярно к магнитным полюсам (2) измерительных электрода (1) в стенке (32) канала. Стенка (32) канала - учитывая максимально допустимое для выбранного полимерного материала внутреннее давление - уменьшена в области магнитных полюсов (2) до еще допустимой величины. Внутренняя усиливающая обойма, состоящая из, по меньшей мере, двух внутренних поперечных переборок (37) и, по меньшей мере, двух внутренних продольных ребер (38), стабилизирует стенку (32) канала. Внешняя усиливающая обойма, состоящая из, по меньшей мере, двух первых внешних продольных ребер (40), удерживает и стабилизирует внутреннюю усиливающую обойму и прочно на растяжение соединяет измерительный блок (30) с входным патрубком (10) и выходным патрубком (20). Технический результат - обеспечение однородного магнитного поля оптимальной силы в области магнитных силовых линий, а также устойчивого как против исходящего от измеряемой текучей среды внутреннего давления, так и относительно растягивающих напряжений, а также против других термических и механических нагрузок полимерного корпуса. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Магнитно-индуктивный расходомер с устойчивым против давления корпусом из полимерного материала, содержащий измерительный блок, который имеет протекаемый измеряемой текучей средой измерительный канал (31) с прямоугольным поперечным сечением, стенку (32) канала, два противолежащих магнитных полюса (10) на стенке (32) канала, электромагнит с катушкой (26) возбуждения и магнитным сердечником (27) для создания магнитного переменного поля и два противолежащих измерительных электрода (34) в стенке (32) канала. Магнитные полюса (10) представляют собой полученные штамповкой-гибкой-складыванием части из электротехнической листовой стали в форме продольно протяженной планки (11′) с отформованными, взаимно дистанцированными друг от друга поверхностными элементами (10.1, 10.2). Продольно протяженная планка (11′) после складывания образует двойное ребро (11). Поверхностные элементы (10.1, 10.2) после изгибания образуют рабочие поверхности магнитного полюса. Двойное ребро (11) и рабочие поверхности магнитного полюса образуют магнитный полюс (10). Двойное ребро (11) находится на задней стороне магнитного полюса (10). Технический результат - обеспечение равномерного распределения магнитных силовых линий по всей рабочей поверхности полюса. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, магнитопровод С-образной формы с двумя полюсными наконечниками и индукционную катушку. У каждого полюсного наконечника предусмотрена сквозная поперечная прорезь, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. Поперечная прорезь в полюсном наконечнике разрывает контуры токов Фуко и устраняет их влияние на результат измерения расхода. Технический результат - повышение точности измерения расхода жидких металлов. 1 ил.

Электромагнитный расходомер имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, магнитопровод с полюсными наконечниками и кожух, внутри которого располагаются индукционная катушка и клеммная колодка. Остальная часть магнитопровода с полюсными наконечниками и труба с электродами расположена вне кожуха, причем кожух имеет отверстие для подвода электродов к клеммной колодке, а труба обмотана теполизоляционной лентой. Технический результат - повышение надежности расходомера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах. В электромагнитном расходомере, содержащем корпус 1, клеммную коробку 2, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля с сердечниками 5, 6, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода 7, 8, при этом электрические провода 9 от катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и электродов 7, 8 выведены в клеммную коробку 2, измерительная труба состоит из пяти участков: среднего 10, двух промежуточных 11, 12 и двух крайних 13, 14. При этом средний участок 10 измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности 15 в местах установки сердечников 5, 6 катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности 16, промежуточные участки 11, 12 измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка 10 и плавно переходят в крайние участки 13, 14, имеющие цилиндрическую форму. Сердечники 5, 6 катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля имеют поперечное сечение прямоугольной или Т-образной формы. Технический результат - независимость показаний расходомера от характеристик течения жидкости в измерительной трубе. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется электрическое поле, являющееся мерой объемного расхода. Техническим результатом от применения изобретения является повышение чувствительности расходомера за счет снижения полей рассеяния магнитного поля. Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, магнитопровод выполнен из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, изогнутой по замкнутому периметру прямоугольника. Индукционная катушка имеет стальной цилиндрический сердечник, который с одной стороны прикреплен к магнитопроводу, а с другой касается внешней поверхности трубы, причем ось сердечника совпадает с осью индукционной катушки, перпендикулярна оси трубы и линии, соединяющей электроды. 1 ил.

Способ измерения расхода многофазного потока основан на том, что в поток транспортируемой среды движителем вносят дозированное количество механической энергии, компенсирующее потери энергии потока на участке измерения, при этом поступательная, вращательная или любая другая скорость движителя, синхронизированная с объемным расходом транспортируемой среды, является первичным сигналом при измерении расхода. Устройство измерения расхода многофазного потока состоит из одновинтовой машины, винт которой является движителем для равномерного подвода дозированного количества механической энергии в многофазный поток и одновременно чувствительным элементом устройства измерения, причем первичный контур регулирования скорости вращения винта для синхронизации с объемным расходом транспортируемой среды состоит из тахометра, частотного преобразователя и контроллера, а вторичный задающий контур управления в составе датчика дифференциального давления, датчиков температуры, блока математического моделирования и регистратора расхода используют для управления скоростью вращения винта, а также расчета и фиксации объемного и массового расхода транспортируемой среды и ее плотности. Технический результат - уменьшение погрешности измерения, увеличение метрологически обоснованного интервала измерения расхода транспортируемой среды, повышение надежности и достоверности результатов измерения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный способ измерения расхода электропроводной жидкости, протекающей в магнитном поле через немагнитную трубу, в которой установлены два электрода, магнитное поле создается с помощью электромагнита, имеющего индукционную катушку, через которую пропускается электрический ток, причем расход жидкости определяется в результате измерения тока, протекающего через индукционную катушку, и разности потенциалов между электродами, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение на клеммах индукционной катушки, а величину расхода вычисляют по формуле Q = k U I [ 1 − λ ρ k ( U k I − R k ) ] где Q - расход измеряемой среды, k - градуировочный коэффициент, U - разность потенциалов между электродами, I - ток, протекающий через индукционную катушку, Uk - напряжение на клеммах индукционной катушки, Rk - электрическое сопротивление индукционной катушки при градуировочной температуре измеряемой среды, λ - температурная погрешность расходомера [1/°С], ρk - изменение электрического сопротивления индукционной катушки при изменении температуры измеряемой среды на градус Цельсия. Технический результат - повышение точности измерения расхода в широком изменении температуры измеряемой среды. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода жидкого металла с помощью безэлектродных электромагнитных расходомеров. Безэлектродный электромагнитный расходомер, состоит из трубы, трех индукционных катушек и магнитопровода. Индукционные катушки выполнены в виде плоских многослойных печатных плат, магнитопровод представляет собой плоскую пластину, причем катушки и магнитопровод расположены на внешней поверхности трубы, образуя три параллельных слоя, из которых первый слой, расположенный непосредственно на трубе, занимают две катушки, торцами плат соприкасающиеся друг с другом по линии центрального периметра трубы, а второй и третий слои образуют, соответственно, третья катушка и магнитопровод, расположенные симметрично относительно центрального периметра трубы. Технический результат - повышение точности измерения расхода и упрощение изготовления расходомера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх