Электромагнитный преобразователь расхода



Электромагнитный преобразователь расхода
Электромагнитный преобразователь расхода
Электромагнитный преобразователь расхода

 


Владельцы патента RU 2618584:

Акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" (RU)

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода. Электромагнитный преобразователь расхода содержит первичный преобразователь 1, включающий индуктор 2 и трубопровод 3 с электродами 4, соединенными с сигнальными входами аналого-цифрового преобразователя 5, выход которого соединен с входом микроконтроллера 6. Схема содержит также мостовой коммутатор тока 7, выходы которого соединены с индуктором 2, а входы управления с выходами микроконтроллера 6. Мостовой коммутатор тока 7 питается от источника тока 8, одним из выходов соединенного с мостовым коммутатором 7, а другим выходом с одним из концов датчика тока 9 и входом усилителя 10, выход которого соединен с входом внешнего опорного сигнала аналого-цифрового преобразователя 5, причем другой конец датчика тока 9 соединен с общей точкой схемы. Технический результат – обеспечение независимости погрешности измерения расхода от нестабильности тока питания индуктора за счет того, что на вход внешнего опорного сигнала АЦП подается усиленное до нормированного значения напряжение с датчика тока, относительно которого происходит преобразование в АЦП, при этом происходит автоматическое деление зависящих от тока питания индуктора входного сигнала и сигнала с датчика тока, включенного в цепь питания индуктора; при этом результат деления не зависит от тока питания индуктора, а за счет деления входного сигнала на опорный сигнал в одном измерительном цикле не снижается быстродействие и выход источника тока питания индуктора из режима стабилизации не ухудшает точность и динамический диапазон измерения. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода.

Известен электромагнитный расходомер [1], в котором уменьшение погрешности измерения при нестабильном токе возбуждения индуктора достигается за счет стабилизации коэффициента передачи измерительного тракта. Расходомер попеременно работает в режимах измерений и автоматической калибровки. В режиме измерений сигнал с выхода первичного преобразователя расхода через коммутатор, преобразователь сигнала, регулятор и первое устройство выборки хранения поступает на индикатор. В режиме автоматической калибровки опорный сигнал с выхода преобразователя тока в контрольный сигнал через коммутатор, преобразователь и регулятор поступает на вход схемы сравнения, на другой вход которой поступает образцовое напряжение с источника опорного напряжения. Напряжением с выхода схемы сравнения через второе устройство выборки-хранения регулируется коэффициент передачи регулятора коэффициента передачи.

Недостатком этого устройства является сложность конструктивного исполнения и снижение быстродействия за счет попеременного измерения сигнала с преобразователя расхода и автоматической калибровки измерительного тракта.

Известен электромагнитный преобразователь расхода [2], в состав которого входит первичный преобразователь, содержащий индуктор и электроды, и вторичный измерительный преобразователь, который, в свою очередь, содержит предварительный усилитель, формирователь тока питания индуктора, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, индикатор, источник опорного напряжения, формирователь модулирующего сигнала и модулятор опорного напряжения. Задачей этого преобразователя является уменьшение погрешности измерения расхода за счет устранения взаимного влияния электромагнитного поля индукторов расходомеров, расположенных вблизи друг от друга.

Недостатком устройства является зависимость погрешности измерения от нестабильности тока питания индуктора, которая обусловлена отклонением активного и индуктивного сопротивления индуктора под воздействием внешних факторов, что приводит также к снижению динамического диапазона измерения расхода.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электромагнитный расходомер [3], в состав которого входит первичный преобразователь, содержащий индуктор и электроды, измерительный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, мостовой коммутатор тока, схема управления мостовым коммутатором, датчик тока и дополнительный аналого-цифровой преобразователь, служащий для контроля тока через индуктор и напряжения на индукторе, что обеспечивает определение величины отклонения текущих значений активного и индуктивного сопротивления индуктора, определенных программно-аппаратным образом по указанным значениям напряжений на индукторе от предустановленных в памяти их эталонных значений.

Недостатком приведенного электромагнитного расходомера является зависимость мгновенного значения измеряемого расхода от отклонения текущих значений активного и индуктивного сопротивления индуктора и, как следствие, нестабильность тока питания индуктора и увеличение погрешности измерения. Контроль параметров индуктора и сравнение с предустановленными в памяти эталонными значениями может повысить точность, если включить его в измерительный цикл и проводить непрерывную коррекцию результатов измерения расхода с учетом полученных значений параметров индуктора. Однако при этом удлиняется измерительный цикл и снижается быстродействие, а в погрешность измерения расхода будет входить погрешность преобразования дополнительного аналого-цифрового преобразователя. Кроме того, увеличение активного сопротивления индуктора под воздействием температуры окружающей среды может привести к выходу источника тока из режима стабилизации, что также приведет к увеличению погрешности и уменьшению динамического диапазона измерения расхода.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности без снижения быстродействия и ухудшения динамического диапазона измерения.

Указанная цель достигается тем, что в электромагнитный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь расхода, измерительный аналого-цифровой преобразователь, мостовой коммутатор, источник тока, датчик тока, микроконтроллер, введен усилитель напряжения с датчика тока, выходом соединенный с входом внешнего опорного сигнала аналого-цифрового преобразователя.

На рис. 1 приведена структурная схема электромагнитного преобразователя расхода (ЭПР), на рис. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Электромагнитный преобразователь расхода содержит первичный преобразователь 1, включающий индуктор 2 и трубопровод 3 с электродами 4, соединенными с сигнальными входами аналого-цифрового преобразователя 5, выход которого соединен с входом микроконтроллера 6. Схема содержит также мостовой коммутатор тока 7, выходы которого соединены с индуктором 2, а входы управления с выходами микроконтроллера 6. Мостовой коммутатор тока 7 питается от источника тока 8, одним из выходов соединенного с мостовым коммутатором 7, а другим выходом с одним из концов датчика тока 9 и входом усилителя 10, выход которого соединен с входом внешнего опорного сигнала аналого-цифрового преобразователя 5, причем другой конец датчика тока 9 соединен с общей точкой схемы.

Устройство работает следующим образом.

Микроконтроллер 6 выдает на выходах 1 и 2 сдвинутые относительно друг друга тактирующие импульсы, поступающие на входы управления мостового коммутатора тока 7 (см. диаграммы U1 и U2). В соответствии с тактирующими импульсами на индукторе формируются двуполярные импульсы (см. диаграмму Uпи), а на конце датчика тока 9, соединенном с входом усилителя 10, импульсы одной полярности, которые после усиления до номинального значения опорного сигнала АЦП (см. диаграмму Uoп) поступают на вход внешнего опорного сигнала АЦП 5, относительно которого происходит нормирование измеряемого сигнала.

Сигнал Uoп определяется следующее формулой:

,

где Iинд - ток питания индуктора,

R - сопротивление датчика тока,

Коп - коэффициент преобразования усилителя сигнала с датчика тока.

Напряжение на электродах имеет ту же форму, что и сигнал на индукторе (см. диаграмму Uвх), а амплитуда пропорциональна расходу и току питания индуктора и определяется следующей формулой:

,

где Q - объемный расход,

Kп - коэффициент преобразования первичного преобразователя.

При протекании тока через индуктор, когда сигнал с электродов принимает установившееся значение, микроконтроллер 6 с выхода 3 выдает в АЦП сигнал на запуск преобразования, по окончании которого с входа 4 считывает с АЦП код, пропорциональный расходу. Значения и при протекании тока через индуктор в положительном и отрицательном направлениях имеют вид

,

где n - разрядность АЦП.

После подстановки в (3) и (4) выражений (2) и (3) получим следующие формулы для значений кодов АЦП при протекании тока через индуктор в положительном и отрицательном направлениях:

,

где Q+ - объемный расход при протекании тока через индуктор в положительном направлении

,

где Q- - объемный расход при протекании тока через индуктор в отрицательном направлении.

Из выражений (5) и (6) следует, что значения кода и и, следовательно, объемный расход не зависят от тока питания индуктора.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерения расхода без снижения быстродействия и уменьшения динамического диапазона измерения.

Источники информации

1. Электромагнитный расходомер. Изобретение RU 1656328.

2. Электромагнитный расходомер. Патент РФ №2489684.

3. Электромагнитный расходомер и способ контроля измерения расхода текучих сред. Патент РФ №2529595.

Электромагнитный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь расхода, электроды которого соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, а индуктор с выходами мостового коммутатора, источник тока, датчик тока, микроконтроллер, отличающийся тем, что в него введен усилитель, вход которого соединен с датчиком тока, а выход с входом внешнего опорного сигнала аналого-цифрового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода.

Изобретение относится к измерению расхода с помощью магнитных расходомеров. Магнитный расходомер (102) для измерения расхода рабочей текучей среды включает в себя расходомерную трубу (108), выполненную с возможностью принимать поток рабочей текучей среды.

Изобретение относится к магнитно-индуктивному расходомеру, в частности, для использования в условиях высокого давления при давлении среды свыше 51 бар, также к способу монтажа системы крепления электрода.

Изобретение относится к магнитному расходомеру (300) для измерения потока технологической текучей среды. Расходомер включает в себя трубку (200, 319), выполненную с возможностью пропускать через себя поток технологической текучей среды.

Изобретение относится к расходомерам такого типа, которые используются для регистрации и измерения расхода технологического флюида на предприятиях производственного процесса.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах, преимущественно в квартирах или иных других личных или служебных помещениях.

Изобретение относится к области измерения расхода электромагнитным методом. Предлагается электромагнитный расходомер с прямоугольным поперечным сечением канала, у которого на каждой стенке, параллельно расположенной магнитному полю, устанавливается не менее трех электродов, контактные поверхности которых имеют круглую форму, диаметром менее 1/10 ширины стенки канала, причем все электроды расположены на равном расстоянии между собой по линии пересечения поверхности стенки с плоскостью центрального поперечного сечения канала.

Изобретение относится к электромагнитным расходомерам для измерения расхода высокотемпературных, коррозийных, проводящих текучих сред, протекающих в канале, таком как труба или желоб.

Представлен и описан магнитоиндуктивный расходомер (1) по меньшей мере с одной измерительной трубкой (2), по меньшей мере с одним имеющим магнитную цепь устройством (3a, 3b) для реализации магнитной цепи и по меньшей мере с двумя электродами (4) для регистрации измеряемого напряжения, причем измерительная трубка (2) имеет впускной участок (2a), примыкающий к впускному участку (2a) измерительный участок (2b) и примыкающий к измерительному участку (2b) выпускной участок (2c), причем поперечное сечение (AM) потока измерительного участка (2b) меньше как обращенного к входному отверстию поперечного сечения (AE) потока впускного участка (2а), так и меньше обращенного к выходному отверстию поперечного сечения (AA) потока выпускного участка (2c), и причем электроды (4) расположены на противоположных электродных участках (5a, 5b) или внутри них на измерительном участке (2b) измерительной трубки (2).

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

Описана сборка расходомерного трубопровода для магнитного расходомера (150). Сборка расходомерного трубопровода включает в себя расходомерный трубопровод (156), выполненный с возможностью приема потока технологической текучей среды через него. Магнитный сердечник (152) устанавливается относительно расходомерного трубопровода (156) и включает в себя стержень (157), проходящий от расходомерного трубопровода (156) до пары ответвлений. Каждое из ответвлений (153, 155) проходит в сторону от стержня (157). Бобина (182), имеющая множество магнитных обмоток (164), располагается вокруг стержня (157) и отделяет множество обмоток (164) от расходомерного трубопровода (156). Технический результат – сокращение количество деталей конструкции расходомерного трубопровода с упрощением тестирования и диагностики устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерению расхода жидкости электромагнитным расходомером. Устройство относится к измерительным устройствам электромагнитных расходомеров и содержит электрически соединенные между собой блок питания, коммутатор питания катушек первичного преобразователя расхода, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер и интерфейс внешней связи и выдачи результатов измерений, и может быть использовано для измерения расхода токопроводящей жидкости. Согласно изобретению устройство включает в себя электронные аналоговые ключи подключения электродов первичного преобразователя расхода, установленные на входе измерительного устройства, входы управления которыми подключены к выходу микроконтроллера, который выполнен с возможностью управления электронными аналоговыми ключами. Технический результат – повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых расходов при одновременном повышении достоверности результатов измерений и надежности работы устройства. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным методом, и может быть использовано для измерения расхода воды в больших водоводах прямоугольной формы, применяемых на ГЭС. Водовод выполнен из железобетона, он имеет канал прямоугольного поперечного сечения размерами до 20/6 м. Номинальный расход воды составляет порядка 500 м3/с. Предлагаемый электромагнитный расходомер имеет прямоугольный канал, размеры которого равны размерам канала турбинного водовода. В канале водовода имеется ниша прямоугольного поперечного сечения, она выполнена по всему периметру прямоугольного канала водовода глубиной не менее 100-200 мм, в нее помещен индуктор и электроды. Для того чтобы не создавались дополнительные препятствия потоку, внешняя поверхность электроизоляционной футеровки выполнена заподлицо с поверхностью канала водовода. Мерой расхода жидкости является сумма разностей потенциалов всех пар электродов. Технический результат – создание расходомера с повышенной точностью измерения расхода с изменяющейся структурой потока, обеспечение высокой точности измерения и независимости показаний от структуры потока. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх