Электромагнитный расходомер

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОПИСАНИЕ ц

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 12. 04. 79 {21) 2754408/18-10 (5t)hA

1/58 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии

Опубликовано231080; Бюллетеиь ¹ 39

Дата опубликования описания 23,1080 (53) УДК 681.12:

:538.52(088.8) (72) Авторы изобретения

А. К. Губарев, Г. А.глубин, А. В. Варычев, Г.С.Абрамов и В.А.Савельев (7t) Заявитель

Опытный завод "Электрон" (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано при построении цифровых расходомеров.

Известны автокомпенсационные элек- 5 тромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых для уравновешивания синфазной и квадратурной составляющих выходных сигналов преобразователей расхода используются статичес- 1Î кие и динамические регулирующие устройства (1) .

Недостаток этих расходомеров заключается в сложности реализации и необходимости выполнения дополнитель-15 ного преобразования для получения частотного выходного сигнала.

Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие последовательно включенные источник переменного 2Q тока, первичный электромагнитный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, фазовый де- 25 тектор, вход управления которого через формирователь соединен с выходом источника питания, интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, дополнительный фазовый детектор, фа- ЗО зосдвигающее устройство, управляющее двухполюсным переключателем, накопительный элемент и фильтр, причем выход формирователя соединен с входом управления двухполюсного переключателя и — через фазосдвигающее устройство — с входом управления дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход — ко входу интегрирующего преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя соединен с выходом основного фазового детектора (2)

Недостатками этих расходомеров являются невысокая точность и малая помехоустойчивость, вследствие преобразования аналоговых сигналов.

С целью повышения точности и помехоустойчивости, электромагнитный расходомер, содержащий последовательно соединенные источник переменного тока и первичный преобразователь расхода с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, и фазосдвигающее устройство, вход которого соединен с источ773436

,Исходя из выражений (1),(2) и (3)

ЭДС Е, и Е можно представить в виде

0 - з1пР, (4)

E> U соьР, (5) где р — угол между векторами U и Е .

Решая совместно выражения (2),(3) и (4) и (5), получаем

Км й9Р (б) где К - масштабный коэффициент.

Таким образом определение значения расхода сводится к измерению величины угла )) между суммарным напряжением U и квадратурной ЭДС Е .

Измерение угла Р производится следующим образом.

Напряжение U формируется в прямоугольные импульсы длительностью T/2 (Т вЂ” период колебаний источника 1 тока) формирователем 3 и подается на один вход формирователя б разности фаз, на второй вход которого подаются прямоугольные импульсы с формирователя 4, фаза которых совпадает (достигается при настройке) с фазой квадратурной ЭДС. Эти импульсы формируются формирователем 4, подключенным к фазосдвигающему устройстну 3, которое в свою очередь подключено к источнику 1 тока.

Формирователь б разности фаэ формирует на выходе импульс длительностью с, которая пропорциональна разности времени поступления на ее вход импульсов с формирователей 4 и 5.При этом величина длительности импульса определяется выражением =Ф/)„)) ) (7) Расходомер работает следующим образом.

Ло обмотке 2-2 первичного преобра,зователя, настроенной конденсатором

2-1 в резонанс с частотой f источника 1 тока, протекает переменный ток 3,,создающий магнитное поле в зазоре между электродами 2-3 и 2-4.

При движении жидкости на этих электродах находится ЭДС Е), пропорциональная скорости (а следовательно, яП расходу Q) жидкости. Одновременно с ЭДС Е,, на электродах наводится квадратурная (сдвинутая на 90О по фазе относительно Е1) ЭДС Ег, независящая от скорости движенйя жидкости и вызванная наличием несиммет И рии в располбжении электродов, искажением магнитного поля и т.п. Таким образом на выходе преобразователя 2 напряжение U представляет собой векторную сумму двух составляющих 60

И-Е,+Е, (1)

Е1- К ° 3 0 (2)

Е, К 3 ° (3) где к — конструктивный параметр преобразователя. 65 ником переменного тока, снабжен генератором импульсов, дискретным делителем частоты, формирователем разности фаз, цифровым делителем импульсных сигналов, двумя формирователями прямоугольных импульсов, вход первого иэ которых соединен с выходом первиЧ$ ного преобразователя расхода, вход второго - с выходом фаэосднигающего устройства, а выходы формирователя прямоугольных импульсов соединены с входами формирователя разности Ааз, а также двумя схемами совпадения, причем перный вход первой из них соединен с выходом генератора, второй ее вход — с выходом формирователя разности фаз, первый вход второй схе- 15 мы совпадения через дискретный делитель частоты также соединен с выходом генератора, второй ее нход соединен с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходы щ обеих схем совпадения соединены со входами цифрового делителя импульсных сигналов.

На чертеже представлена блок-схема .предлагаемого электромагнитного расходомера.

Расходомер содержит источник 1 переменного тока, первичный электромагнитный преобразователь 2, содержащий подстроечный конденсатор 2-1, обмотку 3О

2-2 возбуждения, электроды 2-3 и

2-4, фазосдвигающее устройство 3, формирователи 4 и 5 прямоугольных импульсов, формирователь б разности Ааэ, генератор 7 импульсов, схемы 8 и 9 35 совпадения, дискретный делитель 10 частоты и цифровой делитель 11 импульсных сигналов. где И = 2 f - угловая частота колебаний источника переменного тока.

Импульсы с выходов формирователей

5 и б поступают на первые входы схем

8 и 9 сонпадения,соответственно импульсы с генератора 7 непосредственно поступают на второй нход схемы сонпадения 8, а на второй нход схемы совпадения 9 поступают импульсы с выхода дискретного делителя 10 частоты, подключенного к генератору 7.

При этом в течение каждого периода на выходах схем 8 и 9 фиксируются соответственно следующие числа импульсов

N.) fr t (8) н =- -.— )

Т г. кб 2 (9) где f - частота следования импульсов генератора 7

K> — коэффициент деления делителя 10.

Импульсы М и ))) поступают на входы цифрового делителя 11 .импульсных сигналон, который выполняет операцию деления чисел N и ))), Н -" - г " К8-2К8t (10) И Е„° т Т

773436

2. Авторское свидетельство СССР е 605093, кл.G 01 F 1/00, 1975 (про40 тотип).

Заказ 7486/52 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Используя выражение (7) и учитывая, 2 что Т =, можно число и представить в виде

" 2 "ь 2Q . -" =" . (11) у м р Ы Я 8Ж 5

4)

Иэ выражения (11) определяется искомый угол Р ,р М Ч:

Ка (12 } по которому определяется величина измеренного расхода Q

0-Км сука (13)

Крутизну статической характеристики 15 расходоглера можно варьировать изменением коэффициента К8 делителя 10.

Как видно из выражения (13), на точность измерения расхода не влияют такие дестабилизирующие факторы, как 2О нестабильности частот и амплитуд источника 1 переменного тока и генератора 7 импульсов, кроме того, выполнение операции деления по формуле (10) исключает влияние нестабильностей, свойственных аналоговым делителям. В связи с указанными особенностями, применение предлагаемых расходомеров позволяет существенно увеличить точность и помехозащищенность измерения и упростить процесс настройки расходомеров, так как весь процесс настройки сводится к установке фазы напряжения с фазосдвигающего устройства 3 на совпадение с фазой квадратурной ЭДС. Калибровка показаний рас- З ходомера осуществляется изменением величины К, Формула изобретения

Электромагнитный расходомер, содержащий последовательно соединенные источник переменного тока и первичный преобразователь расхода с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами,и фазосдвига" гающее устройство, вход которого соединен с источником переменного тока

I отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, он снабжен генератором импульсов, дискретным делителем частоты, формирователем разности фаз, цифровым делителем имчульсных сигналов, .двумя формирователями прямоуголь" ных импульсов, вход первого из которых соединен с выходом первичного преобразователя расхода, вход второго — с выходом фазосдвигающего устройства, а выходы формирователей прямоугольных импульсов соединены с входами формирователя разности фаз, а также двумя схемами совпадения, причем первый вход первой иэ них соединен с выходом генератора, второй ее вход — с выходом формирователя разности фаз, первый вход второй схемы совпадения через дискретный делитель частоты также соединен с выходом генератора, .вторОй ее вход соединен с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходы обеих схем совпадения соединены со входами цифрового делителя импульсных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 470702, кл.G 01 F 1/00, 1973.