Электромагнитный расходомер с частот-ным выходом

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< >842410 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 200979 (21) 2817448/18-10 с присоединением заявки Йо— (51)М. Кл.

01 F 1/60

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300681 Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 300681 (53) УДК 681.121:

:538.52 (088. 8) 3

I !

М ! ! (54) электРдиАРниттныИ !.РАсхОдОмеР с чАстОтным

ВЫХОДОМ

Изобретение относится к измерению расхода и количества жидкостей электромагнитным методом.

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом с компенсационной схемой. преобразования сигнала датчика в частоту. Они содержат два канала преобразования, в каждом из которых имеются фазовые детекторы, преобразователи напряжение-частота и частота-напряжение в с соответствующими фильтрами 111 .

Однако схемы таких расходомеров сложны. Они возбуждаются промышленной частотой, поэтому для возбужде- то ния требуется значительная мощность.

При промышленной частоте имеется довольно значительная трансформаторная помеха, для подавления которой необходим дополнительный канал. 26

Известны также электромагнитные расходомеры, в которых частота возбуждения равна выходной частоте. При значительно меньшей, чем промышлен-. ная, частоте возбуждения это дает 25 существенный выигрыа по мощности возбуждения. Трансформаторная помеха при этом получается ничтожной.

Наиболее экономичным из таких расходомеров является электромагнитный 30 расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала датчика, обмотку возбуждения магнитного поля с последовательно подключенными к ней резистором, генератор тока треугольной форма, устройство управления генерато а и два сравнивающих устройства Q2$.

Основным недостатком такого расходомера является низкая выходная частота, составляющая единицы или доли герца. Ввиду этого для получения достаточно точного отсчета частоты необходима большая продолжительность времени достигающая десятков секунд

1 или даже минут, что во многих случаях неприемлемо.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Укаэанная цель.достигаетя тем, что электромагнитный расходом р с частотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала. датчика, обмотку возбуждения магнитного поля, генератор тока треугольной формы, два сравнивающих устройства, устройство управления генератором и резистор, причем датчик через усилитель сигнала датчика подключен ко входу первого сравнивающего устройства, 842410

55 где первый конец обмотки возбуждения магнитного поля подсоединен к выходу генератора тока треугольной формы, второй ее конец подсоединен к первому концу резистора и входу второго сравнивающего устройства, второй конец резистора подсоединен к об5 щей точке расходоМра, а выход обоих сравнивающих устройств через устройстно управления генератора подсоединены к управляющему входу генератора тока треугольной формы,дополнительно снабжен амплитудным детектором и преобразователем напряжениепериод, причем преобразователь напряжение-период через амплитудный детектор подсоединен ко второму кон- 15 цу обмотки возбуждения магнитного поля .

На чертеже приведена структурная схема расходомера., Расходомер состоит из датчика 1, О электроды которого через усилитель

2 подключены к входу первого сравнивающего устройства 3. Выход сравнивающего устройства подключен к одному из входов устройства 4 управле25 ния генератора, выход которого подключен к управляющему входу генератора 5 тока треугольной формы.К генератору 5 подключен один из концов обмотки б возбуждения магнитного поля,намотанной на магнитопровод 7, концентрирующий магнитное поле в активной зоне датчика 1. Второй конец обмотки б возбуждения через резистор

8 подключен к общей точке расходомера. К точке соединения обмотки б возбуждения и резистора 8 подключены входы второго сравнивающего устройства 9 и амплитудного детектора 16. Выход второго сравнинающего устройства 9 подключен ко вто- 4р рому входу устройства 4 управления.

Выход амплитудного детектора 10 подключен к преобразонателю напряжение-период 11, с которого снимается выходной сигнал расходомера.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения ток на выходе генератора 5 тока треугольной формы начинает линейно возрастать со 5О

1 скоростью I< =const. Линейно растет также индукция магнитного поля в активной зоне датчика 1, Скорость ее изменения В пропорциональна

1 скорости изменения тока возбуждения Вр =С Ip где C=const. На элек1 тродах датчика 1, а также на выходе усилителя 2 сигнал тоже растет линейно. Сигнал на выходе усилителя

2 можно выразить следующим образом:

=1сс1В1,vt=kcd11 vt 60 коэффициент усиления усилителя 2;

d — расстояние между электродами;

v — o o ocT noTo H KooTH. 65

В момент достижения сигналом U з аданного опорного уровня Е сраба2 тывает устройство сравнения 3 и воздействует на устройство 4 управления, которое переключает направление изменения тока в генераторе

5 тока треугольной Формы. Ток на выходе генератора начинает убывать.

Убывает также напряжение U на резисторе 8 до тех пор, пока оно становится равным нулю. В момент равенства 0-0 срабатывает схема

9 сравнения, воздействуя на устЦ ройство 4 управления, которое снова

Переключает направление изменения тока в генераторе 5. Продолжительность полупериода при условии U =E равна

Е

4 ксаз! Ч

Напряжение на резисторе 8 в этот момент можно выразить следующим образом

1„ Rt где Е. — сопротивление резистора.

Подставив значение 4 н это выражение . получаем 0 = — - — о где

ЕЯ,

K0=Kcd=const. Значение 0 являет4 ся амплитудой треугольного колебания напряжения на резисторе 8, поэтому на выходе амлитудного детектора 10 будем иметь напряжение U = — -,где = ч

A=const коэффициент прсгпорциональности, зависящий от выбранного типа детектора. На выходе преобразователя

11 напряжение-период, получаем периодическую последовательность импульсов, период которой пропорционален выходному сигналу U амплитудного детектора Т,„=-„- -, где

РАК

0= const„ крутизна преобразования преобразователя 1. Частота появления импульсон на выходе преобразователя 11 будет т.е. пропорциональна скорости потока жидкости, и следовательно расходу жидкости.

Соответствующим образом выбирая крутизну преобразования 0 преобразователя напряжение-период 11, всегда можно получить частоту Г ь,„ в необходимое число раз превышающую частоту возбуждения f. расходомера !! !:!Я. и, таким образом, обесйечить быстродействие устройства.

При этом основные достоинства известного устройства — низкая частота возбуждения и отсутствие трансформаторной помехи — остаются в силе.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала датчика, обмотку возбуждения магнитного поля, генератор тока треугольной Формы, два сравнивающих устройства, устройство уп842410

Составитель С.Лебедев

Техред М.Коштура Корректор H.Øâûäêàÿ

Редактор Е.Кинив

Заказ 5049/40 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", F,Óæãoðoä, ул.Проектная,4 равления генератором и резистор, причем датчик через усилитель сигнала датчика подключен ко входу первого сравнивающего устройства, первый конец обмотки возбуждения магнитного поля подсоединен к выходу генератора тока треугольной формы, второй ее конец подсоединен к первому концу резистора и входу второго сравнивающего устройства, второй конец резистора подсоединен к общей точке расходомера, а выходы обоих сравнивающих устройств через устройство управления генератором подсоединены к управляющему входу генератора тока треугольной формы, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он дополнительно снабжен амплитудным детектором и преобразователем напряжение-период, причем преобразователь напряжение-период через амплитудный детектор подсоединен ко второму концу обмотки возбуждения магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА Р 32б0109, кл.73-194, ЕМ, 19бб.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 54б781, кл. 6 01 F 1/58, 1974 (прототип).