Электромагнитный расходомер с частотным выходом

 

Союз Советсиик

Социалистические

Республик

О П И С А Н И Е (и)932239

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Донолнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 29. 32. 79(2l ) 2860799/>8 1 0 с присоединениеит заявки Ж (51)М. Кл.

G 01 F 1/60

3Ъцаеретеенный квинтет

СССР аа делен изобретений к еткрыткй (23)Прноритет(53) УДК 681. 324»

:538-52 (088. 8) Опубликовано 30 ° 05.82 Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.05.82

1

1"

И. -A. А, Вирбалис (72) Ав тор изобретения

Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (7I ) Заявитель (54} ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ

ВЫХОДОМ

Изобретение относится к измерению . расхода и количества жидкостей электромагнитным методом и может применяться преимущественно для создания цифровых электромагнитных расходомеров или аналого-цифровых преобразователей расхода.

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом с компенсационной схемой преобразования сигнала в частоту, содержащие два канала преобразователя, в каждом из которых имеются фазовые детекторы, преобразователи напряжение-частота и частота-напряжение с соответствующими фильтрами (1 j.

Однако схемы таких расходомеров сложны. Они возбуждаются промышленной частотой, поэтому для возбуждения требуется значительная мощность.

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

Существуют электромагнитные расходомеры, в которых частота возбуждения равна выходной частоте. При значительно меньшей частоте возбуждения, чем промышленная, это дает существенный выигрыш в потребляемой мощности.

Трансформаторная помеха при этом получается ничтожной.

Наиболее экономичным из таких расходомеров является электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала датчика, обмотку возбуждения магнитного поля, генератор тока треугольной формы, устройство управления ге" нератором, резистор,два сравнивающих устройства, выходы которых подлючены к входу устройства управления генератором (2 ).

Основными недостатками такого расходомера являются узкий диапазон расходов, в котором выходная частота расходомера линейно зависит от измеря" емого расхода и измерение производит3 3522 ся с минимальной погрешностью. Так, если такой электромагнитный расходомер рассчитан на некоторый минимальный расход Я ;, при измерении которого погрешность измерения не бу- дет превышать заданной величины, то отношение максимального и минимального расхода вЂ Я вЂ, е дналаеоне которых выходная частота линейно зависит от расхода, обычно не превышает 1о

3-4. При дальнейшем увеличении этого отношения возникает нелинейность характеристики f 8, — — f(Q),а также ь х начинает резко возрастать погрешность измерения. Это связано с тем, 15 что со значительным ростом измеряемого расхода существенно уменьшается амплитуда индукции магнитного поля, а тем самым, и тока возбуждения. При этом резко возрастают погрешности из- п за инерционности переключения направления изменения магнитного поля и из-за действия различных помех.

Цель изобретения - увеличение линейности и точности измерения в широ- g ком диапазоне измеряемых расходов.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный расходомер 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

35 датчика подключен к входу первого сравнивающего уст ройст ва, первый конец обмотки возбуждения магнитного поля подсоединен к выходу генератора тока треугольной формы, второй ее

40 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, дополнительно снабжен дополнительной схемой управления, генератор тока треугольной формы выпол- о нен в виде последовательно включенных управляемого делителя напряжения, интегратора и усилителя мощности, причем второй конец обмотки возбуждения магнитного поля через дополнитель- 5 ную схему управления соединен с первым управляющим входом управляемого делителя напряжения, второй вход кото359 4 рого соединен с устройством управления генератором, а выход управляемого делителя напряжения соединен с пер вым сравнивающим устройством.

На чертеже представлена структурная схема расходомера.

Расходомер состоит из датчика 1, электроды которого подключены к усилителю 2 сигнала датчика, а выход последнего подключен к входу первого сравнивающего устройства 3. Выход его подведен к устройству 4 управления генератором, подключенного своим выходом к управляемому делителю напряжения. Выход последнего подключен к интегратору 6 и к входу первого сравнивающего устройства 3. Управляемый делитель напряжения вместе с интегратором 6 и подключенным к его выходу усилителем 7 мощности составляют генератор 8 тока треугольной формы. К выходу усилителя мощности 7 подключен один вывод обмотки 9 возбуждения магнитного поля, составляющей вместе с магнитопроводом 10 формирователь 11 магнитного поля. Иежду другим выводом обмотки 9 возбуждения магнитного поля и общей точкой устройства включен резистор 12. К точке соединения обмотки 9 и резистора 12 под,соединены второе сравнивающее устройство 13, выход которого подключен к устройству 4 управления -генератора, и дополнительная схема 14 управления, своим выходом подключенная к управляемому делителю напряжения.

Устройство работает следующим образом, В момент его включения начинается измерительный полупериод: на выходе устройства 4 управления генератора появляется отрицательное напряжение " U0, поступающее на вход управляемого делителя 5 напряжения. С его выхода часть напряжения -aUo, где

О(а<1 коэффициент деления, поступает на вход интегратора 6. На его .выходе напряжение U начинает линейно вырастать: ц,где

1 ацо

6, С6 - постоянная времени интегратора 6. На выходе усилителя мощности 7 появляется пропорциональный этому напряжению.ток

° О Р Ð

=aU К„Ь, где К = — =сопМ;

932239 нт преобразования" Продолжительность одного периода7. колебания тока равно

Т=И=„„, где A=

1 к„-а.с к, 15

8= К93-60

К Р вЂ” коэффицие усилителя мощности

Этот ток протекает в обмотке 9 формирователя 11 магнитного поля, возбуждая магнитное поле такой же формы. Скорость изменения индукции магнитного поля В пропорциональна (скорости изменения тока

I где С = const. Сигнал на электродах датчика 1, а также на выходе усилителя сигнала датчика 2 тоже линейно растет по абсолютной величине. Абсолютную величину сигнала на выходе усилителя 2 можно выразить как

20 где К - коэффициент усиления усилиЧ. теля 2;

d - расстояние между электродами, Ч с кОрОст ь пОтОка жидкОсти 5

Если подставить значение 81, то получим 1 = K dc-aU К„Ч- t. Абсолютная величина напряжения, поступающего на первое сравнивающее устройство 3 с управляемого делителя напряжения 5, 50 равная.а0о,является опорным уровнем.

В момент равенства l. а0О сравнивающее устройство 3 срабатывает, воздействуя на устройство 7 управления и переключая его. Начинается обратный полупериод. На выходе устройства 4 управления появляется напряжение +V на выходе делителя g - напряже" ние + аОО, напряжение на выходе интегратора 6 начинает линейно убывать. о

Убывает также ток 1-т, а вместе с ним и падение напряжения 0.1дна резисторе 12, которое равно О.1О- K. =

= R à- р Ê7 Ч t В момент равенСТва 0.1 = О срабатывает второе сраенивающее устройство 13, которое воздействует на устройство 4 управлений, переключая вновь ее в измерительный полупериод.

Продолжительность измерительного .56 полупериода можно выразить из равенства 1 = аОО следующим образом: о О К аСбч,к,ч К1-ас.К„

Напряжение на резисторе 12 равно

<.< о

Î <„= R > o> <> u= у, .а Ч 11.О

1 при этом выходная частота " — А-М °

Пусть линейное преобразование расхода, а тем самым, скорость потока Ч в частоту f производится с минимальной погрешнос т ью в некотором диапазоне токов возбуждения магнитного поля, при значениях которых происходит срабатывание первого сравнивающего устройства

11 пн h 11 пай

Это соответствует оптимальному диапазону напряжений на резисторе QU

4И1тий

-Ц „.Если скорость потока изменится йастолько, что 0щркажется за пределами оптимального диапазона, то появится нелинейность, а также вырастет погрешность преобразования.

Чтобы этого не произошло, введена дополнительная схема 14 управления.

Если в каком-то из периодов Uqg 4. она срабатывает, воздействуя на управляющий вход делителя напряжения.

При этом коэффициент а изменяется.

Если U gU (0,11 1 ., то коэффици-. ент а вырастает в и раз. При этом, соответственно, в и раз возрастает скорсрть изменения тока возбуждения - и опорный уровень срабаты84 вания первого сравнивающего устройства 3. Коэффициент преобразования А скорости потока Ч в частоту при этом остается неизменным, но ток возбуждения 1, а тем самым, и напряжение 01, при которых происходит сра"

;батывание первого сравнивающего устройства 3, возрастают в и раз. Чтобы схема такого расходомера работала стабильно, должно соблюдаться нера.венство

Если в каком-то периоде окажется что 0 q U rU qg «, то а уменьшается в и раз. Тогда при неизменном коэффициенте преобразования A напряжение Ц п1и ток 17, при которых происходит срабатывание первого сравнивающего устройства 3, уменьшается в и раз.

7 9322

Таких переключений коэффициента деления а может быть произведено столько, сколько имеется ступеней в управляемом делителе 5 напряжения.

Если достигнуто а - A „и оказывает- 5 щю ся, что в каком-то периоде U VU qg то дальнейшее переключение не производится. Переключение не производится и в том слечае, если достигнут о а

= ак, и при этом оказывается, что

"аО- "й Ооi1п.

Электромагнитный расходомер с частотным выходом позволяет значительно увеличть диапазон линейного преобразования скоростей потоков в час- !5 тоту f,ïðîèçâoäèìoão с минимальной погрешностью. Так пусть при отсутствии дополнительной схемы управления оптимальный диапазон скоростей потока, соответствующий оптимальному диа- 26

"»» " О п,,1п « 0.тпах ° будет

Ч„„сп, " Ч и . Тогда при одном изменении выходного напряжения управляемого делителя напряжения в и раз диапазон скоростей потока Ч „" Ч„п;и, 25 соответствующий тому же диапазону

Ощ я„„;Ощ,„ т, увеличится в и раз.

Еслйже такйх изменений будет произведено i, то диапазон скоростей по- тока Ч „,„,- V „ óâåëè÷èòñÿ в 36 и *1 раз. В том случае, когда отношение - не менее 3,5 @О min

4, достаточно 2-3 переключений управ- зз ляемого делителя напряжения, чтобы обеспечить =10-ЪО . trna» ч формула изобретения. . Электромагнитный расходомер 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 к 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 линейности и точности измерения, он снабжен дополнительной схемой управления, генератор тока треугольной формы выг полнен в виде последовательно вклю1 ченных управляемого делителя напряжения, интегратора и усилителя мощности, причем второй конец обмотки воз- буждения магнитного поля через дополнительную схему управления соеди-. нен с первым управляющим входом управляемого делителя напряжения, второй вход которого. соединен с устройством управления генератором, а выход управляемого делителя напряжения соединен с первым сравнивающим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 3260109, кл. 73-194ЕИ, 1966

2. Авторское свидетельство СССР

N 546781, кл. G 01 F 1/58, 1974 (прототип).

932239

Составитель С.Лебедев редактор E.Лушникова Texpea N. Кастелевич Корректор Г.Решетник

Заказ 3742/56 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, g-35, Раушская наб., д. М5

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

Электромагнитный расходомер с частотным выходом Электромагнитный расходомер с частотным выходом Электромагнитный расходомер с частотным выходом Электромагнитный расходомер с частотным выходом Электромагнитный расходомер с частотным выходом 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерениям расхода проводящих жидкостей электромагнитным методом

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров

Изобретение относится к устройствам выделения и преобразования сигнала датчика расхода электромагнитного типа

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерению расхода электропроводящих сред электромагнитными расходомерами, и может быть использовано при периодической метрологической поверке расходомеров, в промышленности и в научных исследованиях

Изобретение относится к способу работы устройства измерения процесса, с помощью которого подлежит измерению, по меньшей мере, одна физическая величина, в частности, расход, вязкость или т.п

Изобретение относится к способу контроля магнитно-индуктивного расходомера, содержащего измерительную трубку для пропускания измеряемой текучей среды и систему магнитного поля, содержащую, по меньшей мере, одну полевую катушку, через которую, по меньшей мере, периодически протекает ток возбуждения и которая служит для создания магнитного поля, по меньшей мере, частично пронизывающего текучую среду перпендикулярно направлению течения

Изобретение относится к магнитно-индукционному расходомеру, содержащему измерительную трубу, через которую протекает среда в основном по оси измерительной трубы, магнитное устройство, создающее переменное магнитное поле, проходящее через измерительную трубу в основном перпендикулярно оси измерительной трубы, первый измерительный электрод и второй измерительный электрод, причем измерительные электроды располагаются в измерительной трубе по соединительной линии, являющейся по существу перпендикулярной к оси измерительной трубы и магнитному полю, и блок обработки результатов и регулирования, который на основе снимаемого с измерительных электродов измерительного напряжения определяет объем или массу протекающей через измерительную трубу среды

Изобретение относится к способу и устройству для измерения объемного или массового потока среды, протекающей через магнитоиндуктивный расходомер с заданным номинальным внутренним диаметром
Наверх