NL8005509A - Magnetische stromingsmeter met een meertrapsversterker met automatische nulterugstelling. - Google Patents

Description

* i - 1 -

Magnetische stromingsmeter met een meertraps-versterker met automatische nulterugstelling.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetische stromingsmeter-versterkersysteem en meer in het bijzonder op een meertrapsversterker met een verbeterde automatische nulterugstelfunctie.

5 In een elektromagnetische stromingsmeter brengt een magnetische veld over de stromingsbuizen spanning voor het in een door de buis stromend fluïdum. De spanning, die evenredig is met de spanningssnelheid, wordt gedetecteerd door een paar elektroden, die in contact 10 staan met het fluïdum en versterkt door een signaalver- werkingssysteem voor het leveren van een uitgangssignaal, dat evenredig is met de stromingssnelheid.

Het is thans gebruikelijk, dat het magnetische veld wordt voortgebracht door middel van een gepul-15 seerde gelijkstroom, aangelegd aan de spoelen, die ver bonden zijn met de meter. De meter levert derhalve een trein van uitgangspulsen, gescheiden door nul-uitgangs-perioden.

Voor het houden van de afwijking van de uit-20 gang van de versterker op een geschikt laag niveau is het wenselijk om de versterker te voorzien van een automatische nulterugstelketen, teneinde de uitgang te sturen naar een nulreferentieniveau wanneer haar ingangs-niveau nominaal nul is, d.w.z. gedurende de intervallen 25 tussen de pulsen wanneer geen voor de stroming represen tatief signaal aanwezig is.

Een automatische nulterugstelketen bevat kenmerkend een schakelaar voor het schakelen van de nulterugstelketen in een terugkoppellus om de versterker en een 30 inte>grerende regelversterker voor het sturen van de uit gang van de versterker naar nul wanneer de schakelaar wordt gesloten. Wanneer de schakelaar wordt geopend blijft de uitgang van de integrerende rekenversterker op dezelfde spanning zolang de ingang hetzelfde blijft, 80 05 50 9 - 2 - waardoor de referentiespanning van de versterker op hetzelfde niveau wordt gehouden.

De versterking van een magnetisch stromings-meterverwerkingssysteem wordt bij voorkeur uitgevoerd 5 ' door een versterkersysteem met meerdere in het kader geschakelde versterkertrappen, die ten minste een eerste en een tweede versterker omvatten. Wanneer twee versterkers, elk voorzien van een dergelijke automatische nulterugstelketen, in cascade worden geschakeld, wordt 10 evenwel een aanzienlijke fout (in de grootte-orde van 50 mV) ingevoerd. Een fout van deze grootte is onaanvaardbaar in een magnetische stromingsmeter.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een magnetische stromingsmeter, waarin het signaal-15 verwerkingssysteem een meertrapsversterker bevat, die automatisch over al haar versterkertrappen op nul wordt teruggesteld.

De uitvinding beoogt verder een dergelijk systeem te verschaffen, waarin geen noemenswaardige fout 20 wordt ingevoerd door het automatisch nulterugstellings- systeem, ook niet wanneer het versterkersysteem een hoge versterking levert.

Voor het bereiken van de bovengenoemde oogmerken wordt volgens de uitvinding voorzien in een mag-25 netisch stromingsmeter, bestaande uit een huis, dat geschikt is om te worden aangesloten in stromings-systeem voor het meten van de stroming van een hier doorheen gaand fluïdum, uit elektromagneetspoelorganen voor het voortbrengen van een magnetisch veld in het door het 30 huis stromende fluïdum, uit een paar elektroden voor het leveren van een spanning in afhankelijkheid van het elektrische veld, dat is voortgebracht in het door het magnetische veld ingaande fluïdum, en uit een signaal-verwerkingsinrichting voor het omzetten van de uitgangs-35 spanning in een uitgangssignaal, welke stromingsmeter hierdoor wordt gekenmerkt, dat de signaalverwerkings-inrichting bestaat uit een meertrapsversterkersysteem, dat een eerste versterkerorgaan bevat, alsmede een tweede versterkerorgaan, dat in cascade met het eerste 80 05 50 9 f Λ - 3 - versterkerorgaan is geschakeld. Het eerste versterker-orgaan bestaat uit een versterker, uit een automatisch nu1terugstelketen, die geschakeld is in een terugkoppel-keten om de versterker, en uit een schakelorgaan voor 5 het aan- en uitschakelen van de nulterugstelketen. Het tweede versterkerorgaan bestaat eveneens uit een versterker, uit een automatisch nulterugstelketen, die in een terugkoppelketen om de versterker·is geschakeld, en uit een schakelorgaan voor het aan- en uitschakelen 10 van de nulterugstelketen. Tijdregelorganen dragen zorg voor het opeenvolgend uitschakelen van de nulterugstelketen van het eerste versterkerorgaan en het vervolgens uitschakelen van de nulterugstelketen van het tweede versterkerorgaan, waardoor een nulterugstelling plaats 15 vindt in de ingang aan het tweede versterkerorgaan van elke fout, veroorzaakt door het uitschakelen van de nulterugstelketen van het eerste versterkerorgaan.

In een gunstige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding bevatten de nulterugstelketens elk een in-20 te.-grerende rekenversterker. De tijdregelorganen regelen bij voorkeur de elektromagneetspoelen teneinde een intermitterend magnetisch veld voort te brengen in het door het huis stromende fluïdum en brengen de nulterugstel-ket-ens in de aan-stand wanneer het magnetische veld is 25 verdwenen. In êén uitvoeringsvorm worden door de tijd regelorganen de nulterugstelketens gezamelijk aangeschakeld, terwijl in een andere uitvoeringsvorm de tijdregelorganen de nulterugstelketen van het eerste versterkerorgaan uitschakelen alvorens de nulterugstelketen 30 van het tweede versterkerorgaan aan te schakelen.

Gebleken is, dat de fout, die in de meertraps-versterker wordt ingevoerd wanneer automatisch de nulterugstelketens worden gebruikt in de eerste plaats ontstaat op het tijdstip van het verbreken van de nulterug-35 stelketen van de uitgang van de eerste versterkertrap.

De fout verschijnt als een afwijking van ca. 1 mV aan de uitgangszijde van de eerste versterkertrap, doch wordt dan vermenigvuldigd met de versterking van de volgende versterkertrap. Dit is niet een correctie- en houd- 8005509 - 4 - afwijking of tekortkoming van de inte^grerendejcondensa-tor, doch in plaats hiervan een éénmalige verandering wanneer de schakelaar tussen de versterkeruitgang en de terugkoppelversterkingingang wordt geopend. De oor-5 zaak van deze éénmalige verandering kan zijn een lading- injectie of een geringe verandering van de condensator-spanning wanneer de werkzame nulterugkoppeling wordt verwijderd.

De uitvinding zal hieronder nader worden toe-10 gelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een gunstige uitvoeringsvorm van de magnetische stromingsmeter met meertrapsversterker met automatische nulterugstelling volgens de uitvinding is weergegeven.

15 Hierin toont: fig. 1 het schakelschema van een gunstige uitvoeringsvorm van een magnetische stromingsmeter met meertrapsversterker met automatische nulterugstelling volgens de uitvinding, 20 fig. 2 een tijdsdiagram van eerste uitvoerings vorm van de stromingsmeter volgens fig. 2, en fig. 3 een tijdsdiagram van een tweede uitvoeringsvorm van de stromingsmeter volgens fig. 1.

In fig. I is een magnetische stromingsmeter-25 systeem in haar geheel aangeduid met het verwijzings- cijfer 1. Het stromingsmetersysteem 1 bevat een stro-mingsbuis 3, een paar tegenover elkaar geplaatste elektromagnetische spoelen 5, bekrachtigd vanuit een bron 7 en een paar elektroden 9, die een spanning aftasten, die 30 wordt voortgebracht door de stroming van een elektrisch geleidend fluïdum door het magnetische veld, voortgebracht door de spoelen 5 van de buis 3. De spanning over de elektroden 9 wordt versterkt door een verschilvoorver-sterker 11 en verder versterkt door een tweetrapsver-35 sterkersysteem 13 volgens de uitvinding en wordt dan toegevoerd aan een signaalverwerkingsketen 15, dat een uitgangssignaal afgeeft, dat een aanwijzing verschaft van de stroming door de buis 3. In het gegeven uitvoe-ringsvoorbeeld wordt de spoelstuurketen 7 geregeld door 80 05 50 9 < ' - 5 - een volgorderegelketen 17 teneinde door de pulsen 5 gelijkstroompulsen te voeren van een geregelde pulsduur met geregelde intervallen. Al deze elementen met uitzondering van het versterkingssysteem 13 en de volgorde-5 regelketen 17 kunnen van een conventioneel type zijn.

De eerste trap van het versterkersysteem 13 bevat een inverterende standaardrekenversterker, waarvan de versterking wordt bepaald door de verhouding tussen de weerstanden 21 en 23. De niet-inverterende ingang 10 van de versterker 19 is aan aarde gelegd via een ballast- weerstand 25. Tussen de uitgang van de eerste versterker-trap 19 en haar niet-inverterende ingang is een nulterug-stelketen geschakeld, die bestaat uit een kristalschakel-element 27, geregeld door de volgorderegelketen 17, uit 15 een rekenversterker 29, uit weerstanden 31, 33, uit een- integreercondensator 35 en uit een weerstand 37. Het blijkt, dat deze ketenconstructie een kenmerkende nul-terugstelketen vormt, waarbij de terugkoppelrekenver-sterker 29 als integrator is geschakeld.

20 De uitgang van de eerste versterkertrap 19 is aangesloten op een tweede inverterende versterkertrap, die identiek kan zijn met de eerste trap. De elementen van de tweede trap, die overeenkomen met die van de eerste trap, zijn met dezelfde verwijzingscijfers aan-25 geduid onder toevoeging van een accent.

Bij het in werking zijn van hetversterkersysteem 13 zal wanneer de volgorderegelketen 17 de stroom naar de spoel verbreekt en de spanning, voortgebracht over de elektroden 9 wordt gebroken door deze 30 volgorderegelketen de eerste schakelaar 27 worden ge sloten en zal de nulterugstelketen van de eerste versterker 19 de spanning over de condensator 35 sturen naar een waarde, die voldoende is om de uitgang van de versterker 19 op nul Volt te houden. Wanneer de 35 schakelaar 27 wordt geopend, blijft de lading aan de condensator 35 op de nulinstelling aan de niet-inverterende ingang van de versterker 19 behoudens een geringe afwijking, ingevoerd op het tijdstip van openen van de schakelaar 27.

an os 50 o - 6 -

De tweede versterkertrap 19' wordt op nul-stand teruggesteld door haar nulterugstelketen op precies dezelfde wijze.

Zoals in fig. 2 is weergegeven, zal de volg-5 orderegelketen 17 de stromingsafhankelijke spannings- puls aan .de inverterende ingang van de eerste versterkertrap verwijderen en tegelijkertijd beide schakelaar 27 en 271, behorende bij de nulterugstelketens van de eerste en tweede trap, aanschakelen. Na een te-10 voren bepaalde nulterugstelperiode zal de volgorderegel- keten door het openen van de schakelaar 27 de nulterugstelketen van de eerste trap doen uitschakelen, waardoor een constante referentiespanning voor de versterker 19 wordt in stand gehouden en de uitgang van de versterker 15 19 constant wordt gehouden zolang de ingang dezelfde blijft. De nulterugstelketen van de tweede versterker-trap wordt evenwel voor een aanvullende periode in de aan-stand gehouden teneinde de fout te kunnen compenseren, die wordt ingevoerd op het tijdstip van het uit-20 schakelen van de eerste schakelaar 27. Wanneer de tweede schakelaar 27' wordt geopend zal een soortgelijke geringe afwijking ontstaan, doch deze is onbeduidend ten opzichte van de grootte van het versterkte stromingsafhankeli jke signaal.

25 Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding niet is beperkt tot het bovenbeschreven uitvoerings-voorbeeld. Zoals in fig. 3 is weergegeven, kan bijvoorbeeld de volgorderegelketen alleen de eerste schakelaar 27 gelijktijdig met het verbreken van de stromings-30 afhankelijke spanning aan het versterkte systeem doen sluiten en kan haar gelijktijdig met het sluiten van de tweede schakelaar 27' doen opnenen teneinde een werkzame nulterugstelling van de tweede versterkertrap in te leiden. Er kunnen insteltijden worden verschaft 35 alvorens één van de of beide schakelaars 27 en 27' wordt, resp. worden gesloten. Ook kunnen andere nulterugstelketens worden toegepast.

Conclusies.

8005509

Claims (5)

1. Magnetische stromingsmeter, bestaande uit een huis, dat geschikt is om te worden aangesloten in een stromingssysteem voor het meten van de stroming van een hier doorheen gaand fluïdum, uit organen voor het 5 voortbrengen van een magnetisch veld in het door het huis stromende fluïdum, uit een paar elektroden voor het leveren van een spanning, die afhankelijk is van het elektrische veld, voortgebracht in het door het magnetische veld stromende fluïdum, en uit een signaalverwer-10 kingsinrichting voor het omzetten van de uitgangsspanning in een uitgangssignaal, met het kenmerk, dat de signaalverwerkingsinrichting bestaat uit een meertraps-versterkersysteem, dat een eerste versterkerorgaan bevat, alsmede een in cascade met dit eerste versterkerorgaan 15 geschakeld tweede versterkerorgaan, dat het eerste ver- sterkerorgaan bestaat uit een versterker, uit een automatische nulterugstelketen, die in een terugkoppelketen om de versterker is geschakeld, en uit een schakelorgaan voor het aanschakelen van de nulterugstelketen teneinde 20 een werkzame nulterugstelling te verschaffen en aldus een op nul ingestelde referentiespanning voor de versterker in stand te houden, dat het tweede versterker-orgaan bestaat uit een versterker, uit een automatische nulterugstelketen, die in een terugkoppelketen om de 25 versterker is geschakeld, en uit een schakelorgaan voor het aanschakelen van de nulterugstelketen teneinde een werkzame nulterugstelling te verschaffen en de op nul ingestelde referentiespanning voor de versterker in stand te houden, en uit tijdregelorganen voor het op-30 eenvolgend uitschakelen van de nulterugstelketen van het eerste versterkerorgaan en het vervolgens uitschakelen van de nulterugstelketen van het tweede versterkerorgaan, waardoor in het tweede versterkerorgaan een eventuele fout, ontstaan door het uitschakelen van de nulterug-35 stelketen van het eerste versterkerorgaan, op nul wordt ter ugges te ld. 80 05 50 9 - ar -

2. Stromingsmeter volgens conclusie lf m e.t het kenmerk/ dat de nulterugstelketens elk bestaan uit een integrerende rekenversterker.

3. Stromingsmeter volgens conclusie 2, m e t 5 het kenmerk, dat de tijdregelorganen organen omvatten voor het regelen van de organen voor het leveren van een magnetisch veld op zodanige wijze, dat een intermitterend magnetisch veld wordt voortgebracht in het door het huis komende fluïdum, welke tijdorganen 10 zijn verbonden met de schakelorganen van het eerste en tweede versterkerorgaan zodanig, dat door de schakelorganen wordt zorg gedragen, dat de nulterugstelketens in de aan-stand staan wanneer het magnetische veld verdwenen is. 15

4. Stromingsmeter volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de tijdregelorganen de nulterugstelketens gezamelijk aanschakelen.

5. Stromingsmeter volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de tijdregelorganen de nul- 20 terugstelketen van het eerste versterkerorgaan uit schakelen alvorens de nulterugstelketen van het tweede versterkerorgaan aan te schakelen. 80 0 5 50 9