NL8005557A - Magnetische stromingsmeter van het tweerichtingstype. - Google Patents

Description

• Λ - 1 -

Magnetische stromingsmeter van het tweerichtingstype.

De uitvinding heeft betrekking op een elektromagnetische stromingsmeter en meer in het bijzonder op een dergelijke meter, waarin de fluïdumstroom door de meter in elk van twee tegengestelde richtingen kan gaan.

5 In een elektromagnetische stromingsmeter wordt door een magnetisch veld om een stromingsbuis een spanning geïnduceerd in een door de buis stromend fluïdum.

De spanning, die evenredig is met de stromingssnelheid, wordt gedetecteerd door een paar elektroden, die in con-10 tact zijn met het fluïdum, en wordt vervolgens versterkt door een verschilversterker voor het leveren van een stromingsafhankelijk signaal, dat versterkt wordt door een signaalverwerkingssysteem teneinde een uitgangssignaal te leveren, dat evenredig is met de stromings-15 snelheid. Wanneer de stromingsrichting in de stromingsbuis wordt omgekeerd zal de spanning en derhalve ook het stromingsafhankelijke signaal eveneens worden omgekeerd.

Indien het signaalverwerkingssysteem geschikt is tot het verwerken van signalen van zowel positieve als nega-20 tieve polariteit zoals een op een microprocessor gebaseerd systeem, dat positieve of negatieve "woorden", die zowel de polariteit als de grootte van een ingangssignaal aangeven, verschaft het uitgangssignaal een aanwijzing van zowel de stromingssnelheid als de stromingsrichting 25 zonder verdere signaalverwerking. Helaas worden door de langs algemeen gebruikte magnetische stromingsmetersig-naalverwerkingssystemen signalen van zowel positieve als negatieve polsariteit niet op gemakkelijke en nauwkeurige wijze verwerkt. Daarom is voorgesteld om aan het conven-30 tionele magnetische stromingsmetersignaalverwerkingssysteem een "negatieve een"-versterker toe te voegen, die wanneer zij in het systeem wordt geschakeld de polariteit van het stromingsafhankelijke signaal doet omkeren. Een dergelijk systeem is bekend uit het Ameri-35 kaanse octrooischrift 4.089.219 en voegt aan de signaa-verwerkingsketen gedurende stromingstoestanden in omge- 8005557 - 2 - keerde richting een orgaan toe, t.w. ."negatieve een"-versterker. Derhalve is het noodzakelijk, dat de negatieve een-versterker het signaal op nauwkeurige wijze omkeert zonder enigerlei afwijkingsfout. Deze eisen zijn evenwel 5 moeilijk te bereiken en verlangen in het algemeen een aanvullende regeling teneinde een nauwkeurige ijking van het systeem voor het meten van de stroming in omgekeerde richting te waarborgen.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in 10 een magnetische stromingsmeter, waarin de signaalverwer-kingsketen symmetrisch is voor elke fluïdumstroomrich-ting in de stromingsbuis.

De uitvinding beoogt verder een dergelijke stromingsmeter te verschaffen, waarin geen aanvullende 15 ijking noodzakelijk is voor het ijken van het systeem voor de stroming in de keerrichting.

Voor het bereiken van de bovengenoemde oogmerken wordt volgens de uitvinding voorzien in een magnetische stromingsmeter, die bestaat uit een huis, dat 20 geschikt is om te worden aangesloten in een stromings-systeem voor het meten van de stroming van een hier doorheen gaand fluïdum, en organen voor het voortbrengen van een magnetisch veld in het fluïdum, dat door het huis stroomt, uit een paar elektroden voor het leveren 25 van spanning in afhankelijkheid van het elektrische veld, voortgebracht in het fluïdum, dat door het magnetische veld stroomt, en uit een signaalverwerkingsinrichting voor het omzetten van de uitgangsspanning in een uitgangssignaal, welke signaalverwerkingsinrichting een verschil-30 versterkerorgaan bevat voor het leveren van een stromings-afhankelijk signaal in afhankelijkheid van de spanning, welk verschilversterkerorgaan voorzien is van een uitgang en een paar ingangen, welke ingangen elk werkzaam zijn verbonden met één van de elektroden, alsmede een ver-35 sterkerorgaan voor het versterken van het stromingsafhan-kelijke signaal, welke stromingsmeter hierdoor wordt gekenmerkt, dat de signaalverwerkingsinrichting een pola-riteitsdetectieorgaan bevat voor het detecteren van de stromingsrichting door het huis, alsmede een flipflop- 8005557 < i - 3 - orgaan voor het omkeren van de verbindingen tussen de elektroden en de ingangen van het verschilversterker-orgaan in antwoord op een verandering van de richting.

Het flipflop-orgaan bevat bij voorkeur een aantal half-5 geleiderschakelaars, terwijl hetzelfde aantal elektrisch geleidende schakelaar is geschakeld in elke werkzame weg tussen elke elektrode en haar bijbehorende ingang van de verschilversterker. Afzonderlijke ijking voor de fluïdumstroom in elke richting wordt hierdoor overbodig 10 gemaakt.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de enkele tekening, waarin bij wijze van voorbeeld het elektrische schakelschema van een gunstige uitvoeringsvorm van de magnetische 15 tweerichtingsstromingsmeter volgens de uitvinding is weergegeven.

In het elektrische schakelschema, voorgesteld in de enkele tekening, is het magnetische stromingsmeter-systeem, waarop de uitvinding is toegepast, in haar geheel 20 aangeduid met het verwijzingscijfer 1. Het stromingsmeter- systeem 1 bevat een stromingsbuis 3, een paar tegenover elkaar geplaatste elektromagneetspoelen 5, bekrachtigd vanuit een bron 7, en een paar elektroden 9a en 9b, die een spanning detecteren, die wordt voortgebracht door de 25 stroom van een elektrisch geleidend fluïdum door het magnetische veld, voortgebracht door de spoelen 5 om de buis 3. De spanning aan elke elektrode 9a, resp. 9b is afgescheiden door een spanningsvolger 11a, resp. 11b, en wordt via een schakelnetwerk 12 volgens de uitvinding 30 toegevoerd aan een verschilversterker 13. Het stromings- afhankelijke signaal van de versterker 13 wordt toegevoerd aan een verdere versterker 15, vervolgens aan een aftaster-en houd keten 17 en een uitgangsketen 19. Het signaal aan de aftast- en houdketen 17 wordt toegevoerd aan een rich-35 tingsdetectieketen 21, die de polariteit van het signaal detecteert en op haar beurt een signaal afgeeft aan de ingang van een stuurketen 23. De richtingdetectieketen 21 is bij voorkeur voorzien van een drempel teneinde oscillaties dichtbij de nulstromingstoestand te vermijden.

8005557 - 4 -

Met de stuurketen 23 wordt het schakelnetwerk 12 bestuurd.

Het schakelnetwerk 12 bevat vier aangepaste kristal-schakelaars 25a, 25b, 25c en 25d. Twee van de 5 schakelaars, t.w. 25a en 25b, worden bestuurd door een eerste uitgang 27 van de stuurketen 23, terwijl de andere twee schakelaars worden bestuurd door de complementaire uitgang 29 van de stuurketen 23.

Wanneer een signaal aanwezig is aan de eerste 10 ingang 27 van de stuurketen 23, wordt de schakelaar 25a elektrisch geleidend en zal een verbinding tot stand brengen tussen de elektrode 9a en de spanningsvolger 11a via een aangepast paar weerstanden 31, terwijl de schakelaar 25b eveneens elektrisch geleidend wordt en een ver-15 binding tot stand brengt tussen de elektrode 9b en de spanningsvolger 11b via een aangepast paar weerstanden 33 aan de niet-inverterende ingang van de verschilver-sterker 13. De weerstandsparen 31 en 33, een terugkoppel-weerstand 35 en een aardereferentieweerstand 37 kunnen 20 alle deel uitmaken van een aangepast weerstandenpakket van hoge precisie.

Wanneer een signaal verschijnt aan de complementaire uitgang 29 van de stuurketen 23 zal de schakelaar 25c elektrisch geleidend worden en een verbinding tot 25 stand brengen tussen de elektrode 9a en de spanningsvolger 11a via een tweede aangepast weerstandenpaar 33 aan de niet-inverterende ingang van de verschilversterker 13, terwijl ook de schakelaar 25d elektrisch geleidend wordt en een verbinding tot stand brengt tussen de elektrode 30 9a en de spanningsvolger 11b via het eerste aangepaste weerstandenpaar 31 aan de inverterende ingang van de verschilversterker 13. Het zal duidelijk zijn, dat de aanwezigheid van een signaal aan de complementaire uitgang 29 van de stuurketen 23 de verbindingen tussen de 35 elektroden 11a en 11b en de ingangen van de verschilversterker 13 doet omkeren. Ook blijkt echter, dat de signaalwegen symmetrisch zijn in beide toestanden van de stuurketen 23 en de signaalwegen verlopen via identiek aangepaste elementen. Derhalve wordt er geen verster- 8005557 Λ - 5 - kingsfout ingevoerd wanneer de elektrodeleidingen worden omgekeerd en is geen aanvullende ijking nodig voor het mogelijk maken van een fluïdumstroom in beide richtingen.

De eerste uitgang 27 van de stuurketen 23 is 5 ook via een optische isolator 39 verbonden met de uitgangs-keten 19 teneinde een aanwijzing te verschaffen van de stromingsrichting.

Bij het in werking zijn van het stromingsmeter-systeem volgens de uitvinding zal wanneer de fluïdum-10 stroom door de buis 3 een voorwaartse richting heeft, het stromingsafhankelijke signaal van de verschilversterker 13 een positieve polariteit hebben. Dit signaal wordt versterkt door de versterker 15, of, afgetapt en vastgehouden door de aftast- en houdketen 17 en vervolgens 15 toegevoerd aan de uitgang 19 voor afbeelding of regeling.

Het versterkte stromingsafhankelijke signaal en de aftast- en houdketen 17 wordt met betrekking tot haar positieve polariteit gedetecteerd door de richtingsdetectie-keten 21, die hierdoor de stuurketen 23 dwingt tot het 20 afgeven van een signaal aan haar eerste uitgang 27.

De spanning aan de elektrode 9a wordt toegevoerd aan de inverterende ingang van de'verschilversterker 13, terwijl de spanning aan de elektrode 9b wordt toegevoerd aan de niet-inverterende ingang van de verschilversterker 13.

25 De aanwezigheid van een signaal aan de eerste uitgang 27 van de stuurketen 23 levert een signaal via de isolator 39 aan de uitgang 19, die een voorwaartse fluïdumstroom aangeeft. Dit signaal wordt afgeheeld of verwerkt door de uitgangske.ten 19 in samenhang met het 30 versterkte stromingsafhankelijke signaal.

Wanneer de fluïdumstroom door de stromingsbuis 3 van richting omkeert zal het stromingsafhankelijke signaal van de verschilversterker 13 negatief worden.

Het versterkte stromingsafhankelijke signaal aan de 35 aftast- en houdketen 17 wordt derhalve ook negatief en de richtingsdetectieketen 21 dwingt de stuurketen 23 om het stuursignaal aan haar eerste uitgang 27 te verwijderen en tegelijkertijd een stuursignaal af te geven aan haar complementaire uitgang 29. De elektrode 9a wordt 8005557 - 6 - vervolgens aangesloten op een niet-inverterende ingang van de versterker 13, terwijl de elektrode 9b wordt aangesloten op de inverterende ingang van de versterker 13. Derhalve zal het stromingsafhankelijke signaal van 5 de versterker 13 weer positief worden.

Wanneer het signaal wordt verwijderd van de eerste uitgang 27 van de stuurketen 23 wordt het ontbreken van een signaal aan de isolator 29 door de uitgangs-keten 19 uitgelegd als een aanwijzing van een stromings-10 richtingomkeer en wordt afgebeeld of verwerkt als een negatieve stroming.

Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding geenszins beperkt is tot het bovenbeschreven uitvoerings-voorbeeld, doch dat velerlei gewijzigde uitvoeringsvormen 15 van het bovenbeschreven magnetische tweerichtingsstromings-metersysteem volgens de uitvinding mogelijk zijn zonder hierbij buiten het kader van de uitvinding te treden.

» 8 0 0 5 5 5 7 Conclusies.

Claims (4)

1. Magnetische stromingsmeter, bestaande uit een huis, dat geschikt is om te worden aangesloten in een stromingssysteem voor het leveren van de stroming van een hier doorheen gaand fluïdum, uit organen voor 5 het voortbrengen van een magnetisch veld in het door het huis stromende fluïdum, uit een paar elektroden in het huis voor het detecteren van een in het fluïdum voortgebrachte spanning, en uit een signaalverwerkingsinrichting voor het leveren van een uitgangssignaal in afhankelijk-10 heid van de grootte en polariteit van de spanning, welke signaalverwerkingsinrichting een verschilversterkeror-gaan voor het leveren van een stromingsafhankelijk signaal in afhankelijkheid van de spanning bevat, dat voorzien is van een uitgang en een paar ingangen welke ingangen elk 15 werkzaam zijn verbonden met telkens één van de elektroden, alsmede een versterkerorgaan voor het versterken van het stromingsafhankelijke signaal, met het kenmerk, dat de signaalverwerkingsinrichting een polari-teitdetectieorgaan bevat voor het detecteren van de 20 stromingsrichting door het huis, alsmede een flipflop-orgaan voor het omkeren van de verbindingen tussen de elektroden en de ingangen van het verschilversterker-orgaan in antwoord op een verandering van de richting.

2. Strcmingsmeter volgens conclusie 1, m e t 25 het kenmerk, dat het flipflop-orgaan een aantal halfgeleiderschakelaars bevat, terwijl hetzelfde aantal elektrisch geleidende schakelaars is geschakeld in elke werkzame weg tussen elk van de elektroden en haar respectieve ingang van de verschilversterker, waardoor een 30 afzonderlijke ijking voor de fluïdumstroon in elke richting overbodig wordt gemaakt.

3. Stromingsmeter volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat het flipflop-orgaan vier halfgeleiderschakelaars bevat, waarvan er één elektrisch 8005557 - 8 - geleidende schakelaar is aangesloten in elke werkzame weg tussen ëén van de elektroden en een ingang van de verschilversterker in elke stromingsrichting.

4. Stromingsmeter volgens conclusie 1, 2 of 3, 5 met het kenmerk, dat het uitgangssignaal een aanwijzing verschaft van de stromingsrichting. 8005557