RU1793235C - Вибрационный преобразователь расхода - Google Patents

Abstract

Использование: в приборостроении дл  автоматического контрол  и измерени  массового расхода. Сущность изобретени : устройство содержит первичный преобразователь 1, включающий узел 2 возбуждени  колебаний, два узла 3, 4 съема сигнала, и датчик 5 температуры, два формировател  6, 8 импульсов, блок 7 стабилизации амплитуды колебаний, блок 9 управлени , элемент 10 неравнозначности, счетчик 11, генератор 12 тактовых импульсов, два преобразовател  код-частота 13, 14, блок 15 пам ти, апало- го-цифровой преобразователь 16, преобразователь сопротивление-напр жение 17, выходной преобразователь 18 изадатчик 19 кода. 1 з .п. ф-лы, 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в системах автоматического контрол  и измерени  массового расхода жидкости в нефт ной, химической, металлургической и других от- 5 расл х промышленности.

Известен вибрационный преобразова-. тель расхода, содержащий чувствительный элемент в виде консольно укрепленного в корпусе на упругом подвесе вибрирующего Ю полого ма тника, узел возбуждени  колебаний , виброизмеритель, схему измерени  и регулировани , а также два электромагнита, расположенных диаметрально по обе стороны полого ма тника и подключенных к ис- 15 точнику посто нного тока через амперметр и регул тор тока.

Его недостатком  вл етс  низка  точность , обусловленна  низкой добротностью резонатора (полого ма тника).20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  вибрационный преобразователь расхода, выполненный на закрепленных с возможностью кол.еба- 25 ний трубопроводах с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний, первым и вторым узлами съема сигнала, блок стабилизации амплитуды колебаний, выход которого соединен с узлом возбуждени  30 колебаний, первый формирователь ймпуль- сов, вход которого соединен с первым узлом съема сигнала, а первый выход - с входом блока стабилизации амплитуды колебаний, второй формирователь импульсов, вход ко- 35 торого соединен с вторым узлом съема сигнала , временной интегратор, в состав которого входит блок управлени , RC- фильтр, выход которого через преобразова- тель напр жени  - частота соединен с 40 выходным преобразователем 2. Выходной преобразователь представл ет собой частотомер-счетчик импульсов, отградуированный в единицах массы измер емой среды.

. Недостатком данного устройства  вл - 45 ётс  относительно низка  точность и надежность , что обусловлено наличием промежуточных преобразований интервала времени в напр жение и напр жени  в частоту .- .... ..- .., . 50

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности преобразовател  расхода.

Цель достигаетс  тем, что в вибрацион- ный преобразователь расхода, содержащий 55 первичный преобразователь, выполненный tia двух закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводах с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний, первым и вторым узлами съема

сигнала, датчик температуры и выходной преобразователь, причем вход первого узла съёма сигнала через последовательно соединенные первый формирователь импульсов и блок стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу возбуждени  колебаний, выход второго узла съема сигнала через второй формирователь импульсов подключен к блоку управлени , датчик температуры соединен с преобразователем сопротивление-напр жение , введены элемент неравнозначности, счетчик, генератор тактовых импульсов, блок пам ти, два преобразовател  код-частота и аналого- цифровой преобразователь, причем выходы пэрвого и второго формирователей импульсов подключены к соответствующим входам элемента неравнозначности, выход которого соединен с входом разрешени  счетчика, тактируемый вход счетчика подключен к выходу генератора тактовой частоты и к последовательно включенным первому и второму преобразовател м код - частота, а вход сброса счетчика - к первому выходу блока управлени , второй выход которого соединен с входом записи блока пам ти, вход аналого-цифрового преобразовател  подключен к выходу преобразовател  сопротивление-напр жение , а выход-к входу установки первого преобразовател  код-частота , выход счетчика через блок пам ти подключен к входу установки второго преобразовател  код-частота, а его выход соединен с выходным преобразователем, а также тем, что введен регулируемый задат- чик кода, соединенный с входами предуста- новки счетчика.

На фиг. 1 приведена функциональна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу . ......

Устройство содержит первичный преобразователь 1, выполненный на двух закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводах с размещенными на них узлом 2 возбуждени  колебаний, узлами 3 и 4 съема сигнала, датчиком 5 температуры , причем узел 3 съема сигнала через последовательно соединенные формирователь б импульсов и блок 7 стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу 2 возбуждени  колебаний, выход узла 4 съема Сигнала через формирователь 8 импульсов подключен к блоку 9 управлени , выходы формирователей б и 8 импульсов подключены к соответствующим входам элемента 10 неравнозначности, а его выход к входу разрешени  счетчика 11. Тактируемый вход счетчика 11 подключен к выходу генератора 12 тактовых импульсов и к последовательно

включенным преобразовател м код-частота 13 и 14, а вход сброса сметчика 11 соединен с первым выходом блока 9 управлени , его второй выход соединен с входом записи блока 15 пам ти. Вход аналого-цифрового

пр пр

гобразовател  16 подключен к выходу юбразовател  сопротивление-напр жени; 17, а выход - к входам установки первого преобразовател  код-частота 13. Выход счетчика 11 через блок пам ти 15 подключен к входу установки второго преобразовател  код-частота 14, выход которого соединен с выходным преобразователем 18. Регулируемый задатчик 19 кода подключен к входам предустановки счетчика 11.

На фиг. 2 20 и 21 - выходные сигналы узлов 3 и 4 съема сигнала, 22 и 23 - выходные сигналы формирователей 6 и 8 импуль- со, 24 - сигнал на выходе элемента 10 неравнозначности, 25 и 26 - сигналы на втором и первом выходах блока 9 управле- ни| .

; Устройство работает следующим образом .. ;

Узел 2 возбуждени  колебаний, узел 3 съема сигнала и блоки 6 и 7 образуют контур положительной обратной св зи, возбуждающий колебани  трубопроводов первичного преобразовател  1. При этом блок 7 стабилизирует амплитуду колебаний. Выходные сигналы узлов 3 и 4 съема сигнала (соответственно диаграммы 20 и 21 на фиг. 2) поступают на входы формирователей б и ,8 импульсов, где осуществл етс  их сравнение с опорным напр жением V0n. В результате сравнени  формируютс  пр мо- угбльные сигналы (диаграммы 22 и 23 соответственно ), причем временной сдвиг между сигналами на диаграммах 22 и 23 представл ет собой временной сдвиг между колебани ми трубопроводов, пропорциональный измер емому расходу. Сигналы с выходов формирователей 6 и 8 поступают на элемент Ю неравнозначности, на выходе которого формируетс  в каждом периоде (цикле) измерени  импульсный сигнал ti и t2 (диаграмма 24), причем ti +1 2 т,0бщ - врем , пропорциональное временному сдвигу-из- ме р емому расходу. С выхода элемента 10 неравнозначности сигналы ti и г поступают на вход разрешени  работы счетчика 11, который Ьсуществл ет счет импульсов с ге- не ратора 12 тактовых импульсов за врем  todm- Окончание цикла измерени  фиксиру- етЬ  блоком 9 управлени , вход которого подключен к выходу формировател  8 импульсов . По окончании цикла код счетчика 11, равный Ng to6m fon, где fon - частота генератора 12, переписываетс  в блок 15 пам ти под действием импульса переписи

(диаграмма 25) с второго выхода блока 9 управлени , по окончании которого с первого выхода блока 9 управлени  на вход сброса счетчика 11 поступает импульс сброса,

обнул ющий счетчик 11 (диаграмма 26). С выхода блока 15 пам ти код Ng (пропорциональный расходу) подаетс  на входы установки второго преобразовател  код - частота 14. На его вход поступает частотный

сигнал с выхода первого преобразовател  код-частота 13, вход которого подключен к выходу генератора 12 тактовых импульсов. На установочные входы преобразовател  13 поступает код с выхода аналого-цифрового преобразовател  16. На вход аналого- цифрового преобразовател  поступает напр жение с выхода преобразовател  со- противлени -напр женйе 17, вход которого соединен с датчиком 5 температуры

(термометр сопротивлени ). Причем с по-1 вышением температуры среды напр жение на выходе преобразовател  сопротивление-напр жение 17 линейно уменьшаетс , а следовательно, также уменьшаетс  выходна  частота ft преобразовател  код-частота 13.

ft Nt fon/Кд.макс.

где Nt - код на выходе аналого-цифрового преобразовател  16;

Кд.макс - максимальный коэффициент делени  преобразовател  13.

Таким образом, осуществл етс  коррекци  крутизны преобразовани  в зависимости от изменени  модул  упругости материала трубопроводов первичного преобразовател  1, вызванного изменением температуры среды. На выходе преобразовател  14 формируетс  частотный сигнал (Fg). пропорциональный измер емому расходу .

45

Fg - ft Ng/Кд.мЭКС,

Г-Л

1

где ft - входна  частота преобразовател  14;

Ng - код на входах предустановки преобразовател  14 (пропорциональный вре- 0 менному сдвигу между узлами 3 и 4 съема сигнала;

Кд.макс - максимальный коэффициент делени  преобразовател  14.

Выходна  частота Fg преобразовател  5 14 поступает на вход выходного преобразовател  18.

Дл  компенсации начального технологического разбаланса трубопроводов первичного преобразовател  1 на установочные входы счетчика 11с помощью регулируемого задатчика 19 кода вводитс  начальный код, пропорциональный разбалансу трубопроводов, Причем, если технологический разбаланс отрицательный, вводитс  добавочный (компенсирующий) код NK+, тогда код счетчика по окончании цикла измерени  - Ng (NK+) + Ngo, где Ngo - код, пропорциональный измер емому расходу, т.е. без учета технологического разбаланса трубопроводов. Если технологический разбаланс положительный, вводитс  КОД N Мнакс - (NK-). Где NMSKC

максимальный код счетчика; N - код начальной компенсации (компенсирующий). Тогда код счетчика по окончании цикла измерени  Ng - Ngo- (Nic-).

Задатчик 19 кода представл ет собой набор перемычек, которыми устанавливаютс  сигналы лог. О или лог. 1 на входах предустановки счетчика 11.

Благодар  отличительным признакам изобретени  осуществл етс  цифровое преобразование временного сдвига в частотный сигнал, пропорциональный измер емому расходу, - сигнал, наиболее удобный дл  передачи и преобразовани  в цифровую форму.

Аналоговое преобразование используетс  только дл  преобразовани  завис щего от температуры сопротивлени  в преобразователе 17 в напр жение и в код.

Однако компенсаци  изменени  температуры среды вызывает необходимость изменени  коэффициента преобразовани  устройства всего на 1-5 %.

Таким образом, применение в основном цифрового преобразовани  позвол ет повысить точность и надежность преобразовател  расхода за счет устранени  временных и температурных дрейфов нул  и коэффициента преобразовани .

Эксперимент показал, что предложенное техническое решение позвол ет повысить точность примерно в два раза за счет снижени  временных и температурных

дрейфов аналоговых электронных преобразователей .

Дополнительные элементы в разработанном и испытанном образце выполнены

на элементах 555 и 155 серии, в частности элемент 10 неравнозначности и генератор 12 тактовых импульсов выполнены на микросхеме К555ЛАЗ, счетчик 11 - на микросхеме К555ИЕ7, блок 15 пам ти на микросхеме К555ИР23, блок 9 управлени  - на микросхеме К555АГЗ, преобразователи код-частота 13 и 14 - на микросхемах К155ИЕ8, аналого-цифровой преобразователь 16 - на микросхеме

К572ПВ1, задатчик 19 кода - на модульных выключател х ВДМ1-8.

Claims (1)

1. Вибрационный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь , выполненный в виде двух закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводов с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний и первым и вторым узлами съема сигналов, а также датчик температуры и выходной прербразоватеЛьГпрйЧём выход первого узла съема сигнала через-последователыю со- единенные первый формирователь импульсов и блок стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу возбуждени  колебаний, выход второго узла съема сигиаг ла через второй формирователь импульсов подключен к блоку управлени , датчик температуры соединен с преобразователем сопротивление - напр жение, о т л и- ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  расхода и надежности

в работе, в него введены элемент неравнозначности , счетчик, генератор тактовых импульсов, блок пам ти, два преобразовател  код - частота, аналого-цифровой преобразователь , причем выходы первого и второго формирователей импульсов подключены к соответствующим входам элемента неравнозначности, выход которого соединен с входом разрешени  счетчика, тактируемый вход счетчика подключен к выходу генератора тактовой частоты и к последовательно включенным первому и второму преобразовател м код - частота, а вход сброса счетчика - к первому выходу блока управлени , второй выход которого соединен с входом записи блока пам ти, вход аналого-цифрового преобразовател  подключен к выходу преобразовател  сопротивление - напр жение/а выход - к входу установки первого преобразовател  код - частота, выход счетчика через блок пам ти подключен к входу установки второго пре образовател  код - частота, а его выход соединен с выходным преобразователем, I 2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а- ю щи и с   тем, что, с целью повышени  технологичности настройки, в него введен регулируемый задатчик кода, соединенный с входами предуста- новки счетчика.