RU1795291C - Вибрационный преобразователь расхода - Google Patents

Abstract

Использование: измерение массового расхода жидкостей и сжатых газов при ведении коммерческих расчетов. Сущность изобретени : устройство содержит первичный преобразователь 1, включающий узел 2 возбуждени  и два узла 3, 4 сьема сигнала, блок 5 стабилизации амплитуды колебаний, два блока 6, 7 формировани  сигнала, временной интегратор 8, электронный ключ 9, РС-фильтр 10, нормирующий усилитель 11, преобразователь 12 напр жение-частота, инвертор 13, элемент неравнозначности 14, : генератор 15 тактовых импульсов, счетчик 16, лини  задержки 17, RS-триггер 187, D- триггер 19 и выходной преобразователь 20. 4-7-8-9-10-11-12-20, 3-6-5-2, 6-8, 6-14- 16-18-19-20, 7-13-16-17-19,15-16,7-13. 1 з. п. ф-лы. 3 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  массового расхода жидкостей и сжатых газов при ведении коммерческих расчетов, а также в системах автоматического управлени  технологическими процессами .

Известен вибрационный преобразователь расхода, содержащий консольноза- щемленный в корпусе упругий патрубок, сообщающийс  в месте защемлени  с контролируемой средой, адаптер оединенный через преобразователь частоты с входом преобразовател  напр жение-частота, с входом блока АРУ, .с первым входом лого- метрического преобразовател  напр жени  в частоту и с первым входом усилител , соединенного с входом возбудител  и входом преобразовател  ток-напр жение, блока АРУ, подключенный к выходу задатчика ус- тавки и второму входу усилител , делитель и блок вычитани , подключенный первым входом к выходу преобразовател  ток-напр жение , вторым входом через делитель к входу адаптера, а выходом к логометриче- скому преобразователю напр жени  в частоту .

Его недостатком  вл етс  низка  точность , обусловленна  низкой добротностью резонатора упругого патрубка и вли нием внешней вибрации на метрологические характеристики данного устройства из-за консольного расположени  центра т жести резонатора относительно мест его креплени  к корпусу.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  измерительный вибрационный преобразователь расхода, состо щий из первичного преобразовател , содержащего закрепленные в корпусе с воз- можностью колебаний трубопроводы, с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний, первым и вторым узлами съема сигнала и электронного блока, содержащего блок стабилизации амплитуды колебаний, выход которого соединен с узлом возбуждени  колебаний, первый блок формировани  сигнала, вход которого соединен с первым узлом съема сигнала, а первый выход с входом блока стабилизации амплитуды колебаний , второй блок формировани  сигнала, вход которого соединен со вторым узлом съема сигнала, временной интегратор, выход которого через электронный ключ и RC- фильтр подключен к последовательно соединенным нормирующему усилителю и преобразователю напр жение-частота, выход которого  вл етс  выходом устройства.

Недостатком данного устройства  вл етс  снижение точности измерени  расхода при работе первичного преобразовател  расхода в услови х воздействи  внешней

вибрации со стороны подвод щих трубопроводов из-за технологического разбаланса трубопроводов первичного преобразовател . Кроме того, отсутствует информаци  о том, как параметры внешней вибрации вли  ют на характеристики устройства,

Цель изобретени  - повышение надежности устройства благодар  получению дополнительного сигнала о достоверности измерени  в каждом цикле.

5 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известный вибрационный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь в виде закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубоп0 роводов с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний, первым и вторым узлами съема сигнала, блок стабилизации амплитуды колебаний, первый и второй блоки формировани  сигнала, соединенные с

5 соответствующими узлами съема сигнала, а также последовательно соединенные временной интегратор, входы которого соединены с выходами блоков формировани  сигнала, электронный ключ, НС-фильтр,

0 нормирующий усилитель и преобразователь напр жение-частота, причем второй выход первого блока формировани  сигнала через блок стабилизации амплитуды коле- баний подключен к узлу возбуждени  коле5 баний, введены инвертор, элемент неравнозначности, генератор тактовых импульсов , счетчик, лини  задержки, RS-трмг- гер, D-триггер и выходной преобразователь. Выходы первого и второго блоков формиро0 вани  сигнала соединены с первым и вторым входами элемента неравнозначности, выход которого соединен с разрешающим входом счетчика, выход второго блока формировани  сигнала через инвертор соеди5 нен с входом сброса счетчика, входом линии задержки и тактовым входом D-триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика, первый выход которого подключен к Згвходу RS0 триггера, а второй выход к R-входу RS-триг- гера, и выходу линии задержки, при этом выход RS-триггера соединен с D-входом D- триггера, а первый, второй и третий входы выходного преобразовател  соединены со5 ответственно с выходами преобразовател  напр жение-частота, генератора тактовых импульсов и инверсным выходом D- триггсра.

Указанна  цель достигаетс  также тем, что выходной преобразователь содержит

депитепь частоты, D-григгер, пинию задержки , элемент И, двоично-дес тичный счетчик , элемент пам ти, дешифратор, цифровой индикатор, усилитесь тока и све- тодиод, причем вход делител  частоты соединен со вторым входом выходного преобразовател , а его выход с входом линии задержки и первым входом элемента И, тактируемый вход D-триггера соединен с третьим входом выходного преобразовател , D-вход подключен к плюсу источника питани , а R-выход - к выходу линии задер- кки и R-входу двоично-дес тичного счетчика , пр мой выход D-триггера через усилитель тока соединен со светодиодом, а Инверсный выход - со вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу Разрешение записи элемента пам ти, тактируемый вход двоично-дес тичного счетчика соединен с первым входом выходного преобразовател /а выход через элемент пам ти и дешифратор с цифровым индикатором,

На фиг. 1 приведена функциональна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 и 3- временные, диаграммы, по сн ющие его работу (фиг, 2 - при расходе, равном нулю; фиг, 3 - при расходе, не равном нулю).

Устройство (см, фиг. 1) содержит первичный преобразователь 1, включающий в себ  узел 2 возбуждени  колебаний и узлы 3, 4 съема сигнала, блок 5 стабилизации амплитуды колебаний,блоки 6, 7 формировани  сигнала, временной интегратор 8, электронный ключ 9, RC-фильтр 10, нормирующий усилитель 11, преобразователь напр жение-частота 12 и вновь введенные в него инвертор 13, элемент неравнозначности 14, генератор тактовых импульсов 15, счртчик 16, лини  задержки 17, RS-триггер 18, и D-триггер 19 и выходной преобразователь ВП.

Выходной преобразователь ВП содержит делитель частоты 20, D-триггер 21, линию задержки 22, элемент И 23, дврично-дес тичный счетчик 24, элемент пам ти 25, дешифратор 26, цифровой инди- каТор 27, усилитель тока 28 и светодиод 29 (данные элементы, вход щие в состав выходного преобразовател , на функционально электрической схеме выделены пунктиром). Выходы первого(6) и второго(7) блоков формировани  сигнала соединены соответственно с первым и вторым входом элемента неравнозначности 14, а его выход с разрешающим входом дес тичного счетчица , выход второго блока формировани  сигнала 7 через инвертор 13 соединен с входом сброса дес тичного счетчика 16, с входом первой линии задержки 17 и тактовым входом первого D-триггера 19. Выход генератора тактовых импульсов 15 соеди: нен с тактовым входом дес тичного счетчика 16 и вторым входом выходного преобразовател  ВП. Первый выход дес тичного счетчика 16 подключен к S-входу RS- триггера 18. а второй выход к R-входу RS-триггера и выходу линии задержки, при этом пр мой выход RS- pnrrepa 18 соединен с D-входом триггера 18, а его инверсный выход к третьему входу выходного преобразовател  ВП. Вход делител  частоты 20 сое- динен с вторым входом выходного преобразовател , а выход с входов второй

линии задержки 22 и первым входом элемента И 23. Тактируемый вход D-триггера 21 подключен к третьему входу выходного преобразовател  ВП, а его D-вход подключен к плюсу источника питани , R-вход к

выходу линии задержки 23 и R-входу дес тичного счетчика 24. Пр мой выход D-триггера 21 через усилитель тока 23 соединен со светодиодом 29, а инверсный выход со вторым входом элемента И 23. Выход элемента И 23 подключен к входу Разрешение записи элемента пам ти 25. Тактируемый вход двоично-дес тичного счетчика 24 соединен с первым выходом выходного преобразовател  ВП, а выход через элемент

пам ти 25 и дешифратор 26 подключен к цифровому индикатору 27.

На фиг. 2 и 3 изображены следующие диаграммы: 20, 21 - сигналы на выходе узлов съема сигнала 3 и 4; 22, 23 - сигналы на

выходе блоков формировани  6 и 7; 24 - сигнал на выходе элемента неравнозначности 14; 25-сигнал на выходе инвертора 13. Устройство работает следующим образом .

Узел 2 возбуждени  колебаний, узел 3 съема сигнала и блоки 5, 6 образуют контур положительной обратной св зи, возбуждающий колебание трубопроводов первичного .преобразовател . При этом блок 5

стабилизирует амплитуду колебаний. Выходные сигналы узлов 3 и 4 (соответственно . диаграммы 20, 21 на фиг. 2 поступают на входы блоков формировани  6, 7, где происходит их сравнение с опорным напр жени-

ем Von, причем в блоке формировани  6 с отрицательным опорным напр жением (-Von), а в блоке формировани  7 с положительным (+ Von). В результате сравнени  формируютс  пр моугольные сигналы (диаграммы 22,

23), поступающие на временной интегратор 8 в котором осуществл етс  логическое вычитание входных сигналов - формирование ri и Г2 и поочередное интегрирование ti и Га и выделение разности полученных результатоп . Операци  повтор етс  каждый период (Тц). Электронный ключ подключает выход временного интегратора через RC- фильтр 10 к нормирующему усилителю 11,на выходе которого формируетс  посто нное напр жение, пропорциональное расходу, поступающее на преобразователь напр жение-частота 12, где преобразуетс  в частоту . .

При отсутствии вибрации на первичный преобразователь 1 выполн етс  условие т + Г2 const. При воздействии вибрации за счет смещени  фронтов сигналов на выходе формирователей 6 и 7 т + Г2 const. Выходной сигнал преобразовател  при этом будет пульсирующим. Величина пульсаций может быть незначительной (сравниваемой с пульсацией потока через трубопровод).

Сущность метода определени  достоверности измерени  заключаетс  в определении интервала времени Г0бщ. Тч + Та (диаграмма 24, фиг. 2). Сигналы с выхода формирователей 6 и 7 поступают на входы элемента неравнозначности 14, где формируютс  сигналы Г| и Г2 . Далее эти сигналы подаютс  на разрешающий вход (вход V) дес тичного счетчика 16. За врем  их действи  дес тичный счетчик осуществл ет счет импульсов с генератора тактовых импульсов 15. К двум выходам счетчика подключен RS-триггер 18. Коэффициент делени  дес тичного счетчика 16 дл  входов R и S RS- триггера определ етс  при отсутствии вибрации трубопроводов из величины Тобщ. с учетом определенного (допустимого) разброса. Например, если Гобщ. 380 ±5 мкс, тогда при частоте генератора тактовых импульсов мгц S-вход RS-триггера 18 подключаетс  к выходу счетчика с коэффициентом делени  375, а R-вход RS-триггера к выходу счетчика с коэффициентом делени  385. Если за цикл измерени  на S-входе RS-триггера 18 не было сигнала с дес тичного счетчика 16 или он был и на R-входе RS- триггера, тогда на его выходе будет сигнал лог,О, соответствующий отклонению Гобщ. за допустимый предел. С выхода RS- триггера сигнал подаетс  на D-вход D-триггерэ 19. По окончании цикла (Тц) на выходе инвертора 13 формируетс  сигнал, обнул ющий дес тичный счетчик 16 и через линию задержки 17 RS-триггер 18, а также управ-, л ющий передачей сигнала с выхода RS- триггера 18 на вход D-триггерэ 19. Таким о.бразом, на выходе D-триггера 19 формируетс  сигнал о достоверности измерени  в каждом цикле. Данный сигнал управл ет работой D-триггерэ 21 и определ ет его состо ние в течение времени измерени  (То).

Врем  измерени  То формируетс  генератором тактовых импульсов 15 и делителем частоты 20. Если в одном из циклов (Тц) за врем  измерени -То будет присутствовать

сигнал помехи (лог.1 на инверсном выходе D-триггера 19), на инверсном выходе D- триггера 21 будет присутствовать сигнал лог.О, который запрещает прохождение сигнала записи (с периодом То) на элемент пам ти 25. Таким образом, в элементе пам ти

25 сохранитс  код за предыдущее врем 

измерени  То, который будет передан через

дешифратор 26 на цифровой, индикатор 27.

На пр мом выходе D-триггера 21 будет присутствоватьсигнал лог.1, который через усилитель тока 28 включит светодиод 29 (Помеха).

По окончании времени измерени  То с задержкой,определ емой линией задержки

22, двоичный счетчик 24 и 0-триггер21 сброс тс  (обнул тс ).

Если же ни в одном из циклов за врем  измерени  не было помехи,на инверсном выходе будет сигнал лог.О, а на инверсном

выходе D-триггера 21 сигнал лог.Т,.т.к. он был обнулен по окончании предыдущего времени измерени  То, При этом по окончании времени измерени  То произойдет запись кода, пропорционального расходу

среды (FG), в элемент пам ти 25 и передача его через дешифратор 26 на цифровой индикатор 27.

Дополнительно введенные элементы в разработанном и испытанном экспериментальном образце выполнены на элементах 561 и 564 серии, в частности инвертор 13, элемент И 23 и генератор тактовых импульсов ( мгц) на К561Ла7; элемент неравнозначности 14 на К561ЛП2; дес тичный

счетчик 16 и делитель частоты 20 на К561ИЕ8; лини  задержки 17 и 22 на К561АГ1; RS-триггер 18 на К561ТР2; D-триг- . гер 19 на К561ТМЗ; D-триггер 21 на К561ТМ2; двоично-дес тичный счетчик 24

на К561ИЕ10; элемент пам ти 25 и дешифратор 26 на К564ИД5; цифровой индикатор 27 на ИВ-ЗА; усилитель тока 28 на КТ342Б; светодиод 29 на АЛ307БМ.

Таким образом, данное техническое решение позвол ет расширить функциональные возможности вибрационного расходомера за счет контрол  достоверности каждого цикла (Тц) за врем  измерени  (То),

а также повысить точность измерени  за. счет исключени  периодов измерени  (То), во врем  которых первичный преобразователь подвергалс  вибрации (присутствовал сигнал помехи).

Claims (2)

1. Вибрационный преобразователь расхода , содержащий первичный преобразователь в виде закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводов с размещенными на них узлом возбуждени  колебаний и первым и вторым узлами съема сигнала, блок стабилизации амплитуды колебаний, первый и второй блоки формировани  сигнала, соединенные с соответствующими узлами сьема сигнала, а также последовательно соединенные временной интегратор, входы которого соединены с выходами блоков формировани  сигнала, электронный ключ, RC-фильтр, нормирующий усилитель и преобразователь напр же- .ние-частотз, причем второй выход первого блока формировани  сигнала через блок стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу возбуждени  колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, в него введены инвертор, элемент неравнозначности, генератор тактовых импульсов, счетчик, лини  задержки, RS-триггер, D-триггер и выходной преобразователь , причем выходы первого и второго блоков формировани  сигнала соединены с первым и вторым входами элемента неравнозначности , выход которого соединен с разрешающим входом счетчика, выход второго блока формировани  сигнала через инвертор соединен с входами сброса счетчика, входом линии задержки и тактовым входом D-триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика , первый выход которого подключен к S-входу RS-триггера, а второй выход - к R- входу RS-триггера и выходу линии задержки , при этом выход RS-триггера соединен с D-входом D-триггера, а первый, второй и третий входы выходного преобразовател  соединены соответственно с выходами преобразовател  напр жение-частота, генератора тактовых импульсов и инверсным выходом D-триггера.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и тем, что выходной преобразователь содержит делитель частоты, D-триггер, линию задержки, элемент И, двоично-дес тичный счетчик, элемент пам ти, дешифратор, цифровой индикатор, усилитель тока и све- тодиод. причем вход делител  частоты сое- динен с вторым входом выходного преобразовател , а его выход - с входом линии задержки и первым входом элемента И, тактируемый вход D-триггера соединен с третьим входом выходного преобразовател , D-вход подключен к плюсу источника питани , а Р-вход- к выходу линии задержки и Р-входу двоично-дес тичного счетчика, пр мой выход D-триггера через усилитель тока соединен со светодиодом, а инверсный выход - с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу Разрешение записи элемента пам ти, тактируемый вход двоично-дес тичного счетчика соединен с первым входом выходного преобразовател , а выход через элемент пам ти и дешифратор -с цифровым индикатором.

4J

-fJ