RU2218556C2

RU2218556C2 - Gas meter

Info

Publication number: RU2218556C2
Application number: RU2000104868/28A
Authority: RU
Inventors: Альбертус Теодорус ХЕЙБЕРТС (NL); Альбертус Теодорус ХЕЙБЕРТС
Original assignee: Гасконтрол Б.В.
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: measurement of gas flow rate. SUBSTANCE: gas meter has conduit in the form of tube for passage of gas flow and tubular chamber so placed that gas fed into it from conduit is kept immobile in essence. Conduit houses two pairs of identical pickups connected to microcomputer. Pickup first is gas flow of each pair measures ambient temperature. Second pickups are periodically heated and rate of their cooling is established during cooling period. Microcomputer calculates gas consumption compensated with allowance for density on basis of measured values of velocity and calibrated values obtained before. EFFECT: high measurement accuracy without sophistication of design of gas meter. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газовому счетчику в соответствии с преамбулой пункта 1 формулы изобретения. The invention relates to a gas meter in accordance with the preamble of paragraph 1 of the claims.

Газовый счетчик вышеупомянутого типа описан в WO 9410540. Когда расход газа, проходящего вдоль первого датчика, уменьшается или увеличивается, первый датчик будет охлаждаться медленнее или быстрее, соответственно, после нагрева. Поэтому, поскольку величина скорости охлаждения потоком может быть измерена, соответствующая величина расхода потока может быть установлена по величине скорости охлаждения потоком путем использования указанной тарировочной таблицы. A gas meter of the aforementioned type is described in WO 9410540. When the flow rate of gas passing along the first sensor decreases or increases, the first sensor will cool more slowly or faster, respectively, after heating. Therefore, since the value of the flow cooling rate can be measured, the corresponding flow rate value can be set according to the flow cooling rate by using the specified calibration table.

Плотность газа может изменяться при изменениях температуры и/или давления газа. Когда плотность увеличивается или уменьшается, большее или меньшее количество молекул газа будет ударяться о датчик в единицу времени, и поэтому датчик и будет охлаждаться быстрее или медленнее соответственно. Соответственно, это отразится на величине раскола потока, которую также устанавливают по величине измеренной скорости охлаждения потоком. Другими словами, со ссылкой на положение при определенной температуре и определенном давлении, газовой счетчик будет измерять расход газа с точки зрения количества молекул газа в единицу времени вернее, чем объема в единицу времени (как в обычно используемых мерных мембранах). The density of the gas may change with changes in temperature and / or pressure of the gas. When the density increases or decreases, more or less gas molecules will hit the sensor per unit time, and therefore the sensor will cool faster or slower, respectively. Accordingly, this will affect the magnitude of the split flow, which is also set according to the value of the measured cooling rate by flow. In other words, with reference to the position at a certain temperature and a certain pressure, the gas meter will measure the gas flow rate in terms of the number of gas molecules per unit time rather than volume per unit time (as in commonly used measured membranes).

Когда газовый счетчик оттарирован при указанной определенной температуре и указанном определенном давлении (или различных определенных величинах, установленных с использованием закона Бойля - Гей-Люссака), количество молекул газа, проходящих в единицу времени, представляющее измеренную величину раскола, связано с величиной скорости охлаждения потоком как тарировочная величина. При измерении впоследствии идентичной величины скорости охлаждения величина расхода потока газа будет идентичной также соответствующей тарировочной величине расхода, независимо от величин температуры и давления в последующее время. Также, когда то же количество молекул газа, что и в продолжение тарировки, проходит в продолжение идентичных периодов времени в продолжение тарировки и после него, газовый счетчик будет показывать идентичные величины расхода независимо от величин температуры и давления в последующее время. Поэтому газовый счетчик может быть оттарирован так, чтобы показывать величину расхода потока как объем в единицу времени. When a gas meter is calibrated at a specified specific temperature and specified specific pressure (or various specific values established using the Boyle-Gay-Lussac law), the number of gas molecules passing per unit time, representing the measured magnitude of the split, is related to the magnitude of the flow cooling rate as calibration value. When subsequently measuring an identical value of the cooling rate, the gas flow rate will be identical to the corresponding calibration value of the flow, regardless of the temperature and pressure values in the subsequent time. Also, when the same number of gas molecules as during calibration continues for identical periods of time during and after calibration, the gas meter will show identical flow rates regardless of the temperature and pressure in the subsequent time. Therefore, the gas meter can be calibrated so as to show the flow rate as a volume per unit time.

Недостаток газового счетчика по известному уровню техники заключается в том, что при фактическом его использовании показываемые величины расхода будут различными, когда поток газа отличен от газа, используемого в продолжение тарировки. Поэтому будет необходимо тарировать газовый счетчик с использованием газа, который идентичен тому газу, для использования с которым предназначен счетчик. Во многих положениях, таких как в случае использования природного газа, может быть проблема с точки зрения безопасности, обращения с отработанным газом и стоимости. Чтобы поставить газовый счетчик этого типа с определенным диапазоном точности измерений, требуется изготовлять, тарировать и иметь в наличии газовые счетчики многих типов, результатом чего является дальнейший рост стоимости. A disadvantage of the gas meter according to the prior art is that when it is actually used, the displayed flow rates will be different when the gas flow is different from the gas used to continue calibration. Therefore, it will be necessary to calibrate the gas meter using gas that is identical to the gas for use with which the meter is intended. In many provisions, such as in the case of natural gas, there may be a problem in terms of safety, exhaust gas handling and cost. To supply a gas meter of this type with a certain range of measurement accuracy, it is necessary to manufacture, calibrate and have many types of gas meters available, resulting in a further increase in cost.

Кроме того, после установки плотность газа, который должен быть измерен, может отличаться по другим причинам. Например, в случае природного газа поставщики газа получают газ нескольких составов, и они будут пытаться поставить потребителям их смесь, имеющую теплотворную способность на единицу объема, которая является по возможности постоянной. Для того, чтобы это выполнить, может быть добавлен любой подходящий вспомогательный газ, например азот. Однако в результате этого плотность полученного газа (или газовой смеси), поставляемого потребителям, может различаться от раза к разу при идентичных температурах и давлениях, что создает в результате различные величины скорости охлаждения и, следовательно, различные связанные с ними величины расхода независимо от идентичности величины объема в единицу времени, и поэтому приводит к некорректности измеренных величин. In addition, after installation, the density of the gas to be measured may differ for other reasons. For example, in the case of natural gas, gas suppliers receive gas of several compositions, and they will try to supply their consumers with a mixture having a calorific value per unit volume that is as constant as possible. In order to accomplish this, any suitable auxiliary gas, for example nitrogen, may be added. However, as a result of this, the density of the obtained gas (or gas mixture) supplied to consumers can vary from time to time at identical temperatures and pressures, which results in different cooling rates and, therefore, different flow rates associated with them, regardless of the identity of the value volume per unit time, and therefore leads to incorrect measured values.

В US-A-4885938 описан способ компенсации результатов измерений массового потока жидкостным расходомером типа термического микроанемометра при изменениях процентного состава жидкости, поток которой предполагается определить или регулировать его. Способ содержит следующие стадии: получают и поддерживают массовый поток жидкости нулевой величины в процентном отношении к выходу датчика микроанемометра; получают удельную теплоемкость, теплопроводность и плотность жидкости и получают скорректированный массовый поток из нулевого массового потока в соответствии со специальной формулой, включающей указанные четыре независимые переменные. С этой целью величины удельной теплоемкости, теплопроводности и плотности газа устанавливают из измерений статическим анемометром жидкости в процентном отношении путем использования камеры, которая сообщается с надлежащим или основным каналом для жидкости, в котором в камере создается в основном статическая окружающая среда по отношению к потоку. Канал содержит первый микромостик или датчик микроанемометра, и камера содержит второй датчик того же типа, что и первый датчик. Датчики-микромостики такого типа должны быть установлены с определенной ориентацией по отношению к потоку жидкости, проходящему вдоль них, причем одно плечо мостика нагревается выше температуры окружающей среды, дисбаланс мостика измеряется для того, чтобы определить расход проходящей жидкости. Расход, определенный первым датчиком, является нулевым, т.е. он корректируется путем вычитания из него величины, полученной при "нулевом" потоке. Второй датчик используется для того, чтобы определить величины удельной теплоемкости, теплопроводности и плотности жидкости, которая содержится в основном в неподвижном состоянии в камере. В документе не раскрывается, как это выполнено, но упоминается система, описанная в одновременно рассматриваемой заявке. US-A-4,885,938 describes a method for compensating mass flow measurements with a liquid flow meter, such as a thermal micro-anemometer, with changes in the percentage of the liquid whose flow it is intended to determine or regulate. The method contains the following stages: receive and maintain a mass flow of liquid of zero value as a percentage of the output of the microanemometer sensor; the specific heat, thermal conductivity and density of the liquid are obtained, and the corrected mass flow from the zero mass flow is obtained in accordance with a special formula including these four independent variables. For this purpose, the specific heat, thermal conductivity and gas density values are determined from the measurements with a static liquid anemometer in percentage terms by using a chamber that communicates with the proper or main channel for the liquid, in which a basically static environment is created in the chamber with respect to the flow. The channel contains a first microbridge or microanemometer sensor, and the camera contains a second sensor of the same type as the first sensor. Microbridge sensors of this type should be installed with a certain orientation with respect to the fluid flow passing along them, with one shoulder of the bridge being heated above ambient temperature, the imbalance of the bridge is measured in order to determine the flow rate of the passing fluid. The flow rate determined by the first sensor is zero, i.e. it is corrected by subtracting from it the value obtained with the “zero” flow. The second sensor is used to determine the specific heat, thermal conductivity and density of the liquid, which is mainly contained in a stationary state in the chamber. The document does not disclose how this is done, but the system described in the simultaneously pending application is mentioned.

Хотя формула, описанная в US-A-4885938, является простой, ее применение требует дополнительной системы для установления величин трех независимых переменных, что делает этот расходомер по известному уровню техники слишком сложным, громоздким и дорогим при использовании в качестве домашнего газового счетчика. Although the formula described in US-A-4885938 is simple, its application requires an additional system to establish the values of three independent variables, which makes this prior art flowmeter too complicated, cumbersome and expensive to use as a home gas meter.

В то время, как с помощью способа, описанного в US-A-4885938, измеряют и компенсируют величину расхода непосредственно, с помощью способа, описанного в WO 9410540, скорость охлаждения предварительно нагретого датчика измеряют без измерения или определения других свойств потока жидкости после установки счетчика,
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного уровня техники, упомянутых ранее.While the flow rate is directly measured and compensated using the method described in US-A-4885938, using the method described in WO 9410540, the cooling rate of a preheated sensor is measured without measuring or determining other properties of the fluid flow after installing the meter ,
The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art mentioned above.

Следовательно, изобретение предусматривает газовый счетчик, как описано в пункте 1 формулы изобретения соответственно. В таком газовом счетчике тарировка может иметь место при любом подходящем газе, даже воздухе. Чувствительность к изменению плотности в связи с изменением состава газа (или смеси газов) значительно понижена. После тарировки измеряются только скорости охлаждения обоих датчиков, и они используются в расчетах для компенсации скорости охлаждения первого датчика и определения с помощью этого расхода газа в канале. Это делает газовый счетчик удобным в использовании, в основном с использованием одного процессора, без необходимости в дополнительном оборудовании. Therefore, the invention provides a gas meter, as described in paragraph 1 of the claims, respectively. In such a gas meter, calibration can take place with any suitable gas, even air. Sensitivity to density changes due to changes in the composition of the gas (or gas mixture) is significantly reduced. After calibration, only the cooling rates of both sensors are measured, and they are used in the calculations to compensate for the cooling rate of the first sensor and determine with this gas flow in the channel. This makes the gas meter easy to use, mainly using a single processor, without the need for additional equipment.

Дополнительные характеристики и преимущества будут очевидными из следующего описания предпочтительного конструктивного исполнения газового счетчика в соответствии с изобретением в сочетании с чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает схематически указанное конструктивное исполнение газового счетчика;
Фиг.2 - электронная схема, используемая с указанным газовым счетчиком; и
Фиг. 3 - диаграмма температуры датчика, используемого с газовым счетчиком, как функции времени для различных расходов газа.Additional characteristics and advantages will be apparent from the following description of a preferred embodiment of a gas meter in accordance with the invention in combination with the drawings, in which:
FIG. 1 depicts a schematically indicated embodiment of a gas meter;
Figure 2 is an electronic circuit used with the specified gas meter; and
FIG. 3 is a temperature chart of a sensor used with a gas meter as a function of time for various gas flows.

Конструктивное исполнение газового счетчика, который схематически показан на Фиг.1, содержит корпус 1, который может иметь любую подходящую форму, такую как труба. При использовании газовый счетчик дает возможность газу (или смеси газов) проходить через корпус 1 в направлении, указанном стрелкой 2. The design of the gas meter, which is schematically shown in figure 1, contains a housing 1, which may have any suitable shape, such as a pipe. In use, a gas meter allows gas (or a mixture of gases) to pass through the housing 1 in the direction indicated by arrow 2.

Внутри корпуса 1 расположена трубная часть 5, которая образует канал 6, осевая линия которого предпочтительно параллельна указанному направлению 2. Внутри канала 6 расположен датчик 7, определяющий температуру окружающей среды. Ниже по потоку от датчика 7 расположен датчик 8, измеряющий расход в канале 6. Датчики 7, 8 соединены соответствующими проводами 9, 10 соответственно со средствами обработки данных 12. Inside the housing 1 there is a pipe part 5, which forms a channel 6, the axial line of which is preferably parallel to the specified direction 2. Inside the channel 6 is a sensor 7 that detects the ambient temperature. Downstream of the sensor 7 is a sensor 8, which measures the flow in the channel 6. The sensors 7, 8 are connected by the corresponding wires 9, 10, respectively, to the data processing means 12.

Датчики 7, 8 могут быть датчиками любого типа, которые можно нагреть в продолжение периода нагрева и охлаждение которых может регулироваться и измеряться средствами обработки данных 12 в продолжение последующего периода охлаждения. В дальнейшем предполагается, что датчики 7, 8 представляют собой термисторы, имеющие отрицательный температурный коэффициент. The sensors 7, 8 can be any type of sensors that can be heated during the heating period and the cooling of which can be controlled and measured by means of data processing 12 during the subsequent cooling period. It is further assumed that the sensors 7, 8 are thermistors having a negative temperature coefficient.

Газовый счетчик того типа, который описан далее со ссылкой на Фиг.1, описан в WO 9410540. Его работа будет описана далее в той степени, в которой она относится к настоящему изобретению. A gas meter of the type described below with reference to FIG. 1 is described in WO 9410540. Its operation will be described further to the extent that it relates to the present invention.

Кроме того, в соответствии с изобретением смонтирована вспомогательная деталь 15, имеющая камеру 16, которая открыта с торца сверху по потоку и которая имеет деталь - крышку 17 на торце снизу по потоку. Предпочтительно вспомогательная деталь 15 представляет собой трубную часть, в которой осевая линия параллельна направлению 2 потока газа. Более предпочтительно, чтобы деталь - крышка 17 имела маленькое центральное отверстие 18 для того, чтобы дать возможность небольшому потоку газа пройти через указанную камеру 16, чтобы ее содержимое освежалось потоком газа (смеси). In addition, in accordance with the invention, an auxiliary part 15 is mounted having a chamber 16, which is open upstream from the end and which has a cover part 17 at the end downstream. Preferably, the auxiliary part 15 is a tubular part in which the center line is parallel to the direction 2 of the gas flow. More preferably, the cover part 17 has a small central opening 18 in order to allow a small stream of gas to pass through said chamber 16 so that its contents are freshened by a stream of gas (mixture).

Как и в канале 6, внутри камеры 16 расположены датчик 21, определяющий температуру окружающей среды, и ниже по потоку датчик 22, измеряющий расход. Датчики 21, 22 соединены со средствами обработки данных 12 соответствующими проводами 23, 24. As in channel 6, a sensor 21 is located inside the chamber 16, which determines the ambient temperature, and downstream of the sensor 22, which measures the flow. The sensors 21, 22 are connected to the data processing means 12 by the corresponding wires 23, 24.

Предпочтительно, чтобы тип датчиков 21, 22 был идентичным типу датчиков 7, 8. Это облегчит подготовку формул для обработки сигналов измерений от датчиков 7, 8, 22 и тарировку. Preferably, the type of sensors 21, 22 is identical to the type of sensors 7, 8. This will facilitate the preparation of formulas for processing measurement signals from sensors 7, 8, 22 and calibration.

На Фиг. 2 показаны указанные датчики 7, 8, 21, 22 и средства обработки данных 12 более подробно. In FIG. 2 shows these sensors 7, 8, 21, 22 and data processing means 12 in more detail.

Как показано, каждая пара датчиков 7, 8 и 21, 22 соответственно соединена как делитель напряжения, один конец которого соединен с "землей" или массой 25 и другой конец которого соединен с выводом 26, 27, соответственно, цифроаналогового преобразователя 28. Промежуточный узел указанных делителей напряжения соединен со вводом 31, 32, соответственно, аналого-цифрового преобразователя 33. Цифроаналоговый преобразователь 28 соединен с микрокомпьютером 35, чтобы получать параллельные данные из микрокомпьютера 35 для подачи выходного напряжения на вывод 26 или вывод 27, значение которого соответствует величине указанных данных. As shown, each pair of sensors 7, 8 and 21, 22, respectively, is connected as a voltage divider, one end of which is connected to ground or a mass of 25 and the other end of which is connected to terminal 26, 27, respectively, of the digital-to-analog converter 28. An intermediate node of these voltage dividers are connected to the input 31, 32, respectively, of the analog-to-digital converter 33. The digital-to-analog converter 28 is connected to the microcomputer 35 to receive parallel data from the microcomputer 35 to supply the output voltage to the terminal 26 or and conclusion 27, the value of which corresponds to the value of the specified data.

Аналого-цифровой преобразователь 33 соединен с микрокомпьютером 35 для подачи в него данных, значение которых соответствует величине входного сигнала на вводе 31 или 32. An analog-to-digital converter 33 is connected to the microcomputer 35 for supplying data to it, the value of which corresponds to the value of the input signal at input 31 or 32.

Преобразователи 28 и 33 разделены по времени указанными делителями напряжения и управляются микрокомпьютером 35 через соединение 36 для того, чтобы иметь вывод цифроаналогового преобразователя 28 на выводе 26 или 27 и в то же время иметь ввод аналого-цифрового преобразователя 33 с ввода 31 или 32, соответственно. The converters 28 and 33 are separated in time by the indicated voltage dividers and are controlled by the microcomputer 35 via the connection 36 in order to have the output of the digital-to-analog converter 28 on the output 26 or 27 and at the same time have the input of the analog-to-digital converter 33 with input 31 or 32, respectively .

Два NPN транзистора 41, 42 имеют коллекторы, которые соединены со вводами 31, 32, соответственно, аналого-цифрового преобразователя 33, их эмиттеры соединены с "землей" 25, и их базы индивидуально соединены с микрокомпьютером 35. Two NPN transistors 41, 42 have collectors that are connected to inputs 31, 32, respectively, of an analog-to-digital converter 33, their emitters are connected to ground 25, and their bases are individually connected to microcomputer 35.

Микрокомпьютер 35 соединен с устройством дисплея 44, который подходит для показа измеренного расхода и/или суммарного объема, проходящего через газовый счетчик. The microcomputer 35 is connected to a display device 44, which is suitable for displaying a measured flow rate and / or total volume passing through a gas meter.

Кроме того, микрокомпьютер 35 может быть соединен со вводом/выводом терминала (I/O) 45, который может быть использован для целей телеметрии. In addition, the microcomputer 35 can be connected to the input / output terminal (I / O) 45, which can be used for telemetry.

Работа электронной схемы, показанной на Фиг.2 для делителя напряжений с датчиками 1, 8, осуществляется следующим образом. The operation of the electronic circuit shown in FIG. 2 for a voltage divider with sensors 1, 8 is as follows.

В продолжение периода нагрева микрокомпьютер 35 контролирует цифроаналоговый преобразователь 28, чтобы подать определенное напряжение на вывод 26, контролирует транзистор 41, чтобы он не проводил ток, и контролирует аналого-цифровой преобразователь 33, чтобы преобразовать напряжение на вводе 31 в цифровую величину и подать ее в микрокомпьютер 35. Эта цифровая величина представляет разницу температур между датчиками 7, 8. Когда температура обоих датчиков 7, 8 является идентичной и датчики 7, 8 также являются идентичными, указанное входное напряжение равно половине напряжения на выводе 26 цифроаналогового преобразователя 28. Эта температура является температурой окружающей среды ТА газа, поступающего в газовый счетчик. Принимая, что газовый счетчик уже работает некоторое время, мгновенная температура расположенного ниже по потоку датчика 8 представляет собой заранее определенную величину ТВ-ТА, которая выше указанной температуры окружающей среды ТА. С этого момента времени микрокомпьютер 35 повышает напряжение на выводе 26 цифроаналогового преобразователя 28 и контролирует транзистор 41 для того, чтобы он проводил ток в обход, таким образом, датчика 7. Вследствие этого датчик 8 нагревается, а датчик 7 (по существу) не нагревается. Этот процесс указанного измерения и нагрева, как описано, повторяется с перерывами, и напряжение на выводе 26 регулируется в продолжение времени этого процесса для того, чтобы температура датчика 8 следовала заранее определенному наклону, такому как прямая линия, показанная на Фиг.3, между температурами ТВ и ТС для каждого такого периода нагрева t0-t1. During the heating period, the microcomputer 35 monitors the digital-to-analog converter 28 to supply a certain voltage to terminal 26, monitors the transistor 41 so that it does not conduct current, and monitors the analog-to-digital converter 33 to convert the voltage at input 31 to a digital value and apply it to microcomputer 35. This digital value represents the temperature difference between the sensors 7, 8. When the temperature of both sensors 7, 8 is identical and the sensors 7, 8 are also identical, the indicated input voltage This is equal to half the voltage at terminal 26 of the digital-to-analog converter 28. This temperature is the ambient temperature TA of the gas entering the gas meter. Assuming that the gas meter has been operating for some time, the instantaneous temperature of the downstream sensor 8 is a predetermined value of TB-TA, which is higher than the specified ambient temperature TA. From this point in time, the microcomputer 35 increases the voltage at the terminal 26 of the digital-to-analog converter 28 and controls the transistor 41 so that it conducts the current, thereby bypassing the sensor 7. As a result, the sensor 8 heats up and the sensor 7 (essentially) does not heat up. This process of said measurement and heating, as described, is repeated intermittently, and the voltage at terminal 26 is controlled over the duration of this process so that the temperature of the sensor 8 follows a predetermined slope, such as the straight line shown in FIG. 3, between the temperatures TV and TS for each such heating period t0-t1.

Когда будет достигнута определенная температура ТС, которая выше, чем ТВ, напряжение для нагрева датчика 8 заменяется на напряжение для измерения температуры датчика 8. В продолжение последующего периода охлаждения датчик 8 стремится охладиться от температуры ТС до температуры окружающей среды ТА. Однако после достижения температуры ТВ указанный процесс нагрева начинается снова, и так далее. When a certain temperature of the vehicle is reached, which is higher than TV, the voltage for heating the sensor 8 is replaced by a voltage for measuring the temperature of the sensor 8. During the subsequent cooling period, the sensor 8 tends to cool from the temperature of the vehicle to the ambient temperature of the TA. However, after reaching the temperature of the TV, this heating process starts again, and so on.

Время периода охлаждения t1-t2, в продолжение которого температура датчика 8 понижается от ТС до ТВ, представляет собой показатель расхода газа. Если расход уменьшается, датчик 8 будет охлаждаться медленнее, и указанный период охлаждения продолжается дольше, например t1-t3 или t1-t4. To же применимо, когда плотность газа (смеси) уменьшается. The time period of the cooling period t1-t2, during which the temperature of the sensor 8 decreases from the vehicle to the TV, is an indicator of gas flow. If the flow rate decreases, the sensor 8 will cool more slowly, and the indicated cooling period lasts longer, for example t1-t3 or t1-t4. The same applies when the density of the gas (mixture) decreases.

Температура ТВ может быть любой температурой, которая дает возможность достаточно точных измерений. Например, ТС-ТВ=15^o и ТВ-ТА=1,6^o (константа времени кривой охлаждения).The temperature of the TV can be any temperature that enables sufficiently accurate measurements. For example, TC-TV = 15 ^o and TV-TA = 1.6 ^o (cooling curve time constant).

Работа делителя напряжения с датчиками 21, 22 идентична работе делителя напряжения с датчиками 7, 8. Однако цикл нагрева-охлаждения для делителя напряжения с датчиками 21, 22 не должен быть таким частым, как при работе делителя напряжения с датчиками 7, 8. В результате датчик 22 будет работать меньше, чем датчик 8, и может быть поэтому использован для компенсации временного фактора датчика 8, как будет показано далее. The operation of the voltage divider with the sensors 21, 22 is identical to the operation of the voltage divider with the sensors 7, 8. However, the heating-cooling cycle for the voltage divider with the sensors 21, 22 should not be as frequent as during the operation of the voltage divider with the sensors 7, 8. As a result the sensor 22 will operate less than the sensor 8, and can therefore be used to compensate for the time factor of the sensor 8, as will be shown later.

Поскольку расход в камере 16 по существу равен нулю, причем это положение создается также в продолжение времени тарировки и после установки газового счетчика на место, вначале при "нулевом" потоке расход газа как функция константы времени скорости охлаждения датчика 8 может быть компенсирован для различных составов газа путем использования "нулевого" потока - величины скорости охлаждения потоком датчика 22 для потока газа относительно этой же величины, полученной в продолжение тарировки для тарировочного газа, в качестве которого может быть использован воздух. Since the flow rate in the chamber 16 is essentially zero, and this position is also created during the calibration time and after the gas meter is put in place, first, with a “zero” flow, the gas flow as a function of the cooling rate constant of the sensor 8 can be compensated for different gas compositions by using a “zero” flow - the rate of cooling by the flow of the sensor 22 for the gas flow relative to the same value obtained during calibration for calibration gas, which could s used air.

Формулы, которые должны быть использованы для такой компенсации, будут различными в зависимости от типа использованных датчиков. Однако в качестве примера будет описан подход для случая, когда указанные датчики представляют собой термисторы. The formulas that should be used for such compensation will vary depending on the type of sensors used. However, as an example, an approach will be described for the case where these sensors are thermistors.

В следующих формулах приняты следующие обозначения:
⌀ - расход (объем на единицу времени);
М - константа времени охлаждения датчика 8;
Z - константа времени охлаждения датчика 22;
Mc, Zc - измеренные величины М, Z для тарировочного газа в неподвижном состоянии (то есть как в канале 8, так и в камере 16);
Mi, Zi - первоначальные величины М, Z для конкретного газа, при использовании в неподвижном состоянии;
Мg, Zg - М, Z для использования в формуле, определяющей М0: в продолжение тарировки Mc, Zc при установке газового счетчика, Mi, Zi после установки, измеренные при ⌀=0;
Мx, Zx - М, Z в продолжение измерения потока газа, в частности, при ⌀ ≠ 0;
Ма, Za - Mx, Zx, осредненные по определенному числу (например, 32) измеренных величин;
М0 - рассчитанная величина М (фиктивная первоначальная) для потока газа, который предполагается неподвижным;
My - Mx, компенсированная за счет М0;
⌀y-⌀, связанный с My;
⌀j, (Mj) - тарировочная таблица для ряда пар (⌀, М) для тарировочного газа;
M1, M2 - пример двух последовательных величин Mj при M1≥My≥M2;
F0 - первоначальный корректирующий фактор для М0≠Мс;
Fc (⌀) - таблица тарировочных корректирующих факторов, Fc для нескольких ⌀ указанного тарировочного газа;
Ft - корректирующий временной фактор для М0.The following formulas are used in the following formulas:
⌀ - flow rate (volume per unit time);
M is the cooling time constant of the sensor 8;
Z is the cooling time constant of the sensor 22;
Mc, Zc are the measured values of M, Z for the calibration gas in a stationary state (that is, both in channel 8 and in chamber 16);
Mi, Zi - the initial values of M, Z for a particular gas, when used in a stationary state;
Mg, Zg - M, Z for use in the formula that defines M0: during calibration Mc, Zc when installing the gas meter, Mi, Zi after installation, measured at ⌀ = 0;
Mx, Zx - M, Z during the measurement of the gas flow, in particular, when ⌀ ≠ 0;
Ma, Za - Mx, Zx, averaged over a certain number (for example, 32) of the measured values;
M0 is the calculated value of M (fictitious initial) for the gas flow, which is assumed to be stationary;
My - Mx offset by M0;
⌀y-⌀ associated with My;
⌀j, (Mj) - calibration table for a number of pairs (⌀, M) for calibration gas;
M1, M2 is an example of two successive quantities Mj at M1≥My≥M2;
F0 is the initial correction factor for M0 ≠ Ms;
Fc (⌀) - table of calibration correction factors, Fc for several ⌀ of the specified calibration gas;
Ft is the corrective time factor for M0.

Величина расхода газа, которая должна быть рассчитана для определения Мх:

при

Тарировка:
Газовый счетчик в соответствии с изобретением может быть оттарирован с использованием тарировочного газа, который отличается от газа, для которого предназначен газовый счетчик. В частности, тарировочным газом является воздух, который используется в следующих примерах (константы времени в миллисекундах и величины расхода газа в л/час).The amount of gas flow that must be calculated to determine Mx:

at

Calibration:
The gas meter in accordance with the invention can be calibrated using calibration gas, which is different from the gas for which the gas meter is intended. In particular, calibration gas is air, which is used in the following examples (time constants in milliseconds and gas flow rates in l / h).

Принято, что в продолжение тарировки измерено, что Мс=12319 и Zc=12851. It is accepted that during the calibration it was measured that Ms = 12319 and Zc = 12851.

Если промежуток времени не имел места в продолжение тарировки, следовательно, Ма=М0, так что Ft=1. Тогда:
М0=12851•12319/12851•1=12319 и
F0=(12319-12319)/12319/358,4=0;
Для использованной в примере величины расхода потока тарировочного газа при Мх=3410 мс
Му=3410•(12319/12319+0)=3410.If a period of time did not take place during the calibration, therefore, Ma = M0, so that Ft = 1. Then:
M0 = 12851 • 12319/12851 • 1 = 12319 and
F0 = (12319-12319) / 12319 / 358.4 = 0;
For the calibration gas flow rate used in the example at Мх = 3410 ms
Mu = 3410 • (12319/12319 + 0) = 3410.

Дополнительно принятые тарировочные пары (⌀, М), равные (900, 3581) и (1200, 3303), являются ближайшими с обеих сторон к той паре, которая рассчитана для Му=3410. Тогда:
⌀у=900•Ехр[(3581-3410)/(3581-303)•Ln(1200/900)]=1074.Additionally accepted calibration pairs (⌀, M), equal to (900, 3581) and (1200, 3303), are closest on both sides to the pair that was calculated for Mu = 3410. Then:
⌀у = 900 • Exp [(3581-3410) / (3581-303) • Ln (1200/900)] = 1074.

Работа с предназначенным для использования газом
Принимая, что для газа, для использования с которым предназначен газовый счетчик, исходными данными для начала расчетного процесса являются Mi=10907 и Zi=11459.Working with designated gas
Assuming that for the gas for which the gas meter is intended to be used, the initial data for starting the calculation process are Mi = 10907 and Zi = 11459.

После установки газового счетчиками и когда в камере 16 содержится указанный газ, для которого он предназначен, газовый счетчик будет показывать, что поток Z≠Zc и поэтому присвоит величинам следующие исходные значения:
Zc=Zi, Zg=Zi, Za=Zi, Mg=Mi и Ма=Mi,
так что
Zc=11459, Zg=11459, Za=11459, Mg=10907 и Ма=10907.After the gas meters are installed and when the indicated gas for which it is intended is contained in the chamber 16, the gas meter will indicate that the flow is Z ≠ Zc and therefore will assign the following initial values to the values:
Zc = Zi, Zg = Zi, Za = Zi, Mg = Mi and Ma = Mi,
so that
Zc = 11459, Zg = 11459, Za = 11459, Mg = 10907 and Ma = 10907.

Во время установки никакие значительные промежутки времени не имеют места и Ма=М0, так что Ft=1. Тогда:
М0=11459•10907/11459•1=10907.During installation, no significant time intervals take place and Ma = M0, so that Ft = 1. Then:
M0 = 11459 • 10907/11459 • 1 = 10907.

Далее принимаем, что в указанной принятой в качестве примера величине расхода потока Мх= 3410 мс и согласно тарировочной таблице соответствующая величина для Fc=145, так что
F0=(12319-10907)/12319•145/358,4=0,04637;
My=3410•(12319/10907+0,04637)=4010 и
⌀у=600•Ехр[(4042-4010)/(4042-3581)•Ln(900/600)]=617.Further, we assume that in the indicated adopted as an example, the flow rate Mx = 3410 ms and according to the calibration table, the corresponding value for Fc = 145, so
F0 = (12319-10907) / 12319 • 145 / 358.4 = 0.04637;
My = 3410 • (12319/10907 + 0.04637) = 4010 and
⌀у = 600 • Exp [(4042-4010) / (4042-3581) • Ln (900/600)] = 617.

Работа с другим используемым газом
Принимаем, что средняя скорость охлаждения датчика 22 при "нулевом" расходе в камере 16 изменяется до Za=11246. Поскольку такое изменение не может быть вызвано изменением температуры или давления, как описано ранее, оно должно быть вызвано изменением плотности газа или смеси газов. Тогда при Zc=11459, Zg=11459, Za=11246, Mg=10907 и Ма=10907, так что
М0=11246•10907/11459•1=10704 (если Ма<М0, то Ft=1);
F0=(12319-10704)/12319•145/358,4=0,05304;
Му=3410•(12319/10704+0,05304)=4105 и
⌀у=300•Ехр[(4885-4105)/(4885-4042)•Ln(600/300)]=570
(отметим изменение пар (⌀j, Mj) при изменении My).Work with other used gas
We assume that the average cooling rate of the sensor 22 at a "zero" flow rate in the chamber 16 changes to Za = 11246. Since such a change cannot be caused by a change in temperature or pressure, as described previously, it must be caused by a change in the density of the gas or gas mixture. Then, at Zc = 11459, Zg = 11459, Za = 11246, Mg = 10907 and Ma = 10907, so that
M0 = 11246 • 10907/11459 • 1 = 10704 (if Ma <M0, then Ft = 1);
F0 = (12319-10704) / 12319 • 145 / 358.4 = 0.05304;
Mu = 3410 • (12319/10704 + 0.05304) = 4105 and
⌀у = 300 • Exp [(4885-4105) / (4885-4042) • Ln (600/300)] = 570
(note the change in the pairs (⌀j, Mj) with the change in My).

Из вышеизложенного будет ясно, что измеренная константа времени, принятая в качестве примера, Мх=3410 мс как во втором, так и в третьем примерах расчета определяется меньшим расходом в третьем примере, чем во втором примере, что обозначает, что в третьем примере плотность газа значительно больше, чем во втором примере. Однако в действительности предполагается, что потребитель получает идентичные объемы в единицу времени возможно потому, что теплотворная способность в единицу объема и времени регулируется поставщиком таким образом, что она является постоянной, в случае указанного другого газа потребуется больший расход, что в результате даст меньшую константу времени, чем Мх=3410 мс, что в свою очередь создаст большую расчетную величину расхода, чем ⌀у=570 л/час для того, чтобы потребитель получил ту же величину теплотворной способности в единицу времени. From the foregoing, it will be clear that the measured time constant, taken as an example, Mx = 3410 ms in both the second and third calculation examples is determined by a lower flow rate in the third example than in the second example, which means that in the third example the gas density significantly more than in the second example. However, in reality it is assumed that the consumer receives identical volumes per unit time, possibly because the calorific value per unit volume and time is regulated by the supplier so that it is constant, in the case of the indicated other gas, a higher flow rate will be required, which will result in a lower time constant than Мх = 3410 ms, which in turn will create a larger calculated flow rate than ⌀у = 570 l / h so that the consumer receives the same calorific value per unit time.

Из вышеизложенного будет ясно, что газовый счетчик в соответствии с изобретением обеспечивает корректное измерение величин расхода газа независимо от его температуры, давления и состава по отношению к тарировочному газу. From the foregoing, it will be clear that the gas meter in accordance with the invention provides the correct measurement of gas flow rates regardless of its temperature, pressure and composition in relation to the calibration gas.

Отмечено, что газовый счетчик в соответствии с изобретением может быть смонтирован несколькими различными способами. Например, трубная часть 5 на Фиг. 1 может быть исключена, причем датчики 7, 8 расположены в корпусе 1, который действует как канал 6. Далее, средства обработки данных 12 могут содержать ASIC с двойными интегрированными цифроаналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями. It is noted that the gas meter in accordance with the invention can be mounted in several different ways. For example, the tubular portion 5 in FIG. 1 can be omitted, with sensors 7, 8 located in the housing 1, which acts as a channel 6. Further, the data processing means 12 may include ASICs with dual integrated digital-to-analog and analog-to-digital converters.

Claims

1. A gas meter comprising a channel (6) for passing a gas stream through it, a first sensor (8) that is located in the channel (6), and data processing means (12) that are connected to the first sensor (8) to drive the first sensor (8) is activated, by alternatively heating and cooling it, measure the value (Mx) of the cooling rate of the first sensor (8) during its cooling, and determine the current value (φу) of the gas flow rate flowing through the channel (6), in accordance with the measured value (MX) of the cooling rate of the first sensor (8), the use of a calibration table containing pairs of different values (φy) of the gas flow rate and the associated quantities (Mj) of cooling rates of the first sensor (8), determined in advance for calibration gas, characterized in that it contains a chamber (16), which is in communication with channel (6) in order for gas to come out of it and be kept essentially stationary with respect to the flow of incoming gas, the second sensor (22) is of the same type as the first sensor (8) located inside the chamber (16), and which connected to data processing means (12) e alternatively actuate the second sensor (22) in order to heat it and allow it to cool, and determine the value (Zx) of the cooling rate during cooling of the second sensor (22), and the data processing means (12) compensate the measured value ( Mx) the cooling rate of the first sensor (8) in order to provide a compensated value (Mu) of the cooling rate, based on the values (Ma, Za) of the cooling rate of both sensors (8, 22) obtained for the current gas and the values (Mg, Zg) cooling rates of both sensors (8, 22), gender previously, when the gas was stationary in the channel (6) and the chamber (16), and in which the compensated value (Mu) of the cooling rate is used to determine the corresponding current value (φу) of the gas flow rate flowing through the channel (6).

2. The gas meter according to claim 1, characterized in that the data processing means (12) are configured to determine the quantity (φу) of the gas flow rate in the channel (6) by calculating and using the average value (Za) of a number of previously measured values (Zz ) cooling rates of the second sensor (22).

3. A gas meter according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the data processing means (12) are configured to determine the quantity (φу) of the gas flow rate in the channel (6) by calculating the dummy value (MO) of the cooling rate of the first sensor (8), with a fictitiously stationary gas flow in the channel (6), based on one or more values (Ζа) of the cooling rate of the second sensor (22) and values (Mg, Zg) of the cooling rates of both sensors (8, 22) obtained when the gas was stationary in the channel (6).

4. The gas meter according to claim 3, characterized in that the data processing means (12) are configured to determine the quantity (φу) of the gas flow rate in the channel (6) by calculating the initial correction factor (F0) for the cooling rate of the first sensor ( 8), based on the calibration value (Ms) of the cooling speed of the first sensor (8) for the calibration gas, which is mainly in a stationary state, and the fictitious value (MO) of the cooling speed of the first sensor (8).

5. A gas meter according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the data processing means (12) are configured to determine the quantity (φу) of the gas flow rate in the channel (6) by calculating a temporary correction factor (Ft) containing the average the value (Ma) of a number of quantities (MX) of the cooling rates of the first sensor (8) with respect to the fictitious value (MO) of the cooling speed of the first sensor (8).

6. Gas meter according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the interval between successive heating periods of the second sensor (22) is greater than the interval between successive heating periods of the first sensor (8).