RU2279639C2 - Vortex flow meter - Google Patents
Vortex flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279639C2 RU2279639C2 RU2004126180/28A RU2004126180A RU2279639C2 RU 2279639 C2 RU2279639 C2 RU 2279639C2 RU 2004126180/28 A RU2004126180/28 A RU 2004126180/28A RU 2004126180 A RU2004126180 A RU 2004126180A RU 2279639 C2 RU2279639 C2 RU 2279639C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- pipeline
- membrane
- signal
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относятся изобретенияFIELD OF THE INVENTION
Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к вихревому расходомеру, емкостному дифференциальному датчику и способу преобразования механических колебаний, а именно колебаний подвижной обкладки емкостного дифференциального датчика, в электрический сигнал, и могут быть использованы для контроля расхода жидкостей и газов, преимущественно химически активных и агрессивных.The invention relates to measuring equipment, in particular to a vortex flowmeter, a capacitive differential sensor, and a method for converting mechanical vibrations, namely, vibrations of the movable lining of a capacitive differential sensor, into an electrical signal, and can be used to control the flow of liquids and gases, mainly chemically active and aggressive .
Уровень техникиState of the art
Принцип вихревого измерения - один из наиболее просто реализуемых в промышленной расходометрии. В измеряемый поток помещают препятствие - плохо обтекаемое тело, называемое вихреобразующим телом. Позади него образуется последовательность вихрей, вихри Кармана, которые можно обнаружить по незначительным изменениям давления или по колебаниям пластинки (обтекателя).The principle of vortex measurement is one of the most easily implemented in industrial flow measurement. An obstacle is placed in the measured flow - a poorly streamlined body called a vortex-forming body. Behind it, a sequence of vortices, Karman vortices, which can be detected by slight changes in pressure or by fluctuations of the plate (fairing), is formed.
Существующие на сегодняшний момент механо-электрические способы регистрации вихрей или съема сигнала в основном используются в датчиках давления, тензодатчиках, пьезодатчиках и электромагнитных индукционных датчиках. Известными недостатками вышеуказанных датчиков являются низкая чувствительность, нелинейная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), чувствительность к вибрациям и внешним шумам, резонанс механических деталей узла съема, искажение сигнала. Вследствие этого для обработки сигнала вихревого потока необходимо применение сложных схем активных фильтров и корректирующих LC цепей, которые, в свою очередь, вносят сильные динамические искажения в исходный сигнал, влияющие на точность измерения расхода.The existing mechanical-electric methods of registering vortices or signal acquisition are mainly used in pressure sensors, strain gauges, piezoelectric sensors and electromagnetic induction sensors. Known disadvantages of the above sensors are low sensitivity, non-linear amplitude-frequency characteristic (AFC), sensitivity to vibrations and external noise, resonance of the mechanical parts of the pickup unit, signal distortion. As a result, the processing of a vortex flow signal requires the use of complex active filter circuits and LC corrective circuits, which, in turn, introduce strong dynamic distortions into the original signal, which affect the accuracy of flow measurement.
Известен также емкостной дифференциальный датчик (Справочная книга - радиолюбителя-конструктора. Под редакцией Н.И.Чистякова, М.: Радио и Связь. 1990, с.265, 266). По сравнению с вышеуказанными он обладает высокой чувствительностью, имеет равномерную (плоскую) характеристику чувствительности в широком диапазоне рабочих частот от долей Гц до сотен кГц. Переходное затухание между дифференциальными каналами датчика достигает 38-40 дБ, что позволяет эффективно подавлять синфазные помехи, вызываемые в основном вибрацией труб и пульсацией потока. Для других датчиков в дифференциальном исполнении этот показатель существенно ниже - не более 25 дБ.Also known is a capacitive differential sensor (Reference book - amateur radio designer. Edited by NI Chistyakova, M .: Radio and Communication. 1990, p.265, 266). Compared with the above, it has high sensitivity, has a uniform (flat) sensitivity characteristic in a wide range of operating frequencies from fractions of Hz to hundreds of kHz. Transient attenuation between the differential channels of the sensor reaches 38-40 dB, which allows you to effectively suppress common mode noise, caused mainly by vibration of the pipes and flow pulsation. For other sensors in differential execution, this indicator is significantly lower - no more than 25 dB.
Преимущество использования емкостного датчика для регистрации вихревого потока очевидно. На практике же емкостные датчики мало применимы ввиду сложности их изготовления и высокой цены.The advantage of using a capacitive sensor to record the vortex flow is obvious. In practice, capacitive sensors are of little use due to the complexity of their manufacture and high prices.
Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявленным изобретением вихревого расходомера по наибольшему количеству существенных признаков, является вихревой расходомер (РФ, заявка №99-124869, опубл. 27.08.2001 г., БИ №24, часть 1, с.89).The closest analogue that coincides with the claimed invention of a vortex flowmeter for the most significant features is a vortex flowmeter (RF, application No. 99-124869, publ. 08.28.2001, BI No. 24, part 1, p. 89).
Вихревой расходомер содержит вихреобразующее тело, установленное в трубопроводе, промежуточную вставку, соединенную с трубопроводом, и узел съема сигнала, включающий корпус, емкостные преобразователи, рычаг, мембрану, обтекатель и механические упоры.The vortex flowmeter contains a vortex-forming body installed in the pipeline, an intermediate insert connected to the pipeline, and a signal pick-up unit including a housing, capacitive transducers, a lever, a membrane, a cowl, and mechanical stops.
К корпусу узла съема сигнала приварена мембрана, соединенная с рычагом, выполненным в виде тонкой пластины. Конец пластины совместно с емкостными преобразователями образует две измерительные емкости. Обтекатель выполнен в виде пластины. В корпусе установлены также два упора, расположенных в плоскости, проходящей через осевые линии трубопровода и узла съема сигнала. Упоры, выполненные в виде шаровой поверхности, служат для ограничения перемещения мембраны.A membrane connected to a lever made in the form of a thin plate is welded to the body of the signal pickup unit. The end of the plate together with capacitive transducers forms two measuring capacitances. The fairing is made in the form of a plate. Two stops are also installed in the housing, located in a plane passing through the axial lines of the pipeline and the signal pick-up unit. The stops made in the form of a spherical surface serve to limit the movement of the membrane.
Вихревой расходомер работает следующим образом. При прохождении среды, жидкости или газа по трубопроводу за вихреобразующим телом образуются вихри Кармана, распространяющиеся вместе с потоком среды. Вихри Кармана поочередно воздействуют на обтекатель, вызывая его отклонения от оси трубопровода в одну и другую стороны. Колебания обтекателя передаются через мембрану рычагу, который изменяет зазор между емкостями преобразователей, которые включаются в измерительную схему дифференциально. Изменения емкости с частотой, пропорциональной расходу среды, далее преобразуются в электрический сигнал.Vortex flowmeter operates as follows. When a medium, liquid, or gas passes through a pipe behind a vortex-forming body, Karman vortices are formed, which propagate along with the medium flow. Karman vortices alternately act on the fairing, causing it to deviate from the axis of the pipeline in one direction and another. The vibrations of the fairing are transmitted through the membrane to the lever, which changes the gap between the capacitance of the transducers, which are included in the measuring circuit differentially. Changes in capacitance with a frequency proportional to the flow rate of the medium are then converted into an electrical signal.
Требуемая чувствительность вихревого расходомера обеспечивается за счет увеличения перемещения рычага относительно емкостных преобразователей путем увеличения диаметра мембраны и уменьшения ее жесткости, а также увеличения длины обтекателя с целью увеличения момента силы.The required sensitivity of the vortex flowmeter is ensured by increasing the movement of the lever relative to the capacitive transducers by increasing the diameter of the membrane and reducing its stiffness, as well as increasing the length of the fairing in order to increase the moment of force.
Данная конструкция расходомера имеет ряд существенных недостатков.This flowmeter design has a number of significant drawbacks.
Одним из недостатков расходомера являются его большие габариты и материалоемкость за счет применения промежуточной вставки, особенно для малых Ду (диаметр условного прохода).One of the drawbacks of the flowmeter is its large dimensions and material consumption due to the use of an intermediate insert, especially for small DNs (nominal diameter).
Небольшая толщина - 0,5-1,5 мм и большой диаметр мембраны снижают ее прочность, тем самым ограничивая применение расходомера для работы на высоких давлениях.The small thickness of 0.5-1.5 mm and the large diameter of the membrane reduce its strength, thereby limiting the use of the flow meter for operation at high pressures.
Другим недостатком расходомера является большая длина рычага и обтекателя, которые вместе с тонкой мембраной образуют колебательную систему с очень низкой частотой собственного резонанса - порядка 200 Гц, находящейся в диапазоне частоты вихреобразования или близко к ней. При этом конструкция обладает высокой инерционностью и восприимчива к вибрациям трубопровода и внешним воздействиям.Another disadvantage of the flowmeter is the large length of the lever and the cowling, which together with a thin membrane form an oscillatory system with a very low frequency of intrinsic resonance - of the order of 200 Hz, which is in the range of the vortex frequency or close to it. Moreover, the design has a high inertia and is susceptible to pipeline vibrations and external influences.
Для обеспечения прочности тонкой мембраны и подавления ее механического резонанса в корпусе узла съема сигнала установлены два упора, ограничивающих перемещение мембраны в вертикальном направлении. Эти упоры, в свою очередь, снижают чувствительность расходомера, а в местах касания упоров с мембраной будет происходить механическое трение и износ деталей.To ensure the strength of the thin membrane and suppress its mechanical resonance, two stops are installed in the housing of the signal pick-up unit, restricting the movement of the membrane in the vertical direction. These stops, in turn, reduce the sensitivity of the flowmeter, and in places where the stops touch the membrane, mechanical friction and wear of parts will occur.
Следующий недостаток расходомера относится к рычагу узла съема сигнала, выполненному в виде тонкой пластины, который инерционен и, в свою очередь, тоже представляет собой колебательную систему с частотой собственного резонанса, близкой к частоте вихреобразования.The next drawback of the flow meter relates to the lever of the signal pickup unit, made in the form of a thin plate, which is inertial and, in turn, also represents an oscillatory system with a natural resonance frequency close to the vortex frequency.
Автор предлагает использовать емкостные преобразователи. Зазоры между рычагом и электродами емкостных преобразователей при этом составляют всего 10-20 микрон, что явно недостаточно, поскольку момент инерции большой и на высоких расходах, когда амплитуда движения рычага увеличивается в сотни раз, будет происходить касание рычагом емкостных преобразователей, тем самым снижается динамический диапазон.The author suggests the use of capacitive converters. The gaps between the lever and the electrodes of the capacitive transducers are only 10-20 microns, which is clearly not enough, since the moment of inertia is large and at high costs, when the amplitude of the lever increases by hundreds of times, the lever touches the capacitive transducers, thereby reducing the dynamic range .
Частота собственного механического резонанса рычага и мембраны узла съема находится в рабочем диапазоне частоты вихреобразования или близко к ней. Резонансная частота будет смешиваться с полезным сигналом вихреобразования. Выделить полезный сигнал, когда частоты равны или близки друг к другу, очень трудно. Необходимо применение сложных схем активных фильтров высокого порядка. Фильтры, в свою очередь, вносят динамические искажения в исходный сигнал, снижают точность измерения и удорожают конструкцию.The frequency of the intrinsic mechanical resonance of the lever and the membrane of the removal unit is in the working range of the vortex frequency or close to it. The resonant frequency will mix with the desired vortex signal. It is very difficult to isolate a useful signal when the frequencies are equal or close to each other. It is necessary to use complex schemes of high-order active filters. Filters, in turn, introduce dynamic distortions into the original signal, reduce the accuracy of measurements and increase the cost of construction.
Наиболее близким по технической сущности решением к заявленным изобретениям емкостного дифференциального датчика и способа преобразования механических колебаний в электрический сигнал является емкостной датчик фирмы Endress + Hauser (Technical Information TI040D/06/en No.50084974, http://www.endress.com), (Датчики и системы, 2000, №8, с.63. Вихревые расходомеры). Известный датчик фирмы Е + Н - сенсор в виде дифференциального управляемого конденсатора, состоящего из подвижной пластины, расположенной между двумя неподвижными, расстояние между которыми около 0,1 мм. Емкость между пластинами измеряется с помощью моста Уитсона. Основным его недостатком является высокая цена и сложность изготовления.The closest technical solution to the claimed inventions of a capacitive differential sensor and a method for converting mechanical vibrations into an electrical signal is a capacitive sensor company Endress + Hauser (Technical Information TI040D / 06 / en No.50084974, http://www.endress.com), (Sensors and systems, 2000, No. 8, p. 63. Vortex flowmeters). A well-known sensor company E + H - a sensor in the form of a differential controlled capacitor, consisting of a movable plate located between two fixed, the distance between which is about 0.1 mm. The capacitance between the plates is measured using the Witson Bridge. Its main disadvantage is the high price and complexity of manufacturing.
Задача изобретений - обеспечение контроля расхода жидкости или газа, повышение точности измерения, увеличение динамического диапазона.The objective of the invention is to provide control of the flow of liquid or gas, increasing the accuracy of measurement, increasing the dynamic range.
Технический результат изобретения вихревого расходомера выражен в уменьшении чувствительности расходомера к вибрациям трубопровода и посторонним воздействиям.The technical result of the invention of a vortex flowmeter is expressed in a decrease in the sensitivity of the flowmeter to pipeline vibrations and extraneous influences.
Технический результат изобретений проявляется в увеличении динамического диапазона, повышении надежности, прочности и удешевлении конструкции вихревого расходомера и емкостного дифференциального датчика.The technical result of the inventions is manifested in an increase in the dynamic range, an increase in reliability, strength, and cheaper design of a vortex flowmeter and a capacitive differential sensor.
Раскрытие изобретенийDisclosure of inventions
Патентуется вихревой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенным в нем вихреобразующим телом и заключенный в корпус узел съема сигнала, включающий выведенный в трубопровод обтекатель, мембрану, рычаг и емкостной дифференциальный датчик.A vortex flowmeter is patented, which contains a measuring section of the pipeline with a vortex-forming body located in it and a signal pickup unit enclosed in the housing, including a cowl, a membrane, a lever, and a capacitive differential sensor brought into the pipeline.
Технический результат достигается применением в вихревом расходомере узла съема сигнала с рычагом в виде тонкостенной трубки и усовершенствованным емкостным дифференциальным датчиком.The technical result is achieved by using a signal pickup unit with a lever in the form of a thin-walled tube and an improved capacitive differential sensor in a vortex flowmeter.
Расходомер отличается тем, что корпус узла съема сигнала и мембрана установлены непосредственно на трубопроводе и жестко с ним соединены. Узел съема выполнен следующим образом. Обтекатель, мембрана и рычаг выполнены интегрально, как единое целое. Рычаг изготовлен в виде тонкостенной трубки диаметром в два - три раза меньше диаметра мембраны. При этом рычаг в отличие от содержащейся в прототипе тонкой пластины обладает малым весом, малой инерцией и высокой жесткостью, практически отсутствует собственный резонанс. Обтекатель выполнен укороченным и имеет длину, равную или чуть меньше половины Ду трубопровода. Мембрана, в свою очередь, уменьшена в диаметре соразмерно с Ду и увеличена в толщине до 0,8-2 мм в зависимости от диаметра трубопровода. Это обеспечивает необходимую жесткость и прочность мембраны, а также позволяет жестко монтировать ее непосредственно в корпус расходомера с любым Ду. Малые размеры обтекателя, рычаг в виде трубки и жесткая небольшого диаметра мембрана позволяют в значительной степени уменьшить чувствительность к внешним воздействиям, снизить амплитуду собственного резонанса, а также увеличить ее частоту до 14 и более кГц, у прототипа - 200 Гц. Высокая резонансная частота малой амплитуды легко отфильтровывается и не влияет на точность измерения расхода.The flowmeter is characterized in that the body of the signal pick-up unit and the membrane are mounted directly on the pipeline and are rigidly connected to it. The removal unit is made as follows. The cowl, membrane and lever are made integrally, as a whole. The lever is made in the form of a thin-walled tube with a diameter of two to three times less than the diameter of the membrane. Moreover, the lever, unlike the thin plate contained in the prototype, has a low weight, low inertia and high rigidity, and there is practically no intrinsic resonance. The fairing is made shortened and has a length equal to or slightly less than half of the pipeline Du. The membrane, in turn, is reduced in diameter in proportion to Du and increased in thickness to 0.8-2 mm, depending on the diameter of the pipeline. This provides the necessary rigidity and strength of the membrane, and also allows you to rigidly mount it directly into the body of the flowmeter with any DN. The small size of the fairing, the lever in the form of a tube and the rigid, small-diameter membrane can significantly reduce the sensitivity to external influences, reduce the amplitude of the intrinsic resonance, and also increase its frequency to 14 or more kHz, for the prototype - 200 Hz. The high resonant frequency of small amplitude is easily filtered out and does not affect the accuracy of flow measurement.
Связь рычага с емкостным дифференциальным датчиком осуществлена через изолятор.The linkage of the lever with a capacitive differential sensor is carried out through an insulator.
Необходимая чувствительность расходомера обеспечивается применением в узле съема сигнала емкостного дифференциального датчика.The necessary sensitivity of the flowmeter is ensured by the use of a capacitive differential sensor in the signal pickup unit.
Дифференциальный датчик построен по принципу емкостного делителя. Между двумя неподвижными обкладками расположена подвижная, образуя при этом два конденсатора одинаковой емкости. Датчик отличается тем, что он дополнительно содержит диодные детекторы, расположенные в непосредственной близости от неподвижных обкладок, и для уменьшения паразитных емкостей, а также повышения чувствительности датчика неподвижные обкладки выполнены непосредственно из выводов диодов детекторов и расположены на расстоянии 0,3-1,5 мм по обе стороны от подвижной обкладки. Подвижная обкладка представляет собой металлический стержень площадью поперечного сечения 0,2-1,8 мм2 и длиной 10-15 мм. Стержень может быть круглого или квадратного сечения диаметром или стороной 0,6-1,0 мм. Стержень жестко прикреплен к рычагу узла съема через изолятор.The differential sensor is built on the principle of a capacitive divider. Between two fixed plates is movable, forming two capacitors of the same capacity. The sensor is characterized in that it additionally contains diode detectors located in the immediate vicinity of the fixed plates, and to reduce spurious capacitances, as well as to increase the sensitivity of the sensor, the fixed plates are made directly from the terminals of the detector diodes and are located at a distance of 0.3-1.5 mm on both sides of the movable cover. The movable lining is a metal rod with a cross-sectional area of 0.2-1.8 mm 2 and a length of 10-15 mm. The rod may be round or square in diameter or with a side of 0.6-1.0 mm The rod is rigidly attached to the lever of the removal unit through the insulator.
Предлагаемый датчик в отличие от датчика фирмы Е+Н использует более простой способ преобразования емкости, существенно дешевле, обладает высокой надежностью и технологичностью, имеет хорошо повторяемую конструкцию, обладая при этом всеми преимуществами емкостных датчиков.The proposed sensor, unlike the sensor of the company E + H, uses a simpler method of converting capacitance, much cheaper, has high reliability and manufacturability, has a well-repeatable design, while possessing all the advantages of capacitive sensors.
Вихревой расходомер отличается тем, что его электронная схема включает два пассивных фильтра НЧ (низкой частоты), соединенных с дифференциальным быстродействующим усилителем, который связан с активным фильтром НЧ, подключенным к формирователю импульсов.The vortex flowmeter is characterized in that its electronic circuit includes two passive low-pass filters (low frequency) connected to a differential high-speed amplifier, which is connected to an active low-pass filter connected to a pulse shaper.
Способ преобразования механических колебаний, в частности колебаний подвижной обкладки емкостного дифференциального датчика, в электрический сигнал отличается тем, что к подвижной обкладке подводится напряжение высокой частоты, которое через соответствующие емкости наводится на неподвижные обкладки и далее выпрямляется диодными детекторами, при этом изменения емкостей, вызванные механическими колебаниями подвижной обкладки, приводят к изменению выпрямленного напряжения на выходах детекторов, откуда сигнал подается на пассивные фильтры низкой частоты, далее поступает на дифференциальный быстродействующий усилитель, затем на активный фильтр низкой частоты, выполненный на переключаемых конденсаторах и имеющий линейную АЧХ в рабочем диапазоне, затем сигнал подается на формирователь импульсов, а с него - на вторичный преобразователь.The method for converting mechanical vibrations, in particular vibrations of the movable lining of a capacitive differential sensor, into an electrical signal is characterized in that a high-frequency voltage is supplied to the movable lining, which is induced through the respective capacitors to the immovable plates and then rectified by diode detectors, while the capacitance changes caused by mechanical oscillations of the movable plate, lead to a change in the rectified voltage at the outputs of the detectors, from where the signal is fed to passive low-frequency filters, then it goes to a differential high-speed amplifier, then to an active low-pass filter, made on switched capacitors and having a linear frequency response in the operating range, then the signal is fed to a pulse shaper, and from it to the secondary converter.
Расходомер как целое устройство, емкостной дифференциальный датчик как часть устройства и способ преобразования механических колебаний в электрический сигнал связаны между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел. Датчик предназначен для использования в расходомере по своему функциональному назначению и может быть использован по этому назначению в составе других устройств. Функционально самостоятельный емкостной дифференциальный датчик является основной причиной достижения расходомером технического результата.A flowmeter as a whole device, a capacitive differential sensor as part of a device, and a method for converting mechanical vibrations into an electrical signal are so interconnected that they form a single inventive concept. The sensor is intended for use in the flowmeter for its functional purpose and can be used for this purpose in other devices. A functionally independent capacitive differential sensor is the main reason for the flowmeter to achieve a technical result.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 изображен поперечный разрез вихревого расходомера. Фиг.2 - местный вид емкостного дифференциального датчика. Фиг.3 - функциональная схема УФИ.Figure 1 shows a cross section of a vortex flowmeter. Figure 2 is a partial view of a capacitive differential sensor. Figure 3 - functional diagram of the UVI.
Осуществление изобретенийThe implementation of the invention
Вихревой расходомер, показанный на фиг.1, содержит вихреобразующее тело 1, установленное в трубопроводе 2, и узел съема сигнала 3, включающий корпус 4, емкостной дифференциальный датчик 5, рычаг 6, мембрану 7, обтекатель 8.The vortex flowmeter shown in Fig. 1 contains a vortex-forming body 1 installed in the
Корпус 4 узла съема сигнала 3 и мембрана 7 установлены непосредственно на трубопроводе 2 и жестко с ним соединены. Мембрана 7 вварена в трубопровод 2.The housing 4 of the signal pick-up unit 3 and the membrane 7 are mounted directly on the
Мембрана 7, рычаг 6 и обтекатель 8 выполнены интегрально, как единое целое. Диаметр мембраны соразмерен с Ду трубопровода. Толщина мембраны составляет 0,8-2 мм. Обтекатель 8 выполнен в виде тонкой пластины, проходит через стенку трубопровода с зазором. Рычаг 6 представляет собой тонкостенную трубку, диаметр которой в два-три раза меньше диаметра мембраны. К рычагу жестко прикреплена подвижная обкладка 9 емкостного датчика 5 через изолятор 10. Неподвижные обкладки 11, 12 емкостного датчика 5 закреплены к корпусу 4 узла съема 3.The membrane 7, the
Технический результат достигается во всем интервале значений толщины мембраны и диаметра трубки (рычага).The technical result is achieved in the entire range of values of the thickness of the membrane and the diameter of the tube (lever).
Вихревой расходомер работает следующим образом. При прохождении среды, жидкости или газа, по трубопроводу 2 за вихреобразующим телом 1 образуются вихри Кармана, распространяющиеся вместе с потоком среды.Vortex flowmeter operates as follows. With the passage of a medium, liquid or gas, through a
Вихри Кармана поочередно воздействуют на обтекатель 8, вызывая его отклонение от оси трубопровода в одну и в другую сторону. Колебания обтекателя 8 передаются через мембрану 7 рычагу 6 и прикрепленной к нему подвижной обкладке 9 емкостного датчика 5. Колебания подвижной обкладки 9 вызывают изменение емкостей датчика 5. Изменения емкостей далее при помощи диодных детекторов и УФИ преобразуются в электрические импульсные сигналы, частота следования которых пропорциональна расходу измеряемой среды.Karman vortices alternately act on the fairing 8, causing it to deviate from the axis of the pipeline in one direction and the other. Oscillations of the fairing 8 are transmitted through the membrane 7 to the
Датчик 5 расходомера (фиг.2) состоит из подвижной обкладки 9 с изолятором 10, неподвижных обкладок 11, 12 и двух диодных детекторов А1 и А2, расположенных в непосредственной близости от неподвижных обкладок. Детекторы содержат диоды 13, 14 и 15, 16 и выполнены на печатных платах 17, 18.The sensor 5 of the flow meter (figure 2) consists of a
Подвижная обкладка 9 изготовлена из металлического стержня площадью поперечного сечения 0,2-1,8 мм2 и длиной 10-15 мм. Подвижная обкладка 9, форма которой на фиг.2 представлена в виде примера, изготовлена из металлического стержня диаметром 0,6-1,0 мм и закреплена на изоляторе 10, который жестко прикреплен к рычагу 6. Подвижная обкладка 9 может быть изготовлена из металлического стержня квадратного сечения со стороной 0,6-1,0 мм. По обе стороны от обкладки 9 на расстоянии 0,3-1,5 мм расположены неподвижные обкладки 11 и 12. Технический результат достигается во всем интервале значений размера стержня и его расположения. Подвижная обкладка 9 образует с неподвижными 11, 12 две измерительные емкости. Неподвижные обкладки 11, 12 для уменьшения паразитных емкостей выполнены непосредственно из выводов диодов 13-16. Выводы диодов 13, 14 образуют обкладку 11, а диодов 15, 16 - обкладку 12. Диоды включены по схеме удвоения напряжения и смонтированы на печатных платах 17 (диоды 13, 14) и 18 (диоды 15, 16). Платы 17, 18 жестко закреплены к корпусу 4 узла съема сигнала 3.The
Датчик работает следующим образом. К подвижной обкладке 9 от генератора 19 подводится напряжение высокой частоты. Через емкости на неподвижных обкладках 11, 12 наводится высокочастотное напряжение, которое выпрямляется диодными детекторами А1 и А2. Величина постоянной составляющей на выходах детекторов A1, A2 зависит от расстояния между подвижной обкладкой 9 и неподвижными обкладками 11, 12. В отличие от прототипа как такового измерения емкости в датчике не происходит, а используется свойство емкости избирательно пропускать переменное напряжение.The sensor operates as follows. A high frequency voltage is supplied to the
Колебания подвижной обкладки 9 под действием вихрей Кармана приводят к изменению емкостей. В результате на выходах детекторов A1, A2 к постоянной составляющей выпрямленного напряжения добавляется переменная составляющая колебаний вихревого потока. Частота вихреобразования пропорциональна скорости потока среды. Сигнал с выходов диодных детекторов A1, A2 подается на УФИ, где преобразуется в последовательность импульсов стандартной величины.Oscillations of the
На фиг.3 приведена функциональная схема УФИ. Он состоит из двух пассивных фильтров НЧ 20, 21, соединенных с дифференциальным быстродействующим усилителем 22, подключенным к активному фильтру НЧ 23, соединенному с формирователем импульсов 24, который соединен с вторичным преобразователем 25.Figure 3 shows the functional diagram of the UVI. It consists of two passive low-
Благодаря тому, что емкостной датчик 5 обладает высокой чувствительностью, имеет в рабочем диапазоне линейную АЧХ, а конструкция узла съема сигнала 3 позволила вывести частоту его собственного механического резонанса за пределы рабочего диапазона и значительно снизить чувствительность к внешним воздействиям, УФИ построен по схеме максимально короткого тракта. Схеме не требуются корректирующие LC цепи и активные фильтры высокого порядка, которые вносят динамические искажения и влияют на точность измерения расхода.Due to the fact that the capacitive sensor 5 is highly sensitive, has a linear frequency response in the operating range, and the design of the signal pick-up unit 3 allowed to bring the frequency of its own mechanical resonance out of the operating range and significantly reduce sensitivity to external influences, the UVI is constructed according to the scheme of the shortest path . The circuit does not require LC corrective circuits and high-order active filters that introduce dynamic distortions and affect flow measurement accuracy.
УФИ работает следующим образом. Исходный сигнал с емкостного датчика 5 подается на пассивные фильтры НЧ 20, 21, которые предотвращают попадание в схему высокой частоты от генератора 19. С фильтров 20, 21 сигнал поступает на дифференциальный быстродействующий усилитель 22. Для уменьшения динамических искажений и эффективного подавления синфазных помех высокой частоты усилитель 22 построен на быстродействующем ОУ без корректирующих цепей.UVI works as follows. The initial signal from the capacitive sensor 5 is fed to passive low-
Далее сигнал подается на активный фильтр НЧ 23 для подавления резонансной частоты и других высокочастотных помех. Он выполнен на переключаемых конденсаторах и имеет линейную АЧХ в рабочем диапазоне и практически не вносит динамических искажений. Далее сигнал подается на формирователь импульсов 24, а с него - на вторичный преобразователь 25.Next, the signal is fed to an active low-
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126180/28A RU2279639C2 (en) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | Vortex flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126180/28A RU2279639C2 (en) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | Vortex flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004126180A RU2004126180A (en) | 2006-02-27 |
| RU2279639C2 true RU2279639C2 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36114056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126180/28A RU2279639C2 (en) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | Vortex flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2279639C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101995272B (en) * | 2009-08-28 | 2011-10-05 | 沈阳兰申电器有限公司 | Vortex street flowmeter with anti-vibration structure |
| WO2011161298A1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-12-29 | Sami Lakka | Flow sensor |
| RU2653776C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-05-14 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" | Vortex acoustic flowmeter |
| RU194810U1 (en) * | 2019-06-13 | 2019-12-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Vibrometer |
| RU2754161C2 (en) * | 2016-11-18 | 2021-08-30 | Раи Стретеджик Холдингс, Инк. | Pressure detection for aerosol delivery device |
| RU2774291C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП ВНИИА") | Device for measuring infrasonic oscillations of the medium |
-
2004
- 2004-08-27 RU RU2004126180/28A patent/RU2279639C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Большая советская энциклопедия под ред. А.М.Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1976, том 25, стр.491. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101995272B (en) * | 2009-08-28 | 2011-10-05 | 沈阳兰申电器有限公司 | Vortex street flowmeter with anti-vibration structure |
| WO2011161298A1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-12-29 | Sami Lakka | Flow sensor |
| RU2754161C2 (en) * | 2016-11-18 | 2021-08-30 | Раи Стретеджик Холдингс, Инк. | Pressure detection for aerosol delivery device |
| RU2754161C9 (en) * | 2016-11-18 | 2021-12-08 | Раи Стретеджик Холдингс, Инк. | Pressure detection for aerosol delivery device |
| US11517053B2 (en) | 2016-11-18 | 2022-12-06 | Rai Strategic Holdings, Inc. | Pressure sensing for an aerosol delivery device |
| RU2653776C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-05-14 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" | Vortex acoustic flowmeter |
| RU194810U1 (en) * | 2019-06-13 | 2019-12-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Vibrometer |
| RU2774291C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП ВНИИА") | Device for measuring infrasonic oscillations of the medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004126180A (en) | 2006-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5394506B2 (en) | Vortex flowmeter with vortex vibration sensor plate | |
| US4550614A (en) | Oscillatory flowmeter | |
| US7007556B2 (en) | Method for determining a mass flow of a fluid flowing in a pipe | |
| US3251226A (en) | Apparatus for measuring mass flow and density | |
| CA2837794C (en) | Mass flowmeter | |
| CN101981416A (en) | Dual pick-off vibratory flowmeter | |
| SE454300B (en) | DEVELOPMENT DEVICE MEASUREMENT OF THE SPEED OF A MEDIUM IN MOVEMENT | |
| JPS6161607B2 (en) | ||
| US3426593A (en) | Vibrating transducer for flow and related measurements | |
| RU2279639C2 (en) | Vortex flow meter | |
| KR100311855B1 (en) | Fluid flow meter | |
| CN102109334B (en) | Absolute displacement measuring device | |
| JPS58160813A (en) | Vortex flow meter | |
| JP3031389B2 (en) | Vortex flow meter | |
| GB2148003A (en) | Measurement of flowrate | |
| RU2765608C1 (en) | Non-invasive sensor for vortex flow meter | |
| JP4670152B2 (en) | Vortex flow meter | |
| CN205483096U (en) | Vortex flowmeter of two -way measurement | |
| RU26645U1 (en) | Vortex Flowmeter | |
| KR100732116B1 (en) | Vortex flowmeter | |
| JP3038497B2 (en) | Piezoelectric differential pressure vortex sensor | |
| SU1062562A1 (en) | Instrument for measuring for mesuring liquid mediadensity and viscosity | |
| JPS6047531B2 (en) | vortex flow meter | |
| JP2005098826A (en) | Vortex flowmeter | |
| RU2215997C1 (en) | Vortex flowmeter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110828 |