SU1005074A1 - Устройство дл вычислени расхода жидкости в единицах массы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной и измерителБной технике.

Известно устройство Cl1 / содержащее расходомеры и предназначенное дл  измерени  расхода Q, в единицах массы, реализующее алгоритм делени  сигнала измерител  величины скоростного напора Р потока жидкости на величину объемного расхода Qv измер емую при помощи расходомера. Конструктивно совместно с объемным расходом целесообразно измер ть не скоростной напор, а осевую силу,

.св занную со скоростным напором нелинейной зависимость. При этом св зь выходного сигнала датчика осевой силы (частота импульсов F ) с величиной скоростного напора может быть представлена при помощи разлог жени  в стенной р д, или, ограничива сь членами до второго пор дка, Р - Ьв+ Ь;| F + b F Принима , что выходной сигнал тахометричёского расходомера (частота импульсов f) св зан с величиной объемного расхода линейной, зависимостью

QV 3,,+ ,

видим, что получение результата из- кюрени  расхода в единицах массы

требует вычислени  выражени 

bd+ + ba.F

(и

м о + If

, Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство , содержащее три счетчика импульсов, генератор стабильной частоты , преобразователи дес тичного кода в двоично-дес тичнЁ.- ыюк ввода

10 времени измерени , блока ввода числа , формирователь ййпульса запуска, объемный расходомер, блок индикации и элементы И, НЕ, с помсэдыо которых формируетс  интервал измерени  и за15 вис щее от величины частоты сигнала датчика приршцё ке интервала измерени , заполн емые частотным сигналом этого же датчика, и реализующее квадратичную зависимость

20

К недостаткам известного устройства относитс  то, что, интервал измерени  в нем в значительной степени определ етс  величинами коэффициентов аппроксимирующего уравнени  (т.е.

Claims (2)

1. 25 параметрами датчика), что при существующем их разбросе приводит к недопустимому отличию интервала измерени  у различных измерителей, а также то, что функциональна  зависи30 мость, вычисл ема  известным устройством , не позвол ет примен ть его при измерении расхода жидкости в единицах массы. Цель изобретени  - расширение фу кциональных возможностей и повышение точности путем устранени  зависимости интервала измерени  от пара метров датчиков. I Поставленна  цель достигаетс  те что в устройство, содержащее первый счетчик, выход второго подключен к первым входам первого элемента И и первого элемента И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом первого счетчика и с первым вхо дом второго счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход второго счетчика соединен с первыми входами второго элеме1рга И и второго элемента И-НЕ, второй вход которого и второй вход первого элемента И-НЕ соединены с первым информационным входом устрой ства, генератор эталонной частоты и третий счетчик, введены четыре счетчика, три делител , три триггера , элемент задержки, элементы И, ИЛИ, причем первый вход третьего элемента И  вл етс  вторым информационным входом устройства, выход первого триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу третьего элемента И и к третьим входам первого и второг элементов И-НЕ, третий вход третьег элемента И и первые входы п того элемента И и элемента ИЛИ соединены с выходом четвертого счетчика, вход которого подключен к выходу п того элемента И, второй вход которого и первый вход первого делител  соединены с выходом первого счетчика, третий вход п того элемента И и вторые входы элемента ИЛИ, первого делител  и первого элемента И подкл чены к выходу четвертого элемента И второй вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, выход третьего элемента И подключен к входу п того счетчика, выход ко-, торого соединен с первым входом шестого счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, выход шестого счетчика соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов и, второго триггера- и с входом элемента задерж ки, третий вход шестого счетчика и вход второго делител  подключены к выходу элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика, выход второго делител  подключен к первым входам третьего делител  и восьмого элемента И, второй вход которого и второй вход .пестого элемента И соединены с первым выходом второго триггера, вторб выход которого подключен к вторым входс1м седьмого элемента И и третьего делител , выход которого соединен с первым входом дев того элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к первому входу третьего счетчика, второй .вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый выход третьего счетчика соединен с первым входом тоетьего триггера, выход которого подключен к второму входу второго триггера, второй выход третьего счетчика соединен с первым входом первого триггера , вторые входы первого и третьего триггеров соединены с управл ющим входом устройства, первый и второй входы седьмого счетчика соединены соответственно с выходами шестого и седьмого элементов И, выход первого делител  подключен к второму входу второго элемента И. На чертеже изображена схема устройства . Схема включает счетчик 1, элементы И 2 и 3, счетчик 4, элемент И-НЕ 5, счетчик б, датчик 7 осевой силы, делитель 8, элемент И 9, элемент ИЛИ 10, элемент И-НЕ 11, счетчик 12, генератор 13 этсшонной частоты, элемент И 14, счетчик 15, элемент И 16, делители 17 и 18, элемент И 19, элемент задержки 20, счетчик 21, датчик 22 объемного расхода, элементы И 23, 24 и 25, счетчик 26, триггеры 27 и 28, источник 29 сигнала пуска и триггер 30. Устройство вычисл ет зависимость, тождественную исходному выражению (1) где коэффициенты а, а , Ь, Ь и Ь предполагаютс  известными, а величина интервала измерени  Т выбрана, исход  из требуемой точности измерени , чувствительности датчиков и т.п. Выбор вспомогательных констант FJJ и ЛТ будет обоснован ниже. Устройство работает следующим образом . В исходном состо нии триггер 30 закрывает логические схемы 5, 11, 14 и 23, в счетчики 1 и 4 занос тс  дополнительные коды чисел (Tf) и UTfjjfj ) соответственно, в счетчик 21 - код п, -(т + лТ) , в счетчик 6код (-РдТ), счетчик 12 сбрасываетс  в О, в счетчик 15 заноситс  код п sboT/{b + , ) , старшие разр ды счетчика 26 полностью заполн ютс , а младшие устанавливаютс  в ноль. По команде Пуск срабатывает триггер 30, открыва  элементы 5, 11 14 и 23, и начинаетс  заполнение счетчика 1 импульсами частотой генератора 13, счетчика 21 - импуль сами частотой f датчика 22, счетчиков 6 и 15 - импульсами датчика 7 частотой F. Срабатывают также и триггеры 27 и 28, открыва  элементы 19 и 24, стопор  делитель 18 и закрыва  элемент 25. Через интервал времени Т переполн етс  счетчик 1 и перепад напр жени;  с его выхода открывает элемент 3, расстопоривает делитель 8 и закрывает элементы 2 и 5. К этому моменту времени состо ние счетчика 6 равно (FT - ) и, таким образом, дл  сформировани  ин тервала времени йТ достаточно импульсами с чэистотой (т- + ,) полностью Ь± о . вычесть этот код в соответствии с в ражени ми (2) и (3). Частота (т- + Fp с целью получени  простой схемы фор мируетс  из опорной частоты f генератора 13 делением на одно-двузна ное целое число. -С другой стороны. позвол ет избе соотношение FQ жать дополнительного реверсировани  счетчика 15, эквивалентного уменьше нию Т. Эти требовани  выполн ютс  при выборе {К- + F-) как ближайшего Вг. ( + wiJ снизу числа из р да где k - целое число, 1 k 99, а fgn одна из опорных частот Таким образом, пропуска  по окончании времени Т на вычитающий вход , 1 счетчика 21 импульсы частотой , а на вход счетчика 4 - импульсы час тотой fpy, , сформируем ДТу и ЛТ, а следовательно, и числитель, и знаменатель дроби выражени  (З) в счетчиках 15 и 21 соответственно. Высока  точность вычислени  расхода возможна при таком выборе величины интервала измерени  и чувствительности датчиков, при котором числитель и знаменатель указанной дроби вычисл ютс  с достаточным (и приблизитель ло равным) количеством значащих цифр Соответствующим образом выбираетс  и количество значащих цифр досто нного koэффициeнтa С. Метод последовательных вычитаний, примен емый обычно дл  выполнени  множительноделительной операции, требует в этих услови х очень много времени. А выбо ром вспомогательной константы бТ врем  вычислени  можно значительно уменьшить. Дл  этого выбираем ДТ таким образом, что г (buFp + Ь) (Т + ЛТ) и С гт-р , t где тип- целые числа, 1 « m 5 99; g - основание системы счислени  (10 или 2), в которой считает счетчик 26. Это позвол ет вычисл ть старшие и младшие разр ды результата отдельно и во много раз ускорить вычисление. При выборе йТ следует также помнить, что числитель и знаменатель дроби соотношени  (З) должны быть измерены приблизительно за один и тот же интервал времени, т.е. ЛТ должно быть близким к дТ , например, находитьс  внутри интервала изменени  ЛТ : ЛТ Тл.гу1сах. После сформировани  числител  и знаменател  открываетс  элемент ИЛИ 10 и импульсы генератора 13 поступают на вход вычитани  счетчика 12 и через делитель 17 и элемент 19 - на вход вычитани  счетчика 15. Счетчик 12 сразу же переполн етс  и первым импульсом переполнени  через элемент задержки 20 записывает в себ  код счетчика 21 и через элемент И 24 добавл ет единицу в старшие разр ды счетчика 26, т.е. обнул ет его. Далее счетчик 26 производит счет числа переполнени  счетчика 12 до по влени  на выходе переполнени  вычитанием счетчика 15 импульса, который опрокинет триггер 28 сразу же, а триггер 27 - в момент прихода первого последующего (лишнего) импульса переполнени  счетчика 12, Таким образом , если численное значение выражени  (3) представить в виде (05( П4) , где п - количество младших разр дов счетчика 26, то после опрокидывани  триггера 27 в счетчике 26 будет записано число (п.+ Dg, а в счетчике 15 (( пъ+ l)Ni1 числитеN - знаменател  дроби выражеНИН (3), а фигурные скобки обозначают целую часть числа . После срабатывани  триггера 27 закрываютс  элементы 19 и 24, открываетс  элемент И 25 и .переводитс  в рабочее состо ние делитель 18 с коэффициентом делени  , импульсы с выхода которого поступают на вход суммировани  счетчика 15, через элемент И 16 до переполнени  счетчика о входу суммировани . За это врем  счетчик 12 переполни-тс  -t CnvL 1)Мз раз, столько же импульсов поступит и на вход вычитани  младших разр дов счетчика 26. Ошибка выполнени  множительно|делительной оп эации rtMiW y J,h,()Ma (Vi%M)Na| ( Г1нгИ)Ма Uvi%M) JN,, 1ГИ jj I i --.; I - IT 1 TI- I . .. J- и .... J Ц «2 ) нг j содержит две составл ющие, перва  из которых не превышает единицы млад шего разр да результата (дискретност результата), вторую удобнее оценить относительным значением, которое не превышает гг (дискретность числител ) NI Импульс переполнени  с выхода счетчика 15 опрокидывает триггер 30, который прекращает вычисление. Таким образом, точность вычислени числител , знаменател  и их отношени  с умножением на посто нный козффицйент ограничиваетс  соответствующими погрешност ми от дискретности, величины которых благодар  свободе выбора интервала измерени  Т уменьшаютс  до требуемых значений. Использова«ие предлагаемого устройства позвол ет с высокой точность производить измерение расхода жидкос ти в единицах массы, мину  непосредственное измерение плотности жидкоети , что дает весомый выигрыш в простоте конструкции. На выбор интервала измерени  не вли ет разброс параметров датчиков, что позвол ет выбирать величину интервала более обоснованно и одинаковой дл  различных датчиков. Устройство посто нно хранит в своей пам ти все параметры датчиков, допуска  их корректировку по результатам проверки. Реализу  довольно сложную вычислительную процедуру , устройство повышает точность измерени  или расшир ет диапазон работы и одновременно автоматизирует процесс измерени , что повышает производительность труда и позвол ет избежать субъективных ошибок измерений , т.е. повысить их достоверност Формула изобретени  Устройство дл  вычислени  расхода жидкости в единицах массы, содержащее первый счетчик, выход которого подключен к первым входам первого элемента И и первого элемента И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом первого счетчика и с первым входом второго счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход второгр счетчика соединен с первыми входами второго элемента И и второго элемента И-НЕ, второй вход которого и второй вход первого элемента И-НЕ соединены с первым информационным входом: устройства, генератор эталонной частоты и третий счетчик, отличающеес  тем, что, с целью повыиени  точности измерени  параметров датчиков, в него введены четыре счетчика, три делител , три триггера, элемент задержки, элементы И, ИЛИ, причем первый вход третьего элемента И  вл етс  вторым информационным входом устройства, выход первого триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу третьего элемента И и к третьим входам первого и второго элементов И-НЕ, третий вход третьего элемента И и первые входы п того элемента И и элемента ИЛИ соединены с выходом четвертого счетчика, вход .которого подключен к выходу п того элемента И, второй вход которого и первый вход первого делител  соединены с выходом первого счетчика, третий вход п того элемента И и вторые входы элемента ИЛИ, первого делител  и первого элемента И подкпюченй к выходу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, выход третьего элемента И подключен к входу п того счетчика, выход которого соединен с первым входом шестого счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, выход шестого счётчика соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов и, второго триггера и с входом элемента задержкир третий вход шестого счетчика и вход второго делител  подключены к выходу элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходрм второго счетчика, выход второго делител  подключен к первым входам третьего делител  и восьмого элемента И, второй вход которого и второй вход шестого элемента И соединены с первым выходом второго триггера, второй выход которого подключен к вторым входам седьмого элемента И и третьего делител , выход которого соединен с первым входом дев того элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый выход третьего счетчика соединен с первым входом третьего триггера , выход которого подключен к второму входу второго триггера, второй выход третьего счетчика соединен с первым входом первого триггера, вторые входы первого и третьего триггеров соединены с управл ющим входом устройства, первый и второй входы седьмого счетчика соединены соответственно с выходами шестого и седьмого элементов И, выкод первого делител  подключен к второму входу второго элемента И. Источники информации, внимание при экспертизе прин тые во 1. Боин к Л. Л. и др. Тахометрические расходомеры. Л., Мгшшностроение , 1968, с.197.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 858005, кл. G 06 F 15/46, 1979 ( прототип).