SU1117449A1 - Электромагнитный расходомер с частотным выходом - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий соединенные последовательно датчик и усилитель сигнала датчика, формирователь магнитного пол , подключенный к генератору тока треугольной формы, триггерное устройство, к входам которого подключены выходы основной и дополнительной схем сравнени , источник опорного напр жени  и имитатор полезного сигнала датчика , причем основна  схема сравнени выполнена из последовательно соединенных порогового устройства и трехвходового суммирующего усилител , к первому входу которого подключен выход источника опорного напр жени , к второму входу - и.1Итaтop полезного сигнала датчика, а к выходу вход порогового устройства, выход триггерного устройства соединен с входом источника опорного напр жени  и входом генератора тока треугольной форг/1ы, дополнительные выходы которого .соединены с имитатором полезного сигнала датчика и дополнительной схемой сравнени , о тличающийс  тем, что, с целью уменьшени  трудоемкости обслуживани  расходомера и повышени  достоверности измерени  за счет автоматической калибровки, он снабжен трем  ключами, трем  суммирующими счетчиками импульсов, двум вычитающими счетчиками импульсов, генератором стабильной частоты, делителем частоты, жду11им мультивибратором, регистром, устройством внешнего запуска и Формирователем, причем выход усилител  сигнала датчика подсоединен к третьему, входу суммирующего усилител  через первый ключ, выход дополнительной схемы сравне-ни  подключен к входу ждущего мультивибратора , первому входу формировател  и через третий суммирующий счетчик импульсов - к второму входу формировател , выход которого соединен с управл ющими входами пер (Л вого, второго и третьего ключей и сбросовым входом первого сумлирующего счетчика импульсов, генератор стабильной частоты соединен со счетными входами первого и второго вычитающих счетчиков импульсов и через последовательно соединенные делитель частоты и второй ключ - со счетным входом первого суммирующего счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с информационными входами первого вычитаюИ щего счетчика импульсов, выход коИ торого соединен с собственным вхосо дом записи и счетным входом второго сум 1ирующего счетчика импульсов, информационные выходы которого через регистр соединены с информационными входами зторого вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с собственным входом запи си и с выходом расходомера, выход ждущего мультивибратора соединен со сбросовым входом второго суммирующего счетчика импульсов и через третий ключ - с тактовым входом регистра , а третий вход формировател  соединен с устройством внешнего запуска .

Description

Изобретение относитс  к измереHHFo ра9хода и количества жидкости электромагнитным методом, в частности измерению малых и знакопеременных расходов, а также мультипликативно св занных с ними величин

Известен :электромагнитнга1й расходомер с частотным выходом, в котором частота возбуждени  равна, выходной частоте, содержащий датчик«, формирователь магнитного пол , уси лктель сигнала датчика, генератор тока треугольной формы, основную и дополнительную схемы сравнени  и схему управлени  генератором, выход которой подключен к входу генератора тока, а вход - к выходам сравнивающих устройств. Мощность возбуждени  такого расходомера при сохранении чувствительности и заданной час1оте минимальна  по сравнению с другими формами тока возбуждени  13 ,

Недостатком известного расходомера  вл етс  принципиальна  невозможность измерени  малых и знакопеременных расходов. Это св зано с тем, что при очень малых расходах полезный сигнал датчика имеет малую амплитуду и за измерительный полупериод не успевает достичь значени  опорного напр жени , уменьшение которого недопустимо из-за помех, возникающих как в датчике, так и в линии передачи. При изменении направлени  потока жидкости разность между полезным сигналом и опорным напр жением не уменьшаетс , а растет , и измерение принципиально невозможно .

-у

. Известен также электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий соединенные последовательно датчик и усилитель сигнала датчика , формирователь магнитного пол , подключенный к генератору тока треугольной формы, триггерное устройство , к входам которого подключены выходы основной и дополнительной схем сравнени , источник опорного напр жени И,имитатор полезного сигнсша датчика, причем основна  fсхема выполнена из последовательно соединенных порогового устройства и трехвходового суммирующего усилител , к первому входу которого подключен выход источника опорного напр жени , к второму входу - имита , тор полезного сигнала датчика, к третьему входу-- выход усилител  . сигнала датчика, а к выходу - вход порогового устройства, выход триггерного устройства соединен с источником опорного напр жени  и входом генератора тока треугольной формы дополнительные выходы которого соединены с имитатором полезного cwr

нала датчика и дополнительной схемой сравнени  2. ,

Основным недостатком известного расходомера  вл етс  относительна  слохгсность и трудоемкость его обслуживани . Поддержание заданной точности в процессе эксплуатации производитс  путем eJ7o периодической проверки и калибровки при помощи расходомерного стенда или имитатора сигнала. Дл  Э:;ого необходимо периодически или при каждом по влении подозрений в достоверности провдимых измерений прекратить процесс измерени , перекрыть поток жидкости через датчик, либо каким-либо образом отключить или занулить полезный сигнал на выходе усилител  сигнала датчика и затем произвести, как минимум, 3-5 измерений выходного сигнала прибора. Результанта этих измерений должны соответствовать частоте -Гц, При необходимости следует , измен   какой-либо параметр ( например, крутизну изменени  тока или опорное напр жениеJ, установить показани , соответствующие значению fQ. Дл  повышени  достоверности такую операцию следует повторить несколько раз,

Цель изобретени  ,- уменьшение трудоемкости обслуживани  расходомера и повышение достоверности измерени  за счет автоматической калибровки ,.

Указанна  цель достигаетс  тем, что электромагнитный расходомер, содержащий соединенные последовательно датчик и усилитель сигнала датчика , формирователь магнитного пол  подключенный к генератору тока треугольной формы, триггерное устройство ,. к входам которого подключены выходы основной к дополнительной . схем сравнени , источник опорного напр жени  и имитатор полезного сигнала датчика, причем основна  схема сравнени  выполнена из последовательно соединенных порогового устройства и трехвходового суг- мирующего усилител , к первому входу которого подключен выход источника опор ногр напр жени , к вогорому входу имитатор полезного сигнала датчика, а к выходу - вход порогового устройства , выход триггерного устройства соединен с входом источника опорного напр жени  и входом -генератора тока треугольной формы, дополнительные выходы которого соединены с имитатором полезного сигнала датчика и дополнительной схемой сравнени , снабжен трем  ключадш, трем  сум;мирую1цими счетчиками импульсов , вычитающими счетчиками импульсов, генератором стабильно частоты, делителем частоты, ждущим мультивибратором, регистром устройством внешнего запуска и формирователем , причем выход усилител  CHTFta ла датчика подсоединен к третьему входу суммирующего усилител  через первый ключ, выход дополнительной схемы сравнени  подключен к входу ждущего мультивибратора, первому входу формировател  и через третий суммирующий счетчик импульсов - к второму входу формировател , выход которого соединен с управл юлими входами первого, второго и третьего ключей и сбросовым входом первого суммирующего счетчика и myльcoв, генератор стабильной частоты соединен со счетныг.ш входами первого и второго вычитающих счетчиков импуль сов и через последовательно соеди-ненные-делитель частоты и второй ключ - со счетным входом первого суммирующего счетчика импульсов, ин формационные выходы которого соединены с информационными входами первого вьмитаюцего счетчика импульсов сигнальный выход которого соединен . с соиственным входом записи и счетным входом второго суммирующего счетчика импульсов, информационные выходы которого через регистр соеди нены с информационными входами второго вычитающего счетчика импульсов сигнальный; выход которого соединен с собственным входом записи и с выходом расходомера, выход ждущего мультивибратора соединен со сбросовым входом второго суг1мирующего .. счетчика игшульсов и через третий ключ - с тактовым входом регистра, л третий вход формировател  соединен с устройством внещнего запуска. На чертеже представлена структур на  схема расходомера. Расходомер состоит из датчика 1, к электрода м которого подключен уси литель 2 сигнала датчика. Выход последнего через первый ключ 3 подсое дивен к третьему входу суммирующего усилител  4, первый вход которого подключен к выходу источника 5 опор ного напр жени , выполненного в виде обмотки, размещенной поверх обмотки возбуждени  формировател  б магнитного пол , второй вход суммирующего усилител  4 подключен к ими татору 7 полезного сигнала, а выход к пороговому устройству 8, ВЫ ходы порогового устройства 8 и дополнительной схемы 9 сравнени  подключены к триггерному устройству 10 выход которого соединен с входом генератора 11 тока треугольной фор ;Ф1. Первый вход формировател  12 н вход ждущ.его мультивибратора 13 под ключены к выходу дополнительной схе мы 9 сравнени ,а выход формировател  12 соединен с управл ющими входа ми первого 3,второго 14 и третьего ключей и сбросовым входом первого суммирующего счетчика 16 И 1тульсов, счетный вход которого соединен через ключ 14 с выходом делител  17 частоты, а информационные выходы с информационными входами первого вычитаюшего счетчика 18 импульсов. Вход делител  17 вместе со счетными входами счетчика 18 и второго вычитающего счетчика 19 импульсов подключены к выходу генератора 20 стабильной частоты. Выход счетчика 18 подключен к .собственному входу записи и к счетному входу второго суммирующего счетчика 21 импульсов , информационные выходы которого соединены с информационными входами регистра 22. Информационные выходы последнего соединены с информационными входаг и счетчика 19, выход которого соединен с выходом устройства и с собственным входом записи . Выход ждущего мультивибратора 13 подключен к сбросовому входу счетчика 21 и через ключ 15 к тактовому входу регистра, третий вход формировател  12 соединен с выходом устройства 23 внешнего запуска, а второй вход - с выходом третьего суммирующего счетчика 24 импульсов, вход которого соединен с выходом дополнительной схемы 9 сравнени . Устройство работает следующим образом . -, в случае, когда ключ 3 замкнут, в части схемы, состо щей из датчит ка 1, усилителей .2 и 4, источника 5 опорного напр жени , порогового устройства 8, имитатора 7, схемы 9 сравнени , триггерного устройства ,10, генератора 11 и формировате-. л  б, происходит периодический процесс , аналогичный происход щему в известном устройстве. При этом частота изменени  магнитного пол , равна  частоте срабатываний порогового устройства 8 и схемы 9 сравнени , будет вь.ражатьс  следующим образом: ,f KO cunst ( V-fl) 2 k И K соответственно коэфЛициен- ты пропорциональности сигнала имитатора и значени  опорного напр жени ; отношение между скорост м. изменени  магнитного пол  в обратном и пр мом полупериодах V - скорость потока жидкости через датчик 1. Ключ 3 размыкаетс  одновременно с размыканием ключа 15 и замыканием ключа 14 на врем  действи  импул ьса на выходе формировате.п  12. Формирователь 12 формирует управл ющий

импульс на выходе при условии поступлени  импульса запуска с выхода третьего су1иг 1ирую цего счетчика 24 импульсов или с устройства 23 внешнего запуска. Таким образом, автоматически устройство будет калиброватьс  раз в ;п периодов ( п - емкость третьего суммирующего счетчика 24 импульсов ), а также каждый раз при воздействии устройства внешнего запуска. При этом начало управл ющего импульса совпадает с началом первого импульса с выхода дополнительной схемы 9 сравнени , пришедшего после по влени  импульса запуска, и продолжаетс  один или несколько целых периодов изменени  магнитного пол . Так как дополнительна  схема сравнени  срабатывает в момент равенства магнитного пол  в датчике нулю, то начало и конец упг авл ю- , го импульса совпадает с таким моментом . Когда ключ 3 разомкнут, то на первый вход суммирующего усилител  4 не поступает сигнал Это равносильно .равенству нулюсигнала на выходе усилител  2, а, темсамым , равенству .V 0. При этом частота срабатывани  9 сравнени  будет равна .

а период

Импульс на выходе формировател  12

имеет продблжительность Т-

(п-1, 2 , 3,...), За это врем  импуль

э

fj - чассами частотой- -- , где

К,

тота генератора 20.стабильной частоты , а 1 - коэффициент делени  делител  17, с выхода делител  через ключ в счетчике 16 записываетс  число NO, равное

N.b

-КГ о К,

Это число хранитс  в счетчике 20 до прихода следующего управл ющего импульса. Начало управл ющего импуль са сбрасывает содержание счетчика 20 на нуль.

После оконча;ни  управл ющего им-. пульса на выходе дополнительной схемы 9 сравнени  оп ть по вл ютс  импульсы , частотой K(, . Они .поступают на ждущий мультивибратор 1 На выходе последнего в момент поступлени  каждого импульса на вход формировател  поступает тактовый импульс , длительность которого меньше периода повторени  выходных импульсов генератора 20 стабильной частоты. Эти импульсы управл ют работой счетчика 21 и регистра 22.

На счетный вход счетчика 21 по- ступают импульсы с выхода счетчика 18, по вл ющиес  в момент, когда

его содержимое -становитс  равным ,, нулю. Одновременно они поступают на( собственный вход записи и в счетчик 18 записываетс  число, равное содержимому счетчика 16. Содержимое счетчика 18 непрерывно вычитаетс 

частотой f.

поэтому выходна  частота счетчика 18, равна  частоте заL

писи счетчика 21, будет

Б

Nr

счетчике 21 содержимое последователно накапливаетс  до тех пор, пока не поступает тактовый импульс со ждущего мультивибратора 13. Своим передним фронтом он переписывает содержимое счетчика 16 в регистр 22, а задним фронтом сбрасывает содержимое счетчика 21 на нуль. При этом в счетчике 21 за врем  между двум  тактовыми импульсами, равное периоду , накапливаетс  число N

- 1э.

111

Это число и переписыN

0 о

Баетс  в регистр 22, На счетчике 19 аналогично счетчику 18 импульс по вл етс .ч в момент равенства его содержани  нулю. Он поступает на выход устройства ri одновременно на свой вход записи, записыва  через информационные входы число N, равное содержимому регистра 22. Так как содержимое счетчика 19 последовательно вычитаетс  частотой f , то на его выходе импульсы будут по вл тьс  с частотой

э

N

ll-H f о

Подставив значени  f и N дл  частоты fg,,, получим следующее выражение;

Э Г, /KgV

fBb,x(

V7 А

г -

где

Во врем  действи  управл ющего иш:ульса на выходе формировател  12 воздействие на тактрвый вход регистра 22 блокировано ключом 15. Поэтому содержимое регистра поддерживаетс  таким, каким было непосредственно перед началом управл ющего импульса . Смена содержимого регистра 22 произойдет лишь по окончании первого периода, следующего за окончанием управл ющего и myльca.

Таким образом, в предлагаемом . устройстве автоматически производитс  калибровка его выходной частоты при отсутствии сигнала датчика. Автоматически имитируетс  состо ние неподвижного потока жидкости без из

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий соединенные последовательно датчик и усилитель сигнала датчика, формирователь магнитного поля, подключенный к генератору тока треугольной формы, триггерное устройство, к входам которого подключены выходы основной и дополнительной схем сравнения, источник опорного напряжения и имитатор полезного сигнала датчика, причем основная схема сравнениявыполнена из последовательно соединенных порогового устройства и трехвходового суммирующего усилителя, к первому входу которого подключен выход источника опорного напряжения, к второму входу - имитатор полезного сигнала датчика, а к выходу вход порогового устройства, выход триггерного устройства соединен с входом источника опорного напряжения и входом генератора тока треугольной формы, дополнительные выходы которого .соединены с имитатором полезного сигнала датчика и дополнительной схемой сравнения, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости обслуживания расходомера и повышения достоверности измерения за счет автоматической калибровки, он снабжен тремя ключами, тремя суммирующими счетчиками импульсов, двумя'вычитающими счетчиками импульсов, генератором стабильной частоты, делителем частоты, ждущим мультивибратором, регистром, устройством внешнего запуска и Формирователем, причем выход усилителя сигнала датчика подсоединен к третьему, входу суммирующего усилителя через первый ключ, выход дополнительной схемы сравнения подключен к входу ждущего мультивибратора, первому входу формирователя и через третий суммирующий счетчик импульсов - к второму входу формирователя, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей и сбросовым входом первого суммирующего счетчика импульсов, генератор /стабильной частоты соединен со счетными входами первого и второго вычитающих счетчиков импульсов и через последовательно соединенные делитель частоты и второй ключ - со счетным входом первого суммирующего счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с информационными входами первого вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с собственным входом записи и счетным входом второго суммирующего счетчика импульсов, информационные выходы которого через регистр соединены с информационными входами зторого вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с собственным входом запи7 си и с выходом расходомера, выход ) ждущего мультивибратора соединен со сбросовым входом второго суммирующего счетчика импульсов и через третий ключ - с тактовым входом регистра, а третий вход формирователя соединен с устройством внешнего запуска.

   SU „„1117449