SU1157355A1

SU1157355A1 - Device for measuring total flow of liquids and gases

Info

Publication number: SU1157355A1
Application number: SU833674825A
Authority: SU
Inventors: Виктор Григорьевич Брандорф; Владимир Леонидович Котляров; Александр Иванович Холоша; Эдуард Михайлович Чеховский
Original assignee: Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола; Львовский Лесотехнический Институт
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-05-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ, содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерител периода следовани импульсов датчика, опорный генератор, подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом R триггер, элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор о тличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем выход формировател подключен к второму входу элемента. И и входу S триггера и к управл ющему входу . преобразовател , к информационным входам которого подключены выходы сумматора , к первым входам которого подключены выходы измерител периода,- . а к вторым - источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразовател подключен выход опорного генератора, выход преобразовател подключен к входу первого счетчика , а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.A device for measuring the total flow rate of liquids and gases, containing a volume flow sensor connected through a driver to the input of the sensor pulse period, a reference generator connected to the period meter and driver, the adder, the first counter and connected to its output by the input R trigger, element I , the first input of which is connected to the trigger output, as well as a recorder, differing from the fact that, in order to improve the measurement accuracy, a second counter and a code converter in the number and pulses, and the output of the shaper is connected to the second input of the element. Both the input S of the trigger and the control input. converter, to the information inputs of which are connected the outputs of the adder, to the first inputs of which are connected the outputs of the period meter, -. and to the second - sources of single and zero levels, the output of the reference generator is connected to the clock input of the converter, the output of the converter is connected to the input of the first counter, and the output of the I element is connected to the input of the second counter, the outputs of which are connected to the recorder's inputs.

Description

t t

Изобретение относитс к приборо строению , в частности к устройствам дл измерени расхода жидкостей и га зов fThe invention relates to an instrument structure, in particular to devices for measuring the flow rate of liquids and gases f

Известно устройство дл измере1ш суммарного значени расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный к регистратору через дис| ретный вычислитель суммарного расхода СЗ.A device for measuring the total value of the flow rate of liquids and gases is known, containing a sensor, the output connected to the recorder through the dis | Retry calculator total flow NW.

Недостатком данного устройства вл етс низка то ность, вызванна погрешностью от нелинейности характеристики датчика.The disadvantage of this device is the low volatility caused by the error in the nonlinearity of the sensor characteristic.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл измерени суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, подключенный к формирователю , генератор опорной частоты, измеритель периода следовани импуль сов датчика, счетчик, регистратор, сумматор и триггер с подключенньгм к его выходу элементом И, причем выходы формировател и генератора опорной частоты подключены к входам измерител периода C2l.The closest to the proposed technical entity is a device for measuring the total flow rate of liquids and gases, containing a sensor connected to the driver, a reference frequency generator, a meter for the period of the sensor pulses, a counter, a recorder, an adder and a trigger connected to its output. , moreover, the outputs of the imaging unit and the reference frequency generator are connected to the inputs of the period meter C2l.

В этом расходомере повьшена помехозащищенность . Однако точность известного устройства низка , так как в нем не прин ты меры по устранению погрешности, вызванной нелинейностью характеристики скорость расхода - выходна частота датчика расхода.In this flow meter increased noise immunity. However, the accuracy of the known device is low, since it does not take measures to eliminate the error caused by the nonlinearity of the characteristic flow rate — the output frequency of the flow sensor.

Цель изобретени - повьшение точности измерени суммарного значени жидкостей и газов за счет умень- юени вли ни нелинейности характеристики датчика на результат измерени расхода,The purpose of the invention is to increase the accuracy of measuring the total value of liquids and gases by reducing the influence of the nonlinearity of the sensor characteristic on the flow measurement result,

Цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерител периода следовани импульсов датчика, опорный генератор подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом R триггер, элемент И, первьй1 вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор , введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем выход формировател подключен к второму входу злемента И иThe goal is achieved in that a device for measuring the total flow rate of liquids and gases, containing a volume flow sensor connected via a driver to the input of a sensor measuring the pulse pulse, a reference generator connected to the period indicator and a driver, an adder, the first counter and connected to its output R trigger, the element And, the first input of which is connected to the trigger output, as well as the recorder, entered the second counter and the code converter in the number of pulses, and the output of the driver under for prison staff to the second input of the AND and zlementy

573552573552

входу 5 триггера и к управл ющему входу преобразовател , к информационным входам которого подключены выходы сумматора, к первым входам которого подключены выходы измерител периода, а к вторым - источники единичных и нулевых уровней , к тактовому входу преобразовател подключен выход опорного генератора, выход преобразовател input 5 of the trigger and to the control input of the converter, to the information inputs of which are connected the outputs of the adder, to the first inputs of which are connected the outputs of the period meter, and to the second sources of single and zero levels, the output of the reference generator, the output of the converter are connected to the second inputs

подключен к входу первого счетчика, а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.connected to the input of the first counter, and the output of the element I - to the input of the second counter, the outputs of which are connected to the inputs of the recorder.

S На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства дл измерени суммарного расхода жидкостей и газов; на фиг. 2 и 3 - варианты схем формировател и преобразовател кодовS FIG. 1 shows the scheme of the proposed device for measuring the total flow of liquids and gases; in fig. 2 and 3 - variants of the driver circuit and the code converter

0 в число импульсов.0 to the number of pulses.

Предлагаемое устройство содержит измеритель 1 периода следовани импульсов датчика 2, который подключен к нему через формирователь 3. К входам формировател 3 и измерител подключен выход опорного генератора 4. Выходы измерител периода подключены к первым входам сумм тора 5, к вторым входам которого подключены источники нулевого и единичного логических уровней так, что на вторые входа сумматора 5 поступает число, определ емое исход из максимальной частоты датчика 2. ВыходыThe proposed device includes a meter 1 for the period of following pulses of a sensor 2, which is connected to it via a shaper 3. The output of the reference generator 4 is connected to the inputs of the shaper 3 and the meter. The outputs of the period meter are connected to the first inputs of the sum 5, and to the second inputs of which are connected sources of zero and unit logic levels so that the second input of the adder 5 receives a number determined by the maximum frequency of the sensor 2. Outputs

5 сумматора 5 подключены к информационным входам преобразовател 6, к управл ющему входу которого подкхпочен выход формировател 3, а к тактовому - выход опорного генератора 4.5 of the adder 5 is connected to the information inputs of the converter 6, to the control input of which the output of the driver 3 is connected, and to the clock input the output of the reference generator 4.

0 Выход преобразовател 6 подключен к входу счетчика 7 с измен емой емкостью , цыход переполнени которого подключен к входу R триггера 8, выход которого подключен к первому0 The output of the converter 6 is connected to the input of the counter 7 with a variable capacitance, the overflow condition of which is connected to the input R of the trigger 8, the output of which is connected to the first

5 входу элемента И 9, к второму входу которого и к входу S триггера 8 подключен выход формировател 3, Выход злемента И 9 подключен к входу счетчика 10, выходы которого подключены5 input element And 9, to the second input of which and to the input S of the trigger 8 is connected to the output of the imaging unit 3, the output of the element And 9 is connected to the input of the counter 10, the outputs of which are connected

0 к входам регистратора 11.0 to the recorder inputs 11.

Формирователь 3 (фиг.2)содержит два Г -триггера 12 и 13, пр мой и инверсный выходы которых через элемент И 14 подключены к выходу формировател . Информационный вход формировател Вх.1, к которому под . ключей выход датчика расхода, подхлючен к входу D первого триггера 12, К входу D второго триггера I3 подключен выход первого триггера 12, Тактовый вход формировател , к кото рому подключен опорный генератор, подключен к тактовому входу первого триггера i 2 непосредственно и к тактовому входу Btoporo триггера 13 через инвертор 15. . Преобразователь 6 кода в число и пульсов (фиг.З) содержит вычитаювдай счетчик 16, выходы которого подключены через элемент ИЛИ-НЕ 17, к вхо ду R триггера 18, а к входу счетчика подключен выход элемента И 19, к первому входу которого подключен тактовый вход преобразовател , к ко рому подключен опорный генератор, а к второму --вьиод триггера 18. Уп равл кмоий вход преобразовател Вх« к которому подключен выход формнровател , подключен к входу занесени числа в счетчик 16 и входу S тригг ра 18. К информационным входам счет чика 16 подключены информационные входы преобразовател , к которым по ключены выходы сумматора. Устройство дл измерени суммарного расхода жидкостей и газов рабо тает следуюцим образом. Измеритель 1 периода следовани импульсов датчика 2 после окончани очередного периода подает на входы сумматора 5 число, пропорциональное измеренному периоду Np , равгде ij - частота опорного генератора 4; fj - частота датчика 2 расхода. На вторые входы сумматора 5 посту пает в виде набора нулей и единиц число, равное ч- , где Мр ып Число подает с в обратном коде.. Добавл ема к единица на вторых входах сумматора переводит обратный код NP „. в дополнитель ный, что необходимо дл того, чтобы на выходе сумматора была разност между измеренным и минимальным периодом Это число поступает на вход преобразовател б, который в ответ на каждый импульс с выхода формировател 3 дает на своем выходе пакет импульсов. Число импульсов в пакете равно Nj . Эти импульсы поступают на вход счетчика 7. Триггер 8 задним фронтом первого же импульса датчика с выхода формировател 3 устанавливаетс в I и открывает путь импульсам через элемент И 9 с выхода формировател 3 на вход суммирутацего счетчика 10 результата, который перед началом измерени устанавливаетс в О оператором (на фиг.1 цепи установки в О счетчика 10 не показаны(.Результат считываетс с помощью цифрового индикатора. Когда счетчик 7 переполнитс , триггер 8 устанавливаетс в О и следующий после этого импульс с выхода формировател 3 на вход счетчика 10 результата не попадает. Своим задним фронтом этот импульс установит триггер 8 в 1, открыва Элемент И 9 дл прохождени через него следуюцих импульсов с выхода формировател 3. Таким образом, после каждого переполнени счетчика 7 импульс с выхода формировател 3 на вход счетчика 10 не попадает. Это приводит к тому, что на каждые N входных импульсов, на вход счетчик% 10 попадает N - 1 импульсов, где N - количество импульсов с выхода формировател 3, вызывающих переполнение счетчика 7. А Np- ртлг, где А - емкость счетчика 7, определ ема заранее. Средн выходна частота равна . )- U) Подставл СП в (2), а (21 в (А ) получим f. i ВПК их Таким образом, зависимость средей выходной частоты устройства от . ходной представл ет собой монотонно бывающую функцию,что согласуетс с арактеристиками реальных расходомеов . Выбира соответствующие а ачеи А дл конкрет-вхтб .у повысить точ ного расходомера, можно ность измерени расхода за счет корракции зависимости числа.импульсов на единицу расхода от расхода в единицу времени, котора в идеальном случае не должна измен тьс от величины расхода в единицу времени. Формирователь 3 работает следующим образом, При отсутствии сигнала датчика триггеры 12 и 13 наход тс и подтверждаютс импульсами опорного гене ратора, подаваемыми на их тактовые входы в нулевом состо нии. При посту лении сигнала от датчика на вход Р триггера 12 ближайший положительный фронт импульса опорного генератора установит триггер 12 в .1, а следую щий за ним отрицательный перепад на выходе опорного генератора устано вит в 1 триггер 13. Когда триггер 12 установитс в 1 на выходе формировател по витс 1, когда в 1 установитс триггер 13, на выходе формировател снова по витс О По вление О на входе формировател с выхода датчика после 1 вызове аналогичное обратное срабатывание триггеров 12 и 13. При этом на выходе 1 не по вл етс .-Тйким образом по вление импульса на выходе датчика вызывает по вление 1 на вькоде формировател во врем поступлени ближайшего положительного импульса опорного генератора и на врем его длительности. Количественно выигрьш в точности при использовании предлагаеь ого устройства по сравнению с известным оцениваетс следующим образом, Градунровочна хара ктеристика первичного датчика F - ( 6 ) ВХ 1 где К коэффициент преобразовани расхода в частоту; V - расход в единицу времени. 5 Величина К не есть величина посто нна , а вл етс функцией (v) (7) что характерно дл первичных датчиков расхода жидкостей и газов и определ ет погрешность от нелинейности известного устройства. Идеальный датчик, характеризуемый отсутствием этой погрешности, имеет градуировочную характеристику вида обх KO Кр cons-t . Подставив Сб I, (7 ) в (5) дл предложенного устройства получим () )Vn.«x/j На основании полученных зависимое тей запишем выражени дл погрешностей известного предлагаемое устройство предваительно настраиваетс под конкретьй датчик путем выбора параметров -р- и А его градуировочной бх max, . арактеристики v.9). Предлагаемое устройство позвол т более, чем на пор док, повысить очность измерени расхода по сравению с известным за счет коррекции исла импульсов на единицу расхода, оторое в реальных расходомерах в ольшей мере зависит от расхода в диницу времени.The imaging unit 3 (Fig. 2) contains two G-triggers 12 and 13, the direct and inverse outputs of which are connected through the element 14 to the output of the imaging device. Information input shaper Vh.1, to which under. keys, the output of the flow sensor is connected to the input D of the first trigger 12, the output of the first trigger 12 is connected to the input D of the second trigger I3, the clock input of the driver, to which the reference generator is connected, is connected to the clock input of the first trigger i 2 directly and to the clock input of Btoporo trigger 13 through the inverter 15.. Converter 6 code into a number and pulses (fig.Z) contains subtracting counter 16, the outputs of which are connected through the element OR NOT 17, to the input R of the trigger 18, and output of the element 19, the first input of which is connected to the input of the counter the converter input is connected to which the reference generator is connected, and the second is the trigger 18 signal. The control input KV converter is connected to the output of the former, connected to the input of the number in the counter 16 and the input S of the trigger 18. To the information inputs account chika 16 connected informational input converter, which on key outputs of the adder. A device for measuring the total flow of liquids and gases works in the following way. The meter 1 of the period of the pulses of the sensor 2 after the end of the next period gives to the inputs of the adder 5 a number proportional to the measured period Np, ij is the frequency of the reference oscillator 4; fj is the frequency of the flow sensor 2. The second inputs of the adder 5 give a set of zeros and ones a number equal to h, where the Mir number gives C with in the return code. Adding to the unit at the second inputs of the adder translates the reverse code NP ". in addition, it is necessary for the adder to have a difference between the measured and the minimum period at the output. This number is fed to the input of the converter b, which, in response to each pulse from the output of the imaging unit 3, produces at its output a packet of pulses. The number of pulses in the packet is Nj. These pulses are fed to the input of the counter 7. The trigger 8 by the falling edge of the first sensor pulse from the output of the imaging unit 3 is set to I and opens the way for the pulses through the element 9 from the output of the imaging unit 3 to the input of the result counter 10 of the result, which before starting the measurement is set to O by the operator (In Fig. 1, the installation circuit in O of the counter 10 is not shown (The result is read by a digital indicator. When the counter 7 overflows, the trigger 8 is set to O and the pulse after the output from the generator 3 to the next the stroke of the counter 10 does not hit. By its falling edge, this pulse sets the trigger 8 to 1, opening Element I 9 to pass through it the next pulses from the output of the shaping device 3. Thus, after each overflow of the counter 7, the pulse from the output of the shaping device 3 to the input of the counter 10 This leads to the fact that for every N input pulses, the input of the counter% 10 gets N - 1 pulses, where N is the number of pulses from the output of the shaping device 3, causing overflow of the counter 7. And Np is rtlg, where A is the capacitance counter 7, determined by earlier. The average output frequency is. ) - U) Substituting the SP in (2), and (21 in (A) we get f. I VPK them) Thus, the dependence of the average output frequency of the device on the input frequency is a monotonically effected function, which is consistent with the characteristics of the real flow. to increase the accuracy of the flow meter, it is possible to measure the flow rate by correcting the dependence of the number of pulses per unit of flow on the flow per unit of time, which in the ideal case should not change from the flow rate per unit of time. Shaper 3 works as follows. In the absence of a sensor signal, the triggers 12 and 13 are confirmed by the pulses of the reference generator applied to their clock inputs in the zero state. When the signal from the sensor is applied to the input P of the trigger 12, the next positive edge of the reference generator sets the trigger 12 in .1, and the following negative differential at the output of the reference generator is set to 1 flip-flop 13. When flip-flop 12 is set to 1 at the shaper output, by turn to 1, when 1 is set to flip-flop 13, the bodies again appear O. The appearance of O at the input of the former from the output of the sensor after the 1st call is the same reverse triggering of the triggers 12 and 13. At the same time, the output 1 does not appear. In such a way, the appearance of a pulse at the output of the sensor causes appearance 1 in the code the driver during the arrival of the nearest positive pulse of the reference generator and for the duration of its duration. The quantitative gain in accuracy with the use of the proposed device in comparison with the known is estimated as follows. The characteristic curve of the primary sensor F is (6) VX 1 where K is the rate of conversion of flow rate to frequency; V - consumption per unit of time. 5 The value of K is not a constant value, but is a function of (v) (7) which is characteristic of primary sensors for the flow of liquids and gases and determines the error from the nonlinearity of the known device. The ideal sensor, characterized by the absence of this error, has a calibration characteristic of the type of obx KO Kp cons-t. Substituting Sat I, (7) into (5) for the proposed device, we obtain ()) Vn. "X / j Based on the obtained dependent term, we write the expressions for the errors of the well-known proposed device preliminarily tuned to a concrete sensor by selecting the parameters -p- and A calibration bx max,. Characteristics v.9). The proposed device allows for more than an order of magnitude increase in the measurement of the flow rate compared to that known by correcting the islet pulses per unit of flow, which in real flow meters is more dependent on the flow rate in the dial time.

Claims

A DEVICE FOR MEASURING TOTAL FLOWS OF LIQUIDS AND GASES, containing a volumetric flow sensor connected through a former to the input of a pulse period meter, a reference generator connected to a period meter and former, an adder, a first counter and a trigger connected to its output by an R trigger, element And , the first input of which is connected to the output of the trigger, as well as a recorder that is different. In order to increase the measurement accuracy, a second counter and a code to pulse converter are introduced into it s, wherein the output driver is connected to the second input of AND gate and input of S and to the trigger control input of the inverter _hours, to information inputs of the adder outputs of which are connected to first inputs of which are connected the outputs ,, measuring period and to the second - the sources of single and zero levels, the output of the reference generator is connected to the clock input of the converter, the output of the converter is connected to the input of the first counter, and the output of the And element is connected to the input of the second counter, the outputs of which are -1 connected to the inputs of the recorder.