SU1157356A1

SU1157356A1 - Heat flowmeter

Info

Publication number: SU1157356A1
Application number: SU833681072A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Верещагин; Сергей Петрович Королев; Геннадий Степанович Ранченко
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4371
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-05-23

Abstract

ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий термокомпенсационный, нагревательный и теплочувствительный элементы , включенные в схему измерительного моста в одну диагональ которого включен измерительный прибор, друга диагональ моста св зана с сигнальной тиной, в каждое плечо моста, одно из которьк вл етс компенсирую1цим , включен последовательно с элементом плеча диод противоположной пол рностью к измерительной диагонали по отношению к диоду соседнего плеча моста, нагревательный элемент подключен к диагонали моста, св занной с сигнальной пшной, со стороны, противоположной месту подключени последней, а также первый диод и первый резистор, отличаю щи йс тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены пороговый элемент, управл ющий элемент, дифференциальный усилитель, второй и третий диоды, второй резистор, кон- денсатор и делитель напр жени , причем пороговый элемент подключен входами к измерительной диагонали моста и выходом череа последовательно соет диненные первый резистор и второй диод - к входу управл ющего элемента , другой вход которого соединен через первый диод с сигнальной шиной, а выход - с нагревательным элементом, (Л соединение которого с диагональю моста подключено к конденсатору,дифференциальный усилитель соединен выходом через второй резистор с входом управл ющего элемента и конденсатором, первым входом - с компенсирующим плечом моста, а вторым входом - через послеСП довательно соединенные делитель напр жени и третий диод - с сигнальной 00 шиной. СП оA THERMAL FLOWMETER containing temperature compensating, heating and heat sensitive elements included in the measuring bridge circuit in one diagonal of which the measuring device is connected, another bridge diagonal connected with signal bus, in each arm of the bridge, one of which is compensated, is connected in series with the shoulder element a diode of opposite polarity to the measuring diagonal with respect to the diode of the adjacent arm of the bridge; the heating element is connected to the diagonal of the bridge associated with the signal The second pin on the side opposite to the last connection point, as well as the first diode and the first resistor, are distinguished by the fact that, in order to improve the measurement accuracy, a threshold element, a control element, a differential amplifier, a second and a third diodes, are introduced into it, the second resistor, capacitor and voltage divider, with the threshold element connected by inputs to the measuring diagonal of the bridge and the output through a series of connectors of the first resistor and the second diode to the input of the control element, the other input of which Dinen is through the first diode with a signal bus, and the output is with a heating element (L is connected to a bridge diagonal connected to a capacitor, the differential amplifier is connected to the output of a control element and a capacitor through the second resistor, the first input to the compensating arm of the bridge, and the second input is via a terminal connected to the voltage divider and the third diode to the signal bus. Sp about

Description

Изобретение относитс к приборостроению , а именно к тепловым расходмерам .This invention relates to instrumentation engineering, in particular to heat flow meters.

Известен тепловой расходомер, содержащий термочувствительные датчики с нагревател ми. вклю ченные в , схему балансного мостаП7A heat flow meter is known that contains heat-sensitive sensors with heaters. included in, balanced bridge circuit P7

Недостаток известного устройства состоит в малой точности измерени расхода жидкостей.A disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring the flow of liquids.

Наиболее близким к изобретению вл етс тепловой расходомер, содержапщй нагревательный, термочувствительный и термокомпенсационный элементы , включенные в схему измерительного моста, содержащего в i каждом плече вьтр мительные диоды и в диагонали - измерительный прибор С2. Недостатками известного теплового расходомера вл ютс ; узкий диапазон измерени , обусловленный необходимостью ограничивать мощность нагревательного элемента моста из-за перегрева термочувствительного 3jie мента при уменьтении расхода жидкости , и недостаточна точность измерени , св занна с изменени ми теплофизических .-свойств жидкости при различных температурах.Closest to the invention is a heat flow meter, containing heating, temperature-sensitive, and temperature-compensating elements included in the measuring bridge circuit, containing pilot diodes in i each shoulder and measuring device C2 in the diagonal. The disadvantages of the known heat flow meter are; a narrow measurement range, due to the need to limit the power of the heating element of the bridge due to overheating of the thermosensitive 3jie when reducing fluid flow, and insufficient measurement accuracy associated with changes in the thermophysical properties of the liquid at different temperatures.

Цель изобретени - повышение точности изменени расхода жидкостей.The purpose of the invention is to improve the accuracy of changes in the flow of liquids.

Цель достигаетс темд что в тепловой расходомер, содержащий термокомпенсационный , нагревательный и теплочувствительный элементы, включенные в схему измерительного моста в одну диагональ которого включен измерительный прибор, друга диагональ моста св зана с сигнальной шиной , в каждое плечо моста, одно из которых вл етс компенсируюпи1М, включен последовательно с элементом плеча диод противоположной пол рностью к измерительной диагонали по отношению к диоду соседнего плеча моста, нагревательный элемент подключен к диагонали моста, св занной с сигнальной шиной, со стороны , противоположной месту подключени последней, а также первый диод и первый резистор, введены пороговый элемент, управл ющий элемент, дифференциальный уситштель, второй и третий диоды, второй резистор, конденсатор и делитель напр жени , причем пороговый элемент подключенThe goal is achieved by the fact that the heat flow meter containing the temperature-compensating, heating and heat-sensitive elements included in the measuring bridge circuit in one diagonal of which the measuring device is connected, another bridge diagonal is connected to the signal bus, each arm of the bridge, one of which is compensated A diode of opposite polarity is connected in series with the shoulder element to the measuring diagonal with respect to the diode of the adjacent shoulder of the bridge; the heating element is connected to the diagonal of the bridge the first diode and the first resistor connected to the signal bus from the side opposite to the last connection, as well as the first diode and the first resistor, a threshold element, a control element, a differential amplifier, a second and a third diode, a second resistor, a capacitor and a voltage divider, and threshold item connected

входами к измерительной диагонали моста и выходом через последовательно соединенные первый резистор и вторай диод - к входу управл кмцего элемента, другой вход которого соединен через первый диод с сигнальной шиной, а выход - с нагревательным элементом, соединение которого с диагональю моста подключено к конденсатору , .дифференциальный усилители соединен выходом через второй резистор с входом управл ющего элемента и конденсатором, первым входом с компенсирующим плечом моста, а вторым входом через последовательно соединенные делитель напр жени и третий диод - с сигнальной шиной.inputs to the measuring diagonal of the bridge and the output through the first resistor and the second diode connected in series to the control input of the cell, the other input of which is connected through the first diode to the signal bus, and the output to the heating element connected to the capacitor. the differential amplifiers are connected by an output through a second resistor to the input of the control element and a capacitor, the first input to the compensating arm of the bridge, and the second input through serially connected dividers The third voltage diode is also equipped with a signal bus.

На чертеже приведена схема теплового расходомера.The drawing shows a diagram of a heat flow meter.

Тепловой расходомер содержит термокомпенсационный , нагревательный , и теплочувствительный элементы 1-3, включенные в схему измерительного моста 4, в одну диагональ которого включен измерительный прибор 5, друга диагональ моста св зана с сигнальной щиной 6, в каждое плечо моста 4, одно из которых вл етс компенсирующим , включен последовательно с элементом плеча диод 7 прртивопо ложной пол рностью к измерительной диагонали по отнощению к диоду 7 соседнего плеча моста 4, нагревательный элемент 2 подключен к диагонали моста 4, св занной с сигнальной щиной 6, со стороны, противоположной месту подключени последней, а также первый диод 8 и первый резистор 9, кроме того, содержит пороговый элемент 10, управл ющий элемент П дифференциальный усилитель 12, второй и третий диоды 13 и 14, второй резистор 15, конденсатор 16 и делитель 17 напр жени , причем пороговый элемент Ю подключен входами к измерительной диагонали моста 4 и выходом через пойледовательно соединенные первый резистор 9 и второй диод 13 - к входу управл )(вдего элемента И, другой вход которого соединен через первый диод 8 с сигнальной шиной 6, а выход - с нагревательным элементом 2, соединение которого с диагональю моста 4 подключено к конденсатору 16, дифференциальный усилитель 12 соединен выходом через второй резистор 15 с входом управл ющего элемента 1I и конденсатором, певым входом - с компенсирующим плечом моста 4, а вторым входом через последовательно соединенные делитель 17 напр жени и третий диод 14 с сигнальной шиной 6. Тепловой расходомер работает сле дующим образом. При включении устройства на терм чувствительный и термокомпенсационный элементы 1 и 3 моста соответственно поступают положительные полупериоды напр жени питани моста 4, через диоды 8 и управл ющий элемент на нагреватель 2 постзгпают отрицате ные полупериоды этого напр жени , обеспечива необходимый первоначаль ный перегрев термочувствительного элемента I дл работы с определенным расходом жидкости. Так как термокрмпенсационный элемент 1 находитс в одинаковых услови х с термочувствительным элементом 3, то изменение температуры жидкости не вызывает погрешности измерени расхода, однако фи изменении температуры жидкости измен ютс ее теплофизические параметры, такие как в зкость и теплоемкость. Чтобы скорректировать эти изменени , на вход управл ющего элемента 11 постзшает корректирующее напр жение , вырабатываемое дифференциальным усилителем 12 в зависимости от изменени температуры на термокомпенсационном элементе 1 и запоминаемое накопительным конденса тором 1. Опорное напр жение дл дифференциального усилител 12 поступает через третий диод 13 в момент измерени мостом и задаетс делителем 17 напр жени . Причем величина этого напр жени и мощность на нагревателе 2 устанавливаютс дл каждого конкретного вида жидкости в зависимости от теплофизических свойств. Напр жение в измерительной диаго нали моста соответствует расходу жидкости и фиксируетс измерительным прибором 5 с учетом тепло изических свойств жидкости. Это напр жение значительно меньше порогового напр жени срабатывани порогового элемента 10 и на его выходе вырабатываетс напр жение положительной пол рности, отсекаемое вторым диодом 13 и не вли ющее на работу управл кицего элемента 11 . Так как измерение больших рарходов св зано с необходимостью увеличени мощности на нагревателе 2, а масса термочувствительного элемента 3 очень мала, то при аварийном снижении расхода жидкости или попадани в поток воздуха температура термочувствительного элемента 3 резко повыситс . При этом напр жение разбаланса термочувствительного моста превысит пороговое напр жение срабатывани порогового элемента 10 и на его выходе по витс отрицательное напр жение, запирающее управл ющий элемент 11, который, в свою очередь, снизит мощность нагревател 2, предотвраща перегрев и разрушение термочувствительного элемента 3. После снижени температуры термочувствительного элемента 3 и в случае сохран ющегос пониженного расхода жидкости мощность на нагревателе снова разогреет термочувствительный элемент до заданной допустимой температуры и снова выключитс . Таким образом, разрушение термочувствительного элемента не происходит и надежность устройства значительно повышаетс . Благодар такому ограничению температуры термочувствительного элемента диапазон подводимой к нему мощности можно расширить и тем cai«iM увеличить диапазон измер емых устройством расходов. Использование изобретени позвол ет повысить точность измерени расхода жидкости по сравнению с базовым объектом и повысить надежность прибора при эксплуатации в широком, диапазоне изменени температур теплоносител .The heat flow meter contains thermocompensation, heating, and heat-sensitive elements 1-3, included in the measuring bridge 4, in one diagonal of which the measuring device 5 is connected, the other diagonal of the bridge is connected to the signal thickness 6, each shoulder of the bridge 4, one of which The compensating diode 7 is connected in series with the shoulder element with a polarizing polarity opposite to the measuring diagonal with respect to the diode 7 of the adjacent shoulder of bridge 4, the heating element 2 is connected to the diagonal of bridge 4 connected to sy The rotary shell 6, on the side opposite to the connection point of the latter, as well as the first diode 8 and the first resistor 9, in addition, contains the threshold element 10, the control element P, the differential amplifier 12, the second and third diodes 13 and 14, the second resistor 15, a capacitor 16 and a voltage divider 17, the threshold element Yu being connected by inputs to the measuring diagonal of bridge 4 and the output through the first resistor 9 and the second diode 13 connected to the control input) (actually, the And element whose other input is connected through the first diode 8 s si The main bus 6, and the output - with the heating element 2, whose connection with the diagonal of bridge 4 is connected to the capacitor 16, the differential amplifier 12 is connected via an output of the second resistor 15 to the input of the control element 1I and a capacitor, with the peen input to the compensating arm of the bridge 4, and a second input through a series-connected voltage divider 17 and a third diode 14 with a signal bus 6. The heat flow meter operates as follows. When the device is turned on, the positive and thermal compensating elements 1 and 3 of the bridge respectively receive positive half-periods of the supply voltage of bridge 4, through the diodes 8 and the control element to the heater 2 post-negative negative periods of this voltage, providing the necessary initial overheating of the sensitive element I dl work with a certain fluid flow. Since thermo compensation element 1 is in the same conditions as thermosensitive element 3, changing the temperature of the liquid does not cause flow measurement errors, but changing its temperature changes its temperature, such as viscosity and heat capacity. To correct these changes, the input of the control element 11 is post-correction correction voltage produced by the differential amplifier 12 depending on the temperature change on the temperature compensation element 1 and stored by the storage capacitor 1. The reference voltage for the differential amplifier 12 flows through the third diode 13 at the moment measurement by the bridge and set by the voltage divider 17. Moreover, the magnitude of this voltage and the power at heater 2 are set for each specific type of fluid, depending on the thermophysical properties. The voltage in the measuring diagonal of the bridge corresponds to the flow rate of the fluid and is recorded by the measuring device 5, taking into account the thermal properties of the fluid. This voltage is significantly less than the threshold voltage of the triggering of the threshold element 10 and at its output a positive polarity is produced, cut off by the second diode 13 and does not affect the operation of the control element 11. Since the measurement of large costs is associated with the need to increase the power on the heater 2, and the mass of the thermosensitive element 3 is very small, the temperature of the thermo sensitive element 3 will drastically increase with an emergency decrease in fluid flow or falling into the air stream. In this case, the voltage unbalance of the temperature-sensitive bridge will exceed the threshold voltage triggered by the threshold element 10 and at its output the negative voltage locking the control element 11, which, in turn, will reduce the power of the heater 2, preventing overheating and destruction of the temperature sensitive element 3. After the temperature of the thermosensitive element 3 decreases and in the case of a preserved low fluid flow rate, the power on the heater will again heat the thermosensitive element to the preset the temperature is turned off again. Thus, the destruction of the temperature-sensitive element does not occur and the reliability of the device is significantly increased. Due to this limitation of the temperature of the temperature-sensitive element, the range of power supplied to it can be expanded and, by that cai iM, increase the range of the flow rate measured by the device. The use of the invention makes it possible to improve the accuracy of measuring the flow rate of a liquid as compared with the base object and to increase the reliability of the device during operation in a wide, range of changes in the temperature of the coolant.

Claims

HEAT FLOW METER, containing thermo-compensating, heating and heat-sensitive elements included in the measuring bridge circuit, in one diagonal of which a measuring device is included, the other diagonal of the bridge is connected with a signal cable, in each arm of the bridge, one of which is compensating, a diode is connected in series with the arm element opposite polarity to the measuring diagonal with respect to the diode of the adjacent arm of the bridge, the heating element is connected to the diagonal of the bridge associated with the signal bus , on the side opposite to the last connection point, as well as the first diode and the first resistor, distinguished by the fact that, in order to increase the measurement accuracy, a threshold element, a control element, a differential amplifier, the second and third diodes, the second a resistor, a capacitor and a voltage divider, and the threshold element is connected by inputs to the measuring diagonal of the bridge and the output through a series of connected first resistor and second diode to the input of the control element, the other input of which is connected through the first diode is with a signal bus, * and the output is with a heating element, the connection of which with the diagonal of the mos- with a compensating shoulder of the bridge, and the second input through a voltage divider and a third diode connected in series with the signal bus.

>

1 1157356