SU1211609A2 - Устройство дл бесконтактного измерени скорости перемещени пленки в пузырьковом расходомере - Google Patents

Description

1

Изобретение предназначено дл  измерени  скорости перемещени  пленки в пузырьковых расходомерах с целью определени  расхода.

Целью изобретени   вл етс  новы- шение точности измерени  расхода.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  пленки в пузырьковом расходомере; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - структурна  схема датчика плотности газа

В устройстве дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  плен- ки (фиг. 1) выходы первого, второго и третьего датчиков 1, 2 и 3 подключены соответственно к входам первого , второго и третьего детекторов

4,5 и 6, Первый вход триггера 7 объединен с первым входом счетчика

8 и подключен к выходу первого детектора 4. Выход триггера 7 подключен к первым входам первого элемента И 9 и первого и второго форг шрователей 10 и 11 временных интервалов. Второй вход первого элемента И 9 объединен с вторым входом счетчика 8 и подключен к выходу второго детектора

5.Выход первого элемента И 9 под- ключей к первому входу измерител 

12 временного интервала и к второму входу первого формировател  10 временного интервала, первый выход которого подключен к второму входу BTO рого формировател  11 временного интервала . Второй выход первого формировател  10 временного интервала подключен к первому входу элемента ИЛИ 3, группа вторых входов которого подключена к группе выходов счетчика 8, а третий вход - к выходу второго формировател  11 временного интервала. Выход элемента ИЛИ 13 подключен к второму входу триггера 7, Выход второго формировател  11 временного интервала подключен так-, же к первому входу второго элемента И 14, второй вход которого подключен к выходу третьего детектора 6, а выход к второму входу измерител  12 временного интервала и первому входу делител  5, второй вход которого подключен к вы;ходу измерител  12 временного интервала, а выход - к входу блока 16 индикации. Третий Бход делител  15 подключен к выходу сумматора 17, первый вход

5

О

15

20

5 О

S

0

5

0

6092

которого подключен к выходу первого умножител  18, второй вход - к выходу второго умножител  19 через фиксатор 20. Первый вход фиксатора 20 подключен к выходу второго умножител  19, а второй вход - к выходу первого элемента И 9. Входы умножителей 18 и 19 подключены к выходу датчика 21 плотности газа. Входы . первого, второго и третьего датчиков 1 , 2 и 3 подключены.к выходу генератора 22, который подключен также к управл ющим входам первого, второго и третьего детекторов 4, 5 и 6. Вход датчика 21 плотности газа подсоединен к мерной трубке 23 со стороны впуска газа. Датчик 21 плотности газа может быть реализован с использованием датчика 24 давлени  и датчика 25 температуры (фиг. 3), выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делител  26. Выход делител  26  вл етс  выходом датчика 21 плотности . Датчик 25 температуры расположен в камере 27 датчика плотности, подключенной к мерной трубке 23. Датчик 24 давлени  сообщаетс  с камерой 27 таким образом, что воспринимаемое им давление  вл етс  давлением газа внутри камеры 27.

Уcfpoйcтвo дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  пленки в пузырьковом расходомере (фиг. 1) работает следующим образом.

Епенка, движуща с  под действием потока газа по трубке, поочередно проходит через датчики 1, 2 и 3, расположенные в точках с координатами Х/|, XT,, Хз (фиг. 2а). При этом на выходах детекторов 4, 5 и 6 по вл ютс  импульсы (фиг. 25 ,&,г). Каждый выходной импульс детектора 4, поступа  на первый вход счетчика 8, увеличивает содержащеес  в нем число на 1. Данное число уменьшаетс  на .1 при поступлении импульса на второй вход счетчика 8 с выхода второго детектора 5. Таким образом, в счетчике 8 содержитс  число

NC NI - N

1)

где N, и NJ. - число импульсов, поступившие на первый и второй вход, соответственно .

На выходах счетчика 8 по вл етс  информаци  о его состо га1и, представленна  двоичным кодом. Информаци  о младшем разр де этого кода на выход счетчика 8 не поступает. Поэтому импульсы на выходах счетчиках по вл ютс  только в случае

Кр 1

Пройд  через элемент ИЛИ 13, эти импульсы поступают на второй вход триггера 7 и устанавливают его в нулевое состо ние. Поступа  на первьй вход триггера 7, выходные импульсы детектора 4 перевод т его в единичное состо ние (фиг, 2д) при условии отсутстви  на его втором входе импульсов элемента ИЛИ 13, т.е, если N 4 1 При этом импульс с выхода триггера 7 пос.тупает на первые входы первого и второго формирователей 10 и 11 временных интервалов. В момент, когда пленка проходит точку второго датчика 2 с координатой Х, импульс с выхода второго датчика 2, пройд  через первый элемент И 9, поступает на второй вход первого формировател  10 временного интервала. При этом на его первом выходе выдел етс  импульс {фиг, 2е), поступающий через элемент ИЛИ 13 на второй вход триггера 9, устанавливающий Триггер 9 в нулевое положение (фиг, 2А), В этот момент в первом и втором формировател х 10 и 11 фиксируетс  нулевой временной интервал TQ, равный времени прохождени  пленкой рассто ни  от точки Х/| до точки Xj (фиг. 20). Начина  с данного момента, в первом формирователе 10 производитс  формирование первого временного интервала , - (фиг, 2е), Первый временной интервал Т формируетс  таким образом, что при любой величине нулевого временного интервала выполн етс  равенство

-П. ,„, °1 Хг- х г/ . (3)

в этот же момент импульс с выхода первого элемента И 9 поступает на второй (управл ющий) вход фиксатора 20. На первый вход фиксатора поступает выходной сигнал (фиг. 2эк) датт- чика 21 плотности, умноженный во втором умножителе 19 на коэффициент передачи

К,

-т

121 1609

где V - суммарный объем части мерной трубки от ее начала до точки установки второго датчика и элементов газовой 5 системы, подключенных к вхо- ДУ пузырькового расходомера;

. -

универсальна  газова 

моль К

посто нна ,

О Выходной сигнал датчика 21 плотности газа пропорционален плотности газа на входе мерной трубки 23, Это достигаетс  в процессе работы датчика 21 плотности газа за счет

5 того, что газ, поступающий в камеру 27 (фиг. 3), имеет такие же температуру и давление, как и газ в мерной трубке 23, Сигнал датчика 24 давлени , поступанщий на первый вход

20 делител  26, делитс  в нем на сигнал датчика 25 температуры, поступающий на второй вход делител  26, Результат делени  давлени  газа на его температуру равен плотности газа.

25 Выходной сигнал датчика 21 плотности (фиг, 1), з множенный на коэффициент передачи К т., фиксируетс  в фиксаторе 20 в момент поступлени  импульса на его второй вход и удер30 живаетс  на выходе фиксатора 20 (фиг. 2-х) до окончани  рабочего цикла устройства дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  пленки в пузырьковом расходомере,

35 По окончании первого временного интервала на втором выходе первого формировател  10 вьщел етс  импульс (фиг, 2ft), поступающий на второй вход второго формировател  11, Начи40 на  с этого момента, во втором формирователе 11 формируетс  второй временной интервал Т2(фиг-, 2л), Япк тельности второго временного интервала Т и нулевого временного интер45 вала „ равны. Сигнал с выхода второго формировател  11 (фиг, 2л) поступает на третий вход элемента ИЛИ 13 и первый вход второго элемента И 14, На второй вход второго

50 элемента И 14 поступает сигнал с выхода третьего детектора 6 (фиг. 2г).. В случае если момент по влени  импульса на выходе третьего детектора 6 совпадает с вторым временным ин55 тервалом Тг, на выходе второго элемента И 14 по вл етс  импульс (фиг. 2м), который, поступа  на второй вход измерител  12 временного

интервала, вызывает его останов. Запуск измерител  12 временного интервала производитс  в момент по вле- ки  импульса на выходе второго детек тора 5 (фиг. 2 0) при условии единичного состо ни  триггера 7 (фиг, 2А). При этом в измерителе 12 временного интерв,ала фиксируетс  временной интервал Т-и, соответствующий времени прохождени  пленкой отрезка Xj-X, т.е. рассто ни  между вторым и третьим датчиками 2 и 3. Сигнал, пропорциональный результату измерени  временного интервала Ти, поступает на второй вход делител  12,.на третий вход которого поступает выходной сигнал (фиг, 2и) сзгмматора 17. На первый УХОД сумматора 17 поступает сигнал датчика плотности, умноженный в первом умножит еле 18 на коэффициент передачи

к . (Ki -XJ К,

(5)

где S - площадь внутреннего поперечного сечени  мерной трубки; г - длина отрезка между точками установки второго, и третьего датчиков. .30 На второй (инвертирующий) вход сумматора подаетс  сигнал (фиг, 2 3 ) с выхода фиксатора 20. Таким образом, сигнал (фиг. 2и), подаваемый с выхода сумматора 17 на третий вход де- 35 лител  15, равен:

-к Р к .fx ,).(6) ,7-Kip-t ipcxt)

где р - текущее значение плотности 4Q газа, измеренное датчиком 21 плотности газа; Р(г)- сигнал, зафиксированный в

фиксаторе в момент прохождени  пленкой точки X . 45 В делителе 15 сигнал, поступающий на третий вход, делитс  на сигнал , поступающий на второй вход в момент подачи управл ющего сигнала на первый вход делител  15, т.е. ° в момент прохождени  пленкой точки Хэ установки третьего датчика 3. Следовательно, результат делени  представим формулой

„ (х,-Хг)р(зЬУ(Хг). ,

Э« RTvA (7)

jiAUa) u

де рСХз/ - значение плотности газа . в момент прохождени 

пленкой точки Xi,; (Кз) - количество грамм-молекул газа -в объеме, образованном мерной трубкой от ее начала до точки Х , и элементами газовой системы , подключенными к входу пузырькового расходомера , в момент прохождени  пленкой точки

5 О 5

0

5

0 5

Q

5 °

X

S

/(г) - количество грамм-молекул газа в объеме, образованном частью мерной трубки от ее начала до точки Х и элементами газовой системы, подключенными к входу пузырькового расходомера, в момент прохождени  пленкой точки Х,

Так как количества грамм-молекул (Х) и J (Х,) определены в моменты начала и окончани  временного интервала Ти, результат делени  по формуле (7) равен количеству грамм- молекул газа, прошедших через расходомер в единицу времени, т.е. расходу газа, выраженному в грамм- молекулах. Из этого, в свою очередь, следует, что результат измерени  расхода газа не зависит от его плотности . Поэтому при работе предлагаемого устройства колебани  температуры и давлени  газа не вли ют на результат измерени  расхода, выраженного в грамм-молекулах газа, прохо- ,д щих через поперечное сечение мерной трубки в единицу времени. Отсутствие вли ни  давлени  и температуры газа на результат измерени  расхода обуславливает повышение точности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

При работе устройства дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  пленок в пузырьковом расходомере могут возникать две основные ситуации, св занные с одновременным по влением нескольких пленок между двум  датчиками.

1. Несколько пленок наход тс  в пределах отрезка . В этом случае число N(., содержащеес  в счетчике 8, равно числу пленок между

первым и вторым датчиками 1 и 2. Если NC 1, сигнал с одного из выходов счетчика 8 проходит через элемент ИЛИ 13 на второй вход триггера 7 и устанавливает его в нулевое положение . При этом через первый элемент И 9 на первый вход измерител  12 временного интервала запускающий импульс не проходит. Следовательно, измерение временного интервала при ложном срабатывании датчиков 2 и 3 по разным пленкам не производитс  и исключаетс  св занна  с ним погрешность измерени  расхода.

2. Несколько пленок находитс  в пределах отрезка Хз-Хт.. В этом случае останов измерител  12 временного интервала возможен только в течение временного интервала . 2,3 При неизменном расходе QM газа, подаваемого в пузырьковый расходомер, к окончанию временного интервала Ti/2 в точке Xj оказываетс  пленка, по которой производилось измерение интервала и производилс  запуск измерител  I2. Так как фиксирование интервала То производилось при невыполнении услови  (2), врем  прохождени  точки Xj пленкой, ближайшей к измер емой, равно Т,-Т, Тогда дл  данной пленки выполн етс  неравенств

(8)

Т,-То

Следовательно, момент прохождени  данной пленкой не попадает во временной интервал и пленка, идуща  перед измер емой, не вызывает останов измерител  12 временного интервала . Пленки, идущие за измер емой пленкой, также не вызывают погрешности измерени  расхода, так как к моменту прохождени  ими точки Xj измерение временного интервала заканчиваетс .

Из анализа двух рассмотренных ситуаций следует, что наличие нескольких пленок на отрезках и не вызывает погрешности измерени 

скорости перемещени . Это позвол ет использовать предлагаемый пузырьковый расходомер при наличии нескольких пленок в мерной трубке. Перепад давлений, создаваемый пленками, воспринимаетс  датчиком 21 как изменение плотности газа..Поэтому при определении расхода в соответствии с формулой (7) данный перепад давлени  не вызывает погрешностей измерени  расхода. Следовательно, поставленна  в формуле изобретени  цель достигнута.

27

Редактор М. Циткина

Составитель В.Шалагин

Техред, С.Мигунова Корректор Т.Колб

Заказ 634/47 Тираж 706 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг.З

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛЕНКИ В ПУЗЫРЬКОВОМ РАСХОДОМЕРЕ по авт.св. № 1096588, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, в него введены датчик плотности гааа, подключенный к мерной трубке со стороны впуска газа, первый и второй умножители, фиксатор, сумматор, дели· тель и блок индикации, связанный с выходом делителя, первый вход кото·^ рого подключен к выходу второго элемента И, второй вход - к выходу измерителя временного интервала, а третий вход - к выходу сумматора, первый вход сумматора через первый умножитель подключен к выходу датчика плотности газа и к входу второго умножителя, выход которого подключен к первому входу фиксатора, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход к второму входу сумматора.