SU1493872A1 - Бесконтактный электромагнитный расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромагнитным бесконтактным расходомерам, предназначенным дл  измерени  расхода жидких электропровод щих сред. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет исключени  ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода. При течении электропроводной жидкости в измерительном участке трубопровода в катушке 4 наводитс  ЭДС, пропорциональна  расходу, и ЭДС разбаланса, а в катушках 5 и 6 - вихрева  ЭДС. Через ключи эти ЭДС поступают на усилители 9 и 11 и затем на фазовые детекторы 17 и 21. На вторые входы фазовых детекторов поступают колебани  с выхода генератора 14 синусоидального тока : на фазовый детектор 21 - непосредственно, а на фазовый детектор 17 - через фазовращатель 20. Выходные сигналы с фазового детектора через ключ 25 или через фазоинвертор 28 и ключ 26 поступают на схему 23 измерени  отношений. На второй вход схемы 23 поступает через фильтр 22 низких частот сигнал с выхода фазового детектора 21. В следующем такте генератор 14 подключают к усилителю 9. Работа всех ключей и генератора 14 синхронизируетс  генератором 29 тактовых импульсов. Переключатели 18 и 19 перевод т устройство в режим калибровки, когда на фазовые детекторы подаютс  одни и те же сигналы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электромагнитным бесконтактным расходомерам хорошо провод щих сред, например жидких металлов, и может быть использовано в химической промьпзленности, металлургии.

Цель изобретени  - повьпзение точности измерени .

На 4мг. 1 представлен датчик рас- ходомера; на фиг. 2 - функциональна  схема расходомера; на фиг. 3 - эпюры напр жений, вырабатываемых генератором тактовых импульсов; на фиг. 4 - эпюры напр жений в точках схемы рас- ходомера.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1, катушки 2, 3 возбуждени , измерительные катушки 4 5 и 6, ключ 7, ключ 8, усилитель 9, ключ 10, усилитель П, ключ 12, ключ 13, генератор 14 синусоидального тока, ключ 15, ключ 16, фазовый детектор 17, переключатель 18, переключатель 19, фазовращатель на фазовый детектор 21, фильтр 22 низ- raix частот, схему 23 измерени  отношений , усилитель 24, ключ 25, ключ 26, ключ 27, фазоинвертор 28, генератор 29 тактовых импульсов.

Расходомер работает следуицим образом ,

В режиме Измерение усилитель 9 своим выходом соединен с первым входом фазового детектора 17, на второй вход которого поступает напр жение с фазовращател  20. В интервале времени (фиг. 3 и 4).ключи 8, 10, 12 и 26 замкнуты, а остальные разомкнуты . При этом встречно включенные катушки 2 и 3 запитываютс  от генератора синусоидального тока. Сигнал f , снимаемый с катушки 4, пропорциональный расходу, поступает на вход усилител  9, а сигнал с катушек 5

и 6, пропорциональный вихревой сос- тадп юдей ц,, подаетс  на вход усилител  11, Сигналы ЕуИ y, пропорциональные расходу и вихревой составл ющей соответственно, сдвинуты по фазе на 90 , а их амплитуды св заны соотношением

Это c,ooTnoi;ie)iHe не зависит от конфигурации магнитного пол  и электропроводности среды. Помимо составл ющей катушке 4 присутствует еще составл юща  разбаланса, синфазна  с полезным сигналом, что приводит к дополнительной ошибке. Дл  ее устранени  производитс  переодическое переключение катушек 2, 3 и 4. При этом на врем  (фиг. 3 и 4) замыкаютс  ключи 7, 13, а ключи 8 и 12 размыкаютс . Усилитель 11 отключаетс  от катушек 5 и 6 и его вход подключаетс  к общей шине - ключ 10 размыкаетс , а ключ 16 замыкаетс . Эта коммутаци  производитс  дл  того, чтобы исключить из измерений врем  tijft, когда соотношение (1) не выполн етс . На вход усилител  9 поступает напр жение, равное разности между составл ющей 6 и составл ющей разбаланса р , так как при переключении катушек фаза разбаланса не измен етс , а фаза полезной составл ющей мен етс  на противоположную (фиг. 4). Напр жение с выходов усилителей 9 и 11 поступает соответственно на фазовый детектор 17 и фазовый детектор 21. На выходе фазового детектора 17 напр жение при периодической перекоммутации катушек представл ет собой разнопол рные импульсы , амплитуда которых пропорциональна в одном случае сумме полезного сигнала и разбаланса, а в другом их разности, На выходе схемы, состо щей из фазоинвертора и ключей, формируетс  напр жение, пропорциональное только . С другой стороны на выходе фильтра низких частот 22 формируетс  напр жение, пропорциональное вихревой составл ющей. Ключи замыкаютс  на врем  перекоммутаций катушек, чем устран етс  вли ние коммутационных помех. Схема 23 измер ет отношение сигналов, действующих на ее сигнальных входах, и усредн ет их за период коммутации. Сигнал на выходе схемы 23

N

Е.КгКзК/ (xj 7

V . oTh

(1)

где V - скорость потока;

(л) - частота колебаний магнитного

пол ; h - шаг намотки катушки 4.

где - коэффициенты усилени  усилителей 9 и 11; KS - коэффициент преобразовани  тракта скоростного сигнала от входа фазового детектора 17 до выхода усилител  24;

К - коэффициент преобразовани  тракта вихревого сигнала от входа фазового детектора 21 до выхода фильтра 22;

Kj - коэффициент преобразовани  схемы 23.

Коэффициенты усилителей 9 и 11 устанавливаютс  из услови  оптимальной работы фазовых детекторов,

В режиме Калибровка переключатели 18 и 9 устанавливаютс  в положение Калибр. ПРИ этом на фазовые детекторы поступает один и тот же сигнал с выхода усилител  11 и один и тот же опорный сигнал с выхода генератора 14 синусоидального тока. Изменением коэффициента усилени  усилител  24 устанавливаютс  показани  расходомера, равными значению

WhKz -2К7

Тогда в режиме Измерение показани  расходомера будут соответствовать скорости жидкости в трубопроводе, т.е. обеспечиваетс  беспроливна  калибровка расходомера.

Устройство позвол ет производить измерени  расхода с большей точностью за счет исключени  ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Бесконтактный электромагнитный расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с катушками возбуждени  переменного магнитного пол , включенными встречно, и с трем  измерительными катушками, одна из которых выполнена в виде соленоида с равномерным шагом намотки, а две другие, расположенные у концов соленоида , выполненные в виде плоских спиралей с числом витков, равным числу слоев в соленоиде, а также измерительную схему, отличающийс   тем, что, ,с целью повьппени  точности измерени , измерительна  схема содержит дес ть ключей, два переключател , три усилител , два фазовых детектора, фазовращатель, фильтр низких частот, фазоинвертор, генератор синусоидального тока, генератор тактовых импульсов и схему

   Q измерени  отношений, причем катушки возбуждени  через первый ключ соединены с выходом генератора синусоидального тока, а через второй ключ - с входом первого усилител , измери5 тельный соленоид через третий ключ соединен с выходом генератора синусоидального тока, а через четвертый ключ - с входом первого усилител , измерительные катушки, выполненные

   0 в виде плоской спирали, через п тый Ю1ЮЧ соединены с входом второго усилител  , при этом катушки возбуждени  и измерительные вторыми выводами соединены с общей шиной, выходы пер5 вого и второго усилителей через первый переключатель соединены с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого через второй переключатель соедине с выходом и

   0 входом фазовращател , выходом генератора синусоидального тока и вторым входом второго фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом второго усилител , выход перg вого фазового детектора соединен с входом третьего усилител  через шестой ключ и через последовательно соединенные фазоинвертор и седьмой ключ, выход третьего усилител  сое0 динен с первым входом схемы измерени  отношений, второй вход которой через фильтр низких частот соединен с выходом второго фазового детектора , при этом входы всех усилителей

   5 через восьмой, дев тый и дес тый ключи соответственно соединены с общей шиной, управл ющие входы ключей соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, час0 тотный выход которого соединен с вхо- хом генератора синусоидального тока.