SU1500833A1 - Дифманометрический расходомер с выходным сигналом посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению, а именно к дифманометрическим расходомерам, преобразующим переменный перепад давлени  на сужающем устройстве в пропорциональный расходу электрический входной сигнал. Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  расхода. Расходомер содержит преобразователь 1 разности давлений в перемещение, преобразователь 2 перемещени  в магнитный поток, блок 3 сравнени  и усилитель 4. В цепь обратной св зи включены преобразователь 5 обратной св зи, сумматор 6, преобразователь 7 ток-напр жение, широтно-импульсный модул тор 8 и пороговое устройство 9. В состав устройства вход т также выпр митель 11, источник 10 опорного напр жени  и фильтр 12 нижних частот. 1 ил.

Description

«

СП

3 .150

Изобретение относитс  к приборо- строепио, а именно к дифманометри- ческим расходомерам, преобразующим переменньш перепад давлени  на сужаю- щем устройстве в пропорциональный расходу электрический выходной сигнал, и может быть использовано в качестве измерительного преобразовател  в системах контрол  и регулировани  расхо- да технологических процессов.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерени  расхода.

На чертеже приведена структурна  схема дкфманометрического расходоыера

Дифманометр1-1ческий pacxoдo ep со- дерлсит в пр мом канале усилени  изме- рктельный преобразователь 1 разности давлений в перемещение, преобразователь 2 перемещени  в магнитный по- TOKj блок 3 сравнени , электронное усилительное устройство 4, на выходе которого формируетс  информативньй сигнал расходомера в виде посто нно

го тока,

Цепь двукаиальной обратной св зи содержит преобразователь 5 обратной св зи, осуществл ющий формирование компенсационного сигнала в виде магнитного потока,..сумматор б сигналов напр жени  посто нного тока, преобразователь 7 -ток.-напр жение} широ но-импульсньш модул тор 8, пороговое устройство 9 с однопол рным выходом источник 10 опорного напр жени , ин- вертирутащий однополупериодный выпр митель 11, ф1-шьтр 12 нижних частот.

Устройство работает следующим образом ,

При гюздействии переменного перепада давлени  происходит. nejieMe- щение посто нного магнита, жестко св занного с сильо роном. Это приводит к возникновению на измерительной диа 1 онали мостовой -схемы блока 3 сравнени  напр жени , пропорционального по величине указанному перемещению посто нного магнита. Напр жение посто нного тока усиливатес  устройет

вом 4„ Через нагрузку протекает вьс- ходной ток расходомера, пропорцио- . нальный по величине Действующему на входе переменному перепаду давле НИН. Этот ток поступает на вход преобразовател  7 ток - напр жение, формиру  сигнал отрицательной обратной св зи, и с вьпсода преобразовател  7- на входы порогового устройства 9, ши4

ротно-импульсного модул тора 8 и од- нополупериодного выпр мител  1,1,

Если выходной сигнал расходомера удовлетвор. ет условию Ig{,ix 1„ то сигнал нелинейной положительной обратной св зи не формируетс , Б этом случае с выхода порогового устройства 9 на один из управл ющих входов однополупериодного выпр мител  поступает команда Запрет, котора  блокирует прохождение сигнала через цепь выпр мител . Устройство в целом работает как дифманометр, в котором выходной сигнал измен етс  по пропорциональному алгоритму

КгКг-К -К4 4Р БЫХ T+K7VK5 K,K7

(1)

где К,-К - линейные коэффициенты передачи функциональных элементов 1-7 соответственно ,

При работе блока 3 сравнени  и усилительного з стройства А в режиме нуль-органа (с достаточно большим коэффициентом усилени ) имеет место равенство

т -JicKj. . л р вь/х

(2)

При изменении выходного сигнала расходомера в диапазоне, удовлетвор ющем условию I ц 1 Bbtx ллако срабаты- вает пороговое устройство, снима  команду Запрет на прохождение напр жени  через цепь выпр мител  11, В этом случае на выходе фильтра 12 формируетс  сигнал нелинейной положительной обратной св зи, состо щий из двух составл ющих, а именно

Y - : 4- V 1 ОС. ЛИН 1 ОС. Кб

(3)

где ..йин ос.кб линейна  и квадратична  составл ющие сигнала положительной обратной св зи.

Когда выходной сигнал расходоме- ра равен нулю, на выходе широтно-им- пульсного модул тора 8 отсутствует какой-либЬ сигнал. При по влении выходного сигнала I , модул тор 8 начинает формировать однопол рные пр моугольные импульсы длительностью t и периодам следовани  Т , При этом коэффициент заполнени  g-импульсов измен етс  по следующему алгоритму

KT-KJ- Ignx

Ь п

(A)

Во врем  t импульсный сигнал напр жени  с мо ;ул тора 8 подаетс  на один из двух управл ющих входов одно- полупериодного выпр мител  11 в виде команды Запрет, так как эти импульсы напр жени  имеют знак минус. Поэтому в этом интервале времени на выходе однополупериодного вьтр мител  }1 отсутствует какой-либо сигнал Когда на выходе широтно-импульсного модул тора 8 отсутствуют пр моугольные- импульсы, тфе во врем  паузы t между соседними импульсами, сигнал напр жени  с преобразовател - 7 проходит через цепь однополупериодного выпр мител  с коэффициентом К . Другими словами, на выходе однополупериодного вьтр мител  11 во врем  t формируетс  последовательность од- нопол рных пр моугольных импульсов, которые промодулированы по длительности и амплитуде, причем их длительность равна величине паузы t, между соседними выходными импульсами модул тора Во

С помощью фильтра 12 нижних частот , включенного на выходе выпр мител  11, выдел етс  средн   составл юща  (интеграл от пр моугольных импульсов) из указанного выходного сигнала по следующему алгоритму

-К.К,-К

Ьх

еь х

-- -К,.К,,.К„.(-Г) I

вых

(5)

это вьфаС учетом зависимости (4) жение имеет следующий вид:

Y:,-KvK,vK,,Ie,,,,-K,.K,,(K,-H,,,/

(6)

Таким образом, в выражении (3) составл ющие сигнала имеют следующие зависимости

Y ос,

-K-,-K,yK,,-Ijji ;

V - V OC.KS «

K,-K,,(K,-I j,j,

Во всем диапазоне изменени  выходного-сигнала (О 1 5|,|х IMOKC) на выходе посто нно действующей линейной отрицательной обратной св зи формируетс  сигнал, равный

ос

К, I

ВЫ1С

(8)

При одновременной подаче сигналов отрицательной и положительной обратной св зи на сумматор 6 на его выходе происходит формирование сигнала YOC обратной св зи по следук цему алгоритму

ос f (ос ) (, (Y

+ У ос.кв

).

ОС

(9)

0

5

5

С учетом зависимостей (6), (7) и (8) выражение (9) примет вид

ос бкж К 7 К,,-К,21 + К,-К„-К,(К,.1вигЛ- (10)

Если в этом выражении выполн етс  условие, при котором 1, то на выходе сумматора получим

Y, -К Kg К,К,,,(К,1внг) (Ч)

Выход сумматора св зан с обмотками обратной св зи преобразовател  5, формирукщего компенсационный сигнал.

Поэтому в соответствии с выражением (11) выходной сигнал преобразовател  5 обратной св зи равен

,) 02)

Фо

KjKt

К

11 П (KT Ignx/

30

в свою очередь выходной информативный сигнал f преобразовател  2 равен

Ф К,

К.- дР

(13)

В результате работы устройства на принципе компенсац 1и магнитных потоков информативный сигнал Ф, практически уравновешиваетс  сигналом фд обратной св зи, Тде, Поэтому на участке изменени  выходного сигнала от I

до . формируетс 

вых дующему алгоритму:

н выходной сигнал расходомера 1о,,после

50

55

45

I : (KjJLiip(.j)

ь,х к, , К,,К,,

Следовательно, устройство в диапазоне от нул  до начального значени  IH имеет пропорциональную зависимость выходного сигнала от перепада давлени  в соответствии с выражением (2), что обеспечивает на этом участке 100%-ный коэффициент передачи отри- цательной обратной св зи, котора  гарантирует стабильность выходного сигнала устройства в целом и возможность проверки и настройки его нул  с высокой точностью в процессе эксплуатации .

На участке от 1„ до 1 согласно выражению (14) характер изменени  выходного сигнала имеет уже корне- извлекающую зависимость от перепада давлени , котора  требуетс  дл  рас ходомера переменного перепада давлени  в комплекте с сужающим устройством , чтобы обеспечить линейньш по . расходу вьгходной сигнал. ,

В диапазоне малых сигналов устройство работает как дифманометр с 100%-ной отрицательной обратной св зью . Благодар  этому обеспечиваетс  высока  стабильность, а также врзмож- ность проверки и корректировки нулевого значени  выходного сигнала р.ас-. ходомера. При увеличении измер емого перепада давлени  на выходе усилительного устройства по вл етс  элек- трический сигнал, рревышающий начальное значение опорного сигнала, поданного на пороговое устройство 9 от источника 10 опорного напр жени . При этом пороговое устройство срабатыва- ет и включает канал нелинейной положительной обратной св зи, который при совместной работе с каналом отрицательной обратной св зи реализует корнеизвлекающую функцию устрой- ства, что обеспечивает пропорциональность выходного электрического сигнала измер емому расходу.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Дифманометрический расходомер с выходным сигналом посто нного тока, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь разности давлений в перемещение, преобразователь перемещени  в магнитный поток, блок сравнени  и усилитель, рричем второй вход блока сравнени  соединен с выходом преобразовател  обратной св зи, отличающий- с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  расхода, в него введены источник опорного напр жени  пороговое устройство, сумматор, фильтр нижних частот, вьшр митель, широтно-импульсный модул тор и преобразователь ток - напр жение, вход которого соединен с выходом усилител , выход соединен с первьй входом сумматора и входом вьшр мител  непосредственно, а с управл ющими вхдами выпр мител  - через щиротно-им- пульсный модул тор и пороговое устройство соответственно, выход вьтр - мител  через фильтр нижних частот и сумматор соединен с преобразователем обратной св зи, второй вход порогового устройства соединен с выходом источника опорного напр жени .