SU1739202A1 - Устройство дл измерени расхода жидкости или газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к расходомет- рии и позвол ет повысить чувствительность и помехоустойчивость расходомеров жидкости или газа. Жидкость или газ подвод тс  к датчику расхода. Выходной сигнал датчика  вл етс  функцией перепада давлени  воз- никэющего в датчике. Полученный частотный сигнал преобразуетс  в цифровой код, который затем корректируетс  с учетом возможных погрешностей преобразовани  Результат измерени  высвечиваетс  на индикаторе. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкости или газа.

Известен расходомер, содержащий датчики давлени ,подключенные к системе обработки сигналов датчиков.

Недостатком известного устройства  вл етс  его конструктивна  сложность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вленному  вл етс  расходомер, содержащий сужающее устройство, сильфонный дифма- нометр с индуктивным датчиком и аналоговый вторичный преобразователь.

Недостатками известного устройства  вл ютс  низкие чувствительность и помехоустойчивость , обусловленные прот женностью соединительного тракта и одноканальной схемой преобразовани .

Цель изобретени  - повышение чувствительности и помехоустойчивости.

На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  измерени  расхода жидкости или газа.

Устройство содержит индуктивный датчик 1 расхода в сборэ, отверсти  2 и 3, образующие сужающее устройство, штуцеры 4 и 5, корпус 6, дренажные отверсти  7, 8, 39, 40, сильфонные упругие элементы 9 и 10, высокопровод щие немагнитные экраны 11 и 12, индуктивные чувствительные элементы 13 и 14 (резонаторы С типа), диэлектрическую плату 15, автогенераторы 16 и 17, перемычки 18, крышку 19 корпуса датчика, перегородки 20 и 21.

Элементы 22-38 совместно с автогенераторами 16 и 17 образуют электросхему устройства, в которую вход т суммирующие счетчики 22, 23, 25, генератор 24 импульсов; элемент ИЛИ 17. вычитающий счетчик 28; задатчик кода 29; одновибраторы 30. 31, 33; регистр 32; посто нное запоминающее устройство 34 (ПЗУ); выходные информационные шины 35; дешифратор 36; индикатор 37; элемент 38 задержки.

Контролируемый поток жидкости или газа, проход  отверсти  2 и 3 создает перепады давлени  Д Pi Pi - Ро и Д Р2 Р2 - Ро. действующие на стенки элементов 9 и 10

СО

с

XI

со ю

N3 О

кэ

соответственно (здесь Ро - опорное или атмосферное давление), Выходные частоты f i и f2  вл ютс  функци ми величин A Pi и Д Р2 соответственно.

Разность перепадов А Р Л PI -A P2 ш Pi - Р2 однозначно зависит от массового расхода жидкости. Дл  несжимаемой жидкости имеет место следующа  формула:

G a S3 V2p(Pi-P2). 0)

где Зз - площадь отверсти  3; р - плотность жидкости.

(2)

&

где ju - коэффициент сужени  потока;

О2

$2 - площадь отверсти  2;

Ј- коэффициент, учитывающий потери на трение.

Соответствующим выбором $2 и Зз можно обеспечить измерение как достаточно малых расходов (от 0,1 г/с и выше), так и достаточно больших (до 1 к г/с).

Например, при чувствительности датчика к перепаду давлени  от 1 Па и выше при 32 1,2 см2, Зз 0,2 м2 возможно измерение расхода жидкости от 0,95 г/с и выше. Высока  чувствительность датчика к перепаду давлений обеспечиваетс  за счет сильного воздействи  высокопровод щих немагнитных экранов 11 и 12 на эквивалентные индуктивности плоских спиралей 13 и 14 и за счет малой жесткости сильфонов 9 и 10. Идентична  конструкци  первого и второго каналов датчика 1  вл етс  условием эффективной компенсации вли ни  дестабилизирующих факторов на результат измерени  при совместной обработке частотных сигналов fi и f2 датчика.

Преобразование частот f i и f2 в пр мой цифровой код расхода жидкости или газа осуществл етс  с помощью элементов 22- 37 устройстваДсм. фиг.1). Временна  диаграмма работы устройства приведена на фиг,2. Частотные сигналы fi и f2 датчика 1 преобразуютс  в коды NI и№ соответственно с помощью счетчиков 22 и 23, осуществл ющие преобразование расхода жидкости или газа в частотные сигналы f i и f2, завис щие от перепадов давлений в проточном канале переменного сечени , образованном отверсти ми 2 и 3. Жидкость или газ подвод тс  и отвод тс  к датчику 1 с помощью штуцеров 4 и 5, выполненных на корпусе б датчика. Давление Pi через отверстие 8 воздействует на сильфок 10. Внутренн   полость датчика 1 сообщаетс  с атмосферой через отверсти  39 и 40. За0

5

глушки 11 и 12 воздействуют на эквивалентную индуктивность плоскоспиральных ин- дуктивных элементов 13 и 14 соответственно. Элементы 13 и 14 размещены на диэлектрической пластине 15 и соединены перемычками 18 с автогенераторами 16 и 17, расположенными на противоположной стороне пластины 15. Пластина 15 защемлена между корпусом 6 и крышкой 19 датчика, причем элементы 13, 16 и 14, 17 разделены попарно экранирующими перегородками 20 и 21. Выходные частоты fi и f2  вл ютс  функци ми перепадов давлени , действующих на стенки сильфонов 3 и 4

Јo-s.

впiЈi к

)ьс, -кь.е

«ер Г

(ci«е0

., ЬРг и«

К

(«i ,

где Сщ,Сн2- начальные значени  емкостей ВЧ-резонатороВ) образованных элементами 13 и 14 соответственно;

Si, 32 - площади проводников, образующих элементы 13 и 14;

LCI. Lc2 - собственные индуктивности элементов 13 и 14;

KL - коэффициент вли ни  экранов 11 и 12 на элементы 13 и 14, соответственно;

Ki 6-8 - коэффициент показател  степени;

Во. Go начальные значени  зазоров между элементами-11 и 13,12 и 14;

Кж - коэффициент жесткости сильфонов 9 и 10.

(5)

- т

5

0

22(6)

fon - частота следовани  импульсов на выходе генератора 24;

К- коэффициент усреднени  импульсоз fon в счетчике 25 интервала счета Ui;

m - число переполнений счетчиков 22 и 23 за интервал счета 1;

п - число двоичных разр дов счетчиков 22 и 23.

Коды NI и N2 подаютс  на входы цифрового компаратора 26, а результат сравнени  этих кодов выдаетс  на его выходах в виде сигнала Uz (код NJ равен коду N2) или сигна- 5 ла Уз (код NI больше кода Na). Выбор значений частот f i и f2 в датчике 1 и частоты fon обеспечено выполнение услови  при любых значени х расхода и одинаковое число переполнений счетчиков 22 и 23 за врем 

счета. Поэтому в конце интервала Ui всегда формируетс  сигнал Us 1 и с момента t2 (см. фиг.2) сигналом 1)4 с выхода элемента

27разрешаетс  досчет числа периодов частоты f2 в счетчике 28, который установлен в состо ние No по сигналу Us. Код No задаетс  с помощью задатчика 29. Сигнал Us формируетс  одновибратором 30 по заднему фронту интервала Ui, а по переднему фронту U, формируемому одновибратором 31, обеспечиваетс  очистка счетчиков 22 и 23 перед началом счета.

Досчет частоты fa в счетчиках 23 и 28 осуществл етс  до достижени  равенства кодов NI и№. При равенстве кодов на входах компаратора 26 формируетс  сигнал 1)2 1 (с момента ta на диаграмме фиг.2), а код NA, сформированный на выходах вычитающего счетчика 28 заноситс  в регистр 32 по переднему фронту Ue сигнала U2, формируемому одновибратором 33. С выходов регистра 32 код NA подаетс  на адресные входы ПЗУ 34 и сопровождаетс  сигналом Ug, разрешающим выборку информации из  чейки ПЗУ 34 с адресом NA. В ПЗУ 34 хран тс  двоично-дес тичные коды Мр расхода жидкости , соответствующие данному соотношению частот fi и h датчика. Коды Np с выходов ПЗУ 34 выдаютс  по шинам 35 на выход устройства и на входы дешифратора 36. Дешифратор 36 преобразует двоично- дес тичные коды Np в коды индикатора 37, в котором высвечиваетс  результат измерени . Через элемент 38 задержки по факту равенства кодов в счетчиках 22 и 23 осуществл етс  перезапуск устройства (сигналом Us). Значение кода предустановки счетчика

28выбирают по условию No NiMaKc - №мин. где NiMaKc - М2мин - предельное значение разности кодов NI и N2, формируемых на выходах счетчиков 22 и 23.

Число значений NK кода Np, индицируемых в индикаторе 37, определ етс  емкостью ПЗУ 34 и коэффициентом Кн нелинейности характеристики ВЧ датчика 1

-Ј

NH

где Na - число  чеек ПЗУ 34;

о

Кн коэффициент нелинейности

ОМИН

характеристики датчика;

Знаке, Змин-максимальный и минимальный коэффициенты преобразовани  пере

пада давлени  в изменение разности частот fi и f2.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  расхода жид- 5 кости или газа, содержащее сужающее устройство с подключенным к нему сильфонным дифманометром с индуктивным датчиком давлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительно0 сти и помехоустойчивости, в него введены первый и второй автогенераторы, подключенные к индуктивнрму датчику давлени , первый, второй и третий суммирующие счетчики , цифровой компаратор, первый, второй

   5 и третий одновибраторы, генератор импульсов , задатчик кода, элемент ИЛИ, элемент задержки, последовательно соединенные вычитающий счетчик, регистр, посто нное запоминающее устройство, дешифратор и

   0 индикатор, при этом выход первого автогенератора соединен со счетным входом пер- суммирующего счетчика, подключенного выходами к первой группе входов цифрового компаратора, выход вто5 рого автогенератора соединен со счетными входами вычитающего счетчика и второго суммирующего счетчика, подключенного выходами к второй группе входов цифрового компаратора, подключенного первым вы5 ходом к первому входу элемента ИЛИ и к входу разрешени  вычитающего счетчика, а вторым выходом через элемент задержки - к входу обнулени  третьего суммирующего счетчика и через первый одновибратор - к

   0 входу записи регистра, выход старшего разр да которого соединен с входом разрешени  выборки посто нного запоминающего устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному .входу третьего сум5 мирующего счетчика, соединенного выходом с входами разрешени  первого суммирующего счетчика и цифрового компаратора , с вторым входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу разреше0 ни  второго суммирующего счетчика, а также через второй одновибратор с входами обнулени  первого и второго суммирующих счетчиков, через третий одновибратор - с входом управлени  предварительной уста5 новкой вычитающего счетчика, и со своим входом разрешени , выходы задатчика кода подключены к входам предварительной установки а ычитающего счетчика.

   i f //