SU556329A1

SU556329A1 - Heat flow meter

Info

Publication number: SU556329A1
Application number: SU2166612A
Authority: SU
Inventors: Валерий Алексеевич Должиков; Геннадий Александрович Соколов; Дмитрий Вениаминович Беляев; Петр Авенирович Обновленский
Original assignee: Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета
Priority date: 1975-08-15
Filing date: 1975-08-15
Publication date: 1977-04-30

Description

1one

Изобретение относитс к приборостроению п иредиазначено дл измерени расходов жидкостн и газов.The invention relates to instrumentation and is intended to measure the flow of liquids and gases.

Известны тенловые расходомеры, содержащие термочувствительные элементы, работающие в нестационарном режнме, источннки иитани н измерительную схему. В этих расходомерах при циклической работе термочувствительного элемента измер ютс параметры его импульсной (переходной) характернстикн: величина амплитуды выходного сигнала илн врем перехода термочувствительного элемента из одного температурного состо ни в другое , но которым суд т о расходе 1, 2.Known tenl flowmeters containing temperature-sensitive elements operating in non-stationary mode, sources of titanium and measuring circuit. In these flow meters, when cycling a thermosensitive element, the parameters of its pulsed (transient) characteristic are measured: the amplitude of the output signal or the time of transition of the thermosensitive element from one temperature state to another, but judged by the flow rate 1, 2.

Из известных устройств наиболее близким ио технической сущности к изобретению вл етс датчнк теплового преобразовател , состо щий из двух параллельных цепей с самосто тельпыми источниками нитани и подключеииых носледовательио с терморезнсторами обмоток пол ризованного реле и общей нзмерительной схемы .3.Of the known devices, the closest to the technical essence of the invention is a thermal converter datacom consisting of two parallel circuits with self-contained sources of filament and connections with thermal resistors of the windings of a polarized relay and a common measuring circuit.

Однако это устройство обладает узким диапазоном измерени и ограничено ио быстродействию .However, this device has a narrow measurement range and is limited in speed.

Цель изобретени - расширение диаиазоиа измерени и повышение быстродействи .The purpose of the invention is to expand the diaazoic measurement and increase the speed.

Это достигаетс тем, что измерительна схема выполнена в виде последовательно включенных усилител , логарифмирующего устройства , блока сравнени н усилител -ограничител , иа выход которого подключены две параллельные ветви, в одной из .которых включено первое дифференцирующее устройство, а во второй - последовательно соединенные блок сравнени , нуль-орган, устройство управлени и измерительный прибор к выходу первого дифференцирующего устройства нодключена ветвь, состо ща из последовательно соединеииых второго днфференцирующего устройства , блока установки нул , второго нульоргана и формировател импульсов, причем выход формировател импульсов нодключенк одному из входов устройства управлени .This is achieved by the fact that the measuring circuit is designed as a series-connected amplifier, a logarithm, a comparison unit and an amplifier-limiting device, and the output of which is connected to two parallel branches, in one of which the first differentiating device is connected, and , the null organ, the control unit, and the measuring device to the output of the first differentiating device are connected to a branch consisting of the series of the second differentiating a device installation unit zero, and the second nulorgana pulse shaper, the output of the pulse shaper nodklyuchenk one control apparatus input.

LTLT

На чертеже .представлена схема описываемого расходомера.On the drawing. The scheme of the described flow meter is presented.

Она состоит из термочувствительного элемента 1, носледовательно соединенного с усилителем 2, логарифмирующим блоком 3, блока 4 сравнени н усилител -ограничител 5. Схема включает в себ блок 6 сравиени , нуль-орган 7 и устройство 8 управлени , соединенные последовательно с усилителем-ограиичителем 5. Дифференцирующие блоки 9 и 10 также соединены с усилителем-ограничителем 5 последовательно. Нуль-орган 11 и формирователь 12 имнульсов через блок 13 установки нул соединены иоследовательно с днфференцирующим блоком 10. Измерительный приборIt consists of a temperature-sensitive element 1, which is successively connected to an amplifier 2, a logarithm unit 3, a comparison unit 4 and an amplifier-limiter 5. The circuit includes a comparison unit 6, a zero-body 7 and a control unit 8 connected in series with the amplifier-restriction 5 The differentiating units 9 and 10 are also connected to the limiting amplifier 5 in series. The zero-organ 11 and the shaper 12 of the pulses through the block 13 installation zero are connected and consistently with the differentiating unit 10. The measuring device

14 блоком 8 управлени подключаетс к дифференцирующему блоку 9.14 by control unit 8 is connected to differentiating unit 9.

Расходомер работает следующим образом.The flow meter works as follows.

При включении нагревател температура термочувствительного элемента 1 повыщаетс до определенного значени (верхний сигнал устанавливаетс в зависимости от выбранного диапазона измерени ) и сигнал с него поступает на вход усилител 2. Усиленный сигнал подаетс в логарифмирующий блок 3, где выдел етс логарифмическа функци сигнала, т. е. реализуетс выражениеWhen the heater is turned on, the temperature of the temperature-sensitive element 1 rises to a certain value (the upper signal is set depending on the selected measurement range) and the signal from it is fed to the input of amplifier 2. The amplified signal is fed to the logarithm unit 3, where the logarithmic function of the signal is selected, i.e. expression is implemented

In® /и-с + f{x,y,z),In® / i-с + f {x, y, z),

где в -темиература термочувствптельного where is thermosensitive thermodynamics

элемента; т - врем ; f(x, у, z) - функци координат;an item; t is time; f (x, y, z) is a coordinate function;

т - темп регул рного режпма.t is the rate of regular direction.

Далее сигнал поступает в блок 4, где сравниваетс с опорным напр жением 17, и в усилитель-ограничитель 5, предназначенный дл расщирени анализируемой области логарифмической функции сигнала. По достижении сигналом с термочувствительного элемента 1 заданного уровн , который устанавливаетс в элементе 6 сравнени нодачей опорного напр жени (например, -6в) срабатывает нуль-орган 7 и при этом выходным сигналом нульоргана 7 через устройство управлени отключаетс нагреватель и происходит охлаждение термочувствительного элемента.The signal then goes to block 4, where it is compared with reference voltage 17, and to limiter 5, designed to expand the analyzed area of the logarithmic function of the signal. When the signal from the temperature-sensitive element 1 reaches a predetermined level, which is set in the comparison element 6 by applying a reference voltage (for example, -6V), the null organ 7 is triggered, and the output of the null organ 7 turns off the heater through the control unit and the thermal element is cooled.

Дл измерени режима охлаждени прологарифмированный сигнал термочувствительного элемента 1 поступает в два последовательно соединенных дифференцирующих блока 9 и 10. Дифференцирующий блок 9, выполн юdlnQ щии операцию -г- - т, определ етTo measure the cooling mode, the prologized signal of the temperature-sensitive element 1 is fed to two series-connected differentiating units 9 and 10. The differentiating unit 9, performed with ddnnQ, and the operation -g- -t, determines

д-сds

темп регул рного режима охлаждени термочувствительного элемента, функционально св занный с расходом. Темп регул рного режима (т) вл етс функцией теплофизических свойств потока формы термочувствительность элемента, а также коэффициента теплообмена между термочувствительным элементом и средой и в регул рной стадии остаетс величиной посто нной дл данных условий.the rate of regular cooling of the temperature sensitive element, functionally related to flow. The rate of the regular mode (t) is a function of the thermophysical properties of the flow form. The thermal sensitivity of the element, as well as the coefficient of heat transfer between the temperature-sensitive element and the medium, and in the regular stage remains constant for these conditions.

При посто нных теплофизических свойствах среды и формы термочувствительного элемента темп (т) зависит только от коэффициента теплообмена. В свою очередь, с изменением расхода среды существенно мен етс коэффициент теплообмена, а значит измен етс и темп (т) теплового регул рного режима. При наступлении регул рного режима охлаждени термочувствительного элемента напр жение на выходе блока 9 будет посто нной во времени величиной.With constant thermophysical properties of the medium and the shape of the temperature-sensitive element, the rate (t) depends only on the heat transfer coefficient. In turn, with a change in the flow rate of the medium, the heat transfer coefficient changes significantly, and hence the rate (t) of the thermal regular regime also changes. At the onset of the regular cooling mode of the temperature-sensitive element, the voltage at the output of the block 9 will be constant in time.

Дифференцирующий блок 10 предназначен дл определени момента наступлени регул рного режима охлаждени термочувствительного элемента, при наступлении которого сигнал на выходе блока 10 равен нулю Differentiating unit 10 is designed to determine the instant of occurrence of the regular cooling mode of the temperature-sensitive element, at the occurrence of which the signal at the output of unit 10 is zero

п т, n t,

-- и, При уменьщении сигнала до о./- and, When reducing the signal to about. /

величины, меньщей заданной в блоке 13 установки нул , срабатывает нуль-орган 11. Подача небольпюго заданного отрицательного смещени с блока 13 на вход нуль-органа 11 предотвращает ложное срабатывание, вызываемое дрейфом нул дифференцирующего блока 10. Выходной сигнал нуль-органа 11 расщир етс во времени формирователем импульсов и через устройство 8 управлени подключает к выходу дифференцирующего блока 9 прибор 14, измер ющий расход (цифровой вольтметр), и включает нагреватель. Температура термочувствительного элемента вновь повьпиаетс до заданного уровн , и процесс измерени повтор етс .the magnitude smaller than the one specified in the zero setting block 13, the zero-body 11 triggers. Delivering a small specified negative offset from the block 13 to the zero-body input 11 prevents the false trigger caused by the drift zero of the differentiating block 10. The output of the zero-body 11 is stretched into the pulse driver, and through the control device 8, connects the device 14, measuring the flow (digital voltmeter), to the output of the differentiating unit 9, and turns on the heater. The temperature of the temperature-sensitive element is re-set to a predetermined level, and the measurement process is repeated.

Таким образом, быстродействие повышаетс за счет того, что измерение ировод т сразу же по окончании иррегул рной стадии, т. е. с момента настунлени регул рного режима (производить измерение параметра термочувствительного элемента в иррегул рной стадии нельз из-за неоднозначной зависимости параметра от расхода, сказываетс вли ние начальных условий).Thus, the speed is increased due to the fact that the measurement is carried out immediately after the irregular stage, i.e. from the moment of setting the regular mode (it is impossible to measure the parameter of the thermosensitive element in the irregular stage because of the ambiguous dependence of the parameter on the flow the effect of the initial conditions).

Кроме того, .измерение производ т как при охлаждении, так и при нагревании термочувствительного элемента.In addition, the measurement is made both during cooling and when the temperature-sensitive element is heated.

Расширение диапазона измерени достигаетс тем, что нелинейность градуировочной характеристсики термочувствительного элемента не вли ет на величину темна регул рного режима .The extension of the measurement range is achieved by the fact that the nonlinearity of the calibration characteristic of the temperature-sensitive element does not affect the magnitude of the dark regular mode.

Указанный тепловой нестационарный расходомер может быть использован дл измерени расхода жидкостей и газов в быстропротекающих процессах химических и нефтехимических производств.This unsteady thermal flow meter can be used to measure the flow of liquids and gases in fast processes in the chemical and petrochemical industries.

Claims

1. Sat. Materials for the Tallinn meeting on electromagnetic flowmeters. Issue, 1, Tallinn, 1971.

2. Avt. St. Nos. 220543, Cl, G 01F 1/00, 1966.

3. Avt. St. No. 381900, cl. G 01F 1/68, 1971 (prototype).