SU773436A1 - Электромагнитный расходомер - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к- средствам измерени  расхода жидкостей и может быть использовано при построении цифровых расходомеров.

Известны автокомпенсационные элек-5 тромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых дл  уравновешивани  синфазной и квадратурной составл ющих выходных сигналов преобразователей расхода используютс  статичес- 10 кие и динамические регулирующие устройства 1 .

Недостаток этих расходомеров заключаетс  в сложности реализации и необходимости выполнени  дополнитель-|5 ного преобразовани  дл  получени  частотного выходного сигнала.

Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие последовательно включенные источник переменного 20 тока, первичный электромагнитный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбунщени  и двум  электродами, усилитель напр жени  переменного тока, фазовый де- 25 тектор, вход управлени  которого через формирователь соединен с выходом источника питани , интегрирующий преобразователь напр жени  в частоту, дополнительный фазовый детектор, фа- 30

зосдвигающее устройство, управл ющее двухполюсным переключателем, накопительный элемент и фильтр, причем выход формировател  соединен с входом управлени  двухполюсного переключател  и - через фазосдвигающее устройство - с входом управлени  дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилител , а выход - ко входу интегрирующего преобразовател  напр жени  в частоту , второй вход которого через фильтр и один из контактов переключател  соединен с накопительным элементом , который через второй контакт переключател  соединен с выходом основного фазового детектора 2 .

Недостатками этих расходомеров  вл ютс  невысока  точность и мала  помехоустойчивость, вследствие преобразовани  аналоговых сигналов.

С целью повышени  точности и помехоустойчивости , электромагнитный расходомер, содержащий последовательно соединенные источник переменного тока и первичный преобразователь расхода с настроенной на частоту источника Обмоткой возбуждени  и двум  электродами, и фазосдвигаютдее устройство , вход которого соединен с источНИКОМ переменного тока, снабжен генератором импульсов, дискретным делителем частоты, формирователем разности фаз, цифровым делителем импульсных сигналов, двум  формировател ми пр моугольных импульсов, вход первого из которых соединен с выходом перви наго ПЕ)еобразовател  расхода, вход второго - с выходом фазосдвигающего устройства, а выходы формировател  пр моугольных импульсов соединены с входами формировател  разности Лаз, а также двум  схемами совпадени , причем первый вход первой из них соединен с выходом генератора, ёторой ее вход - с выходом формировател  разности фаз, первый вход второй схемы совпадени  через дискретный делитель частоты также соединен с выходом генератора, второй ее вход соединен с выходом первого формировател  пр моугольных импульсов, а выходы обеих схем совпадени  соединены со входами цифрового делител  импульсных сигналов.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электромагнитного расходомера .

Расходомер содержит источник 1 переменного тока, первичный электромагнитный преобразователь 2, содержащий подстроечный конденсатор 2-1, обмотк 2-2 возбуждени , злектроды 2-3 и 2-4, фазосдвигающее устройство 3, фо мирователи 4 и 5 пр моугольных импул сов, формирователь б разности Лаз, генератор 7 импульсов, схемы 8 и 9 совпадени , дискретный делитель 10 частоты и цифровой делитель 11 импульсных сигналов.

Расходомер работает следующим Образом.

По обмотке 2-2 первичного преобразовател , настроенной конденсатором 2-1 в резонанс с частотой f источника 1 тока, протекает переменный ток 3 , создающий магнитное поле в зазоре между электродами 2-3 и 2-4. При движении жидкости на этих электродах находитс  ЭЛС Е, , пропорциональна  скорости (а следовательно, расходу Q) жидкости. Одновременно С ЭЛС ЕТ, на электродах наводитс  квадратурна  (сдвинута  на 90 по фазе относительно Е) ЭДС Eij,, независ ща  от скорости движени  жидкости и вызванна  нгшичием несимметрии в расположении электродов, искажением магнитного пол  и т.п. Таким образом на выходе преобразовател  2 напр жение U представл ет собой векторную сумму двух составл кн их

il - Ё, Ег.(1)

(2)

К О а, (3)

К 3 f,

где к - конструктивный параметр преобразовател  ,

;Исход  из выражений (1),(2) и (3)

ЭДС Е, и ЕП можно представить в виде Е., и « ,(4)

EI - и - COS-P,(5)

где - угол между векторами U и Б .

Реша  совместно выражени  (2),(3) и (4) и (5), получаем

Q - К„ tg4 ,(6)

где К. - масштабный коэффициент.

Таким образом определение значеQ ни  расхода сводитс  к измерению величины угла f между суммарным напр жением и и квадратурной ЭДС Ё.

Измерение угла производитс  следующим образом.

Напр жение О формируетс  в пр моугольные импульсы длительностью Т/2 (т - период колебаний источника 1 тока ) формирователем 3 и подаетс  на один вход формировател  6 разности фаз, на второй вход которого подаютс  пр моугольные импульсы с формировател  4, фаза которых совпадает (достигаетс  при настройке) с фазой квадратурной ЭДС. Эти импульсы формируютс  формирователем 4, подключенным к фазосдвигающему устройству 3, которое в свою очередь подключено к источнику 1 тока.

Формирователь 6 разности фаз формирует на выходе импульс длительносQ тью t , котора  пропорциональна разности времени поступлени  на ее вход импульсов с формирователей 4 и 5.При этом величина длительности импульса t определ етс  выражением

,(7)

где U) 2iC - углова  частота колебаний источника переменного тока.

Импульсы с выходов формирователей 0 5 и 6 поступают на первые входы схем 8 и 9 совпадени ,соответственно импульсы с генератора 7 непосредственно поступают на второй вход схемы совпадени  8, а на второй вход схемы 45 совпадени  9 поступают импульсы с

выхода дискретного делител  10 частоты , подключенного к генератору 7. При этом в течение каждого периода на выходах схем 8 и 9 фиксируютс  ел соотве.тственно следующие числа импульсов

(8)

fp t

N,

fe- I

(9)

5 где fp - частота следовани  импульсов генератора 7 i Kg- коэффициент делени  делител  10..

Импульсы N и Mij поступают на входы цифрового делител  11 импульсных сигналов , который выполн ет операцию делени  чисел N и H,j

NI

2Кау (10)

N

Использу  выражение (7) и учитыва ,

что Т можно число N представить в виде

«л Оф J) ц

4UT - SljV-- a --S - 11)

U)

из выражени  (11) определ етс  искомый угол 9

Ч - ,

(12)

по которому определ етс  величина измеренного расхода Q

.. N.U:

(13) ка

Крутизну статической характеристики расходомера можно варьировать изменением коэффициента Kg делител  10. Как видно из выражени  (13) , на точность измерени  расхода не вли ют такие дестабилизирующие факторы, как нестабильности частот и амплитуд источника 1 переменного тока и генератора 7 импульсов, кроме того, выполнение операции делени  по формуле (10) исключает вли ние нестабильностей , свойственных аналоговым делител м . В св зи с указанными особенност ми , применение предлагаемых расходомеров позвол ет существенно увеличить точность и помехозащищенность измерени  и упростить процесс настройки расходомеров, так как весь процесс настройки сводитс  к установке фазы напр жени  с фазосдвигающего устройства 3 на совпадение с фазой квадратурной ЭДС. Калибровка показаний расходомера осуществл етс  изменением величины Kg,

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР

5 № 470702, кл.С 01 F 1/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР , № 605093, кл.С 01 F 1/0,0, 1975 (про40 тотйп) .