SU808852A1 - Электромагнитный расходомер - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерению расхода электропровод щих сред бесконтактным способом.

Известны электромагнитные расходомеры , содержащие индуктор пульсирующего пол  и приемный индуктор с одной группой катушек 111.

Известны также измерители скорости жидкого металла, содержащие намагничивающий индуктор пульсирующего магнитного пол  и приемный индуктор с двум  группами катушек, одна из которых устанавливаетс  в максимуме пол  возбуждени , друга  - в местах нулевого значени  этого пол  L2J. Катушки, устанавливаемые в максимумах пол  возбуждени , подключаютс  к схеме компенсации.трансформаторной помехи, далее к измерительному усилителю вихревого сигнала и схеме отношений. Катушки в местах нулевого значени  пол  подключаютс  к измерительному усилителю скоростного сигнала и далее к схеме отношений. О величине расхода суд т по отношению скоростного и вихревого сигнала.

Недостатком известных измерителей  вл етс  требование полной идентич- ности как электрических параметров обеих групп катушек (количество

витков, их размер и т,д.), так и их магнитных цепей. Практически эти услови  невыполнимы, в св зи с чем известные измерители требуют индивидуальной градуировки, причем, поскольку парс1метры магнитных целей завис т от величины зазора, то и градуировка должна вестись дл  конкретного зазора. Изменение же

0 зазора при переустановках датчика с градуировочного стенда на рабочий , либо при изменени х температуры приведет к дополнительной погрешности измерений.

5

Второй недостаток известных измерителей св зан с требованием,идентичности двух трактов усилени  и обработки сигнала - вихревого и скоростного. Их неидентичность и не0 идентичное изменение при, прогреве прибора приводит также к дополнительной погрешности измерений.

Кроме того, дополнительна  погрешность измерений может быть выз5 вана возможными изменени ми сигнала в катушке, расположенной в точке максимума пол  (например, из-за нагрева датчика) или сигнала компенсации . Проконтролировать и устранить эти изменени  в известных измерите0

л х можно только в случае опорожнени  канала измерител , что во многи реальных установках недопустимо/

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что у электромагнитного расходомера , содержащего индуктор пульсирующего магнитного пол , источник питани ,индикаторную катушку и измерительную схему, содержащую блок компенсации, соедин емый с индикаторной катушкой, индикаторна  катушка установлена на индукторе на рассто нии от -g- до д- полюсного делени  индуктора от точки с нулевым значением магнитного пол , а в измерителную схему введены фазовращатель, фазовый детектор, переключатель -и квЕ1Дратурный блок, причем один вход фазового детектора соединен непосредственно с блоком компенсации, а переключатель соедин ет фазовращатель , подключенный к источнику питани , со вторым входом фазового детектора непосредственно или через квадратурный блок.

На чертеже изображена схема расг ходомера.

Электромагнитный расходомер содержит индуктор 1, который имеет синусоидально распределенную обмотку 2, получающую питание от источника 3 .(индуктор может быть цилиндрическим . плосколиЕ1ейным и в этом случае обычно примен ютс  два индуктора, устанавливаемые один напротив другого). Провод ща  среда 4 расположена в зазоре индуктора 1. Индукторна  катушка 5 расположена на индукторе на рассто нии /4 - (где f - полюсное деление индуктора)от точки с нулевым значением индукции и подключена к блоку 6 компенсации. Вход опорного напр жени  блрка б компенсадии соединен с источником 3 питан а выход блока б компенсации соединен с входом фазового детектора 7, подключенного к выходному прибору 8. Вход опорного напр жени  фазового детектора 7 соединен с источником 3 питани  через фазовращатель 9, переключатель 10 и квадратур ный блок 11.

Расходомер работает следующим образом .

При включении расходомера в зазоре индуктора (имеетс  в виду зазор в цилиндрическом индукторе, либо зазор между двум  плоско-линейными индукторами.) возникает пульсирующее магнитное поле,  вл ющеес  суперпозицией двух встречно-бегущих с одинаковой скоростью полей распределение индукции, и В показано над индуктором 1).. В индикаторной катушке 5, расположенной на рассто нии Д-/в (далее дл  определенности рассматриваетс  рассто ние t/6),встречно-бегу|щие компоненты суммируютс  под углом ( у --f %) ,т.е. наведенна  в ней ЭДС равна 1/2 от ЭДС, котора  была бы наведена в той же катушке, если бы она была размещена в точке максимума индукции (на рассто нии V2 от места с нулевым значением индукции ). Установкой переключател  10 в положение 1, опорное напр жение на фазовый детектор 7 подаетс  от источника 3 питани  через фазовращател 9, мину  квадратурный блок 11. Регулировкой фазовращател  9 опорное напр жение на фазовом детекторе7 настраиваетс  в квадратуру с пр мой ЭДС, наведенной в индикаторной катушке 5, о чем можно судить по нулевому показанию выходного прибора . 8. Установкой переключател  10 в положение 11 в цепь опорного напр жени  фазового детектора 7 вводитс  квадратурный блок 11, который разворачивает фазу опорного напр жени  на 90°, т.е. опорное напр жение становитс  синфазным с наведенной пр мой ЭДС в индикаторной катушке 5, в результате чего выходной прибор 8 зафиксирует максимальный сигнал . Регулировкой блока б компенсации проводитс  полна  компенсаци  пр мой ЭДС, наведенной в катушке 5 первичным магнитным полем, в результате чего выходной прибор 8 вновь зафиксирует нуль.

При введении в зазор провод щей среды 4 и включении переключател  10 в положение 1 выходной прибор 8 зафиксирует величину, пропорциональную ЭДС, наведенной в индикаторной катушке 5 вторичным магнитным полем (поскольку эта ЭДС находитс  в квадратуре к пр мой ЭДС от первичного магнитного пол ). При этом необхо- димо иметь в виду, что вторичное магнитное поле, как и первичное,  вл етс  суперпозицией вторичных магнитных полей встречно-бегущих компонентов , т.е. суммирование этих компонент происходит под тем же углом , что и у первичных полей, т.е. в данном случае в место расположени  индикаторной катушки под углом ( Vi- %) и, следовательно, сигнал на выходе фазового детектора 7 будет пропорционален амплитуде одной бегущей компоненты вторичного пол . Если при наличии в зазоре электропровод щей среды переключатель 10 установлен в положение 11, выходной прибор 8 покажет нулевое значение, поскольку по вивша с  в индикаторной катушке 5 ЭДС от вторичного пол  находитс  в квадратуре к опорному напр жению разового детектора 7 из-за введени  в данном положении переключател  в цепь опорного напр жени  квадратурного блока 11.

Если же провод ща  среда 4 начинает двигатьс , то величина одной

из компонент бегущего магнитного пол  будет увеличиватьс (той, котора  движетс  навстречу провод щей среды), а у другой - уменьшатьс  (той, у которой напр жение движени  совпадает с направлением движени  среды) . В итоге, на выходном приборе 8 по витс  сигнал, пропорциональный скорости движени  среды 4. В случае, когда скорость движени  среды будет равна скорости движени , совпадающей с ней по направлению бегущей компоненты пол , то этой компоненты вторичное магнитное поле равно нулю, а у другой компоненты будет равно удвоенной величине. В этом случае сигнал на выходе фазового , детектора, пропорциональный ЭДС; наведенной в индикаторной катушке вторичным магнитным полем, будет пропорционален .вег sin(%-) 1,732 Ват. БЕГ. и соответствует скорости движени  среды 2Cf(T.e. скорости движени ) бегущей компоненты магнитного пол ;, где t - полюсное деление индуктора, f - частота тока питани . Сигнал же, пропорциональный BBT.бЕг. известен по показанию вторичного прибора в положении 1 переключа тел  10.

Итак, в положении 1 переключател  10 осуществл етс  градуирование расходомера , т.е. определение величины сигнала, соответствующего скорости движени  среды, равной ; в положении 11 - измерение расхода по показани м вторичного прибора В.

Из описанного принципа  сно, что проверку градуировки можно проводить как при неподвижной так и движущейс  среде, а контроль нул  (т.е. устранение возможных уходов из-за . нагрева индуктора или блока компенсации ) можно осуществл ть как при отсутствии, так и при наличии неподвижной провод щей среды в зазоре индуктора.

Размещение индикаторной катушки на рассто нии /4 от точки с нулевой индукцией магнитного пол  целесообразно примен ть при больших расходах. В этом случае реализуетс  условие примерного равенства калибровочного сигнгша и сигнала расхода

Размещение индикаторной катушки на рассто нии /6 от точки с нулевым значением индукции целесообразно примен ть при средних расходах, которае чаще всего встречаютс  на практике (при этом соотношение калиброп вочного сигнгша и сигнала расхода равно. 1:1,732 , а на рассто нии /8 от точки с нулевым значением индукции целесообразно примен ть при малых расходах (при этом соотношение сигналов соответственно 1:2,52).

Размещение индикаторной катушки на рассто нии более I- /4 от точки с нулевым значением индукции приводит к снижению точности, поскольку калибровочный сигнал становитс  больше -сигнала расхода. Применение рассто ний менее /8 практически невозможно реализовать из-за конечных размеров обмотки и зуба индуктора. Кроме того, калибровочный сигнал становитс  настолько малым, что на точность работы прибора начинают вли ть аппаратурные эффекты.

Claims (2)

1.Патент Великобритании, № 977911, кл. G 1 N, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР . 286266, кл. G 01 F 1/58, 1969

.(прототип)

во