SU877330A1 - Электромагнитный расходомер с частотным выходом - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ

I

Изобретение относитс  к измерению расхода и количества жидкостей электл ромагнитным методом. Преимущественно око может примен тьс  дл  создани  цифровых электромагнитных расходомеров или аналого-цифровых преобразователей расхода.

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом с компенса1Ц1ОННОЙ схемой преобразовани  сигнала датчика в частоту. Они содержат два канала преобразовани , в каждом из которых имеютс  фазовые детекторы преобразователи напр жение-частота и частота-напр жение с соответствующими фильтрами Г1Д.

Однако, схемы таких расходомеров сложны. Они возбуждаютс  промышленной частотой, поэтому дл  возбуждени  требуетс  значительна  мощность. При промьшленной частоте имеетс  довольно значительна  трансформаторна  помеха, дл  подавлени  которой необходим дополнительный канал.

Известны электромагнитные расходомеры , в которых частота возбуждени  равна выходной частоте. При значительно меньшей частоте возбуждени , чем промьппленна , это дает существен Hbd выигрьш в потребл емой мощности. Трансформаторна  помеха при этом получаетс  ничтожной.Наиболее экономичным из таких расходомеров  вл етс  электромагнитный расходомер с

10 частотным выэсодом, содержащий датчик усилитель сигнала датчика, обмотку возбуждени  магнитного пол , под- . ключенный к ней генератор тока треугольной формы, к его входу подключенное устройство управлени  генера-. тором, резистор и два сравнивающих устройства, выходы которых подключены к входу устройства управлени  генератором 23.

20

Claims (2)

1. Основной недостаток известного расходомера - узкий диапазон расходов , в котором выходна  частота расходомера зависит от измер ет мого расхода и измерение производит с  с минимальной погрешностью. Так, если такой электромагнитный расходо мер рассчитан на некоторый минималь ный расход Q.. ,при измерении котор го погрешность измерени  не будет превьшать заданной величины, то отн шение максимального и минимального расходов , в диапазоне которых выходна  частота линейно зависит от расхода, обычно не превышает 3-4. При дальнейшем увеличении этого отн шени  возникает нелинейность характеристики fftbix (Q) а также начинает резко возрастать погрешность измерени . Это св зано с тем обсто тельством, что со значительньм ростом измер емого расхода существенно уменьшаетс  амплитуда индукции магнитного пол  и уменьшаетс  период. При этом резко возрастают погрешности из-за инерционност переключени  направлени  изменени  магнитного пол  и из-за действи  различных помех. Цель изобретени  - увеличение ли нейности и точности измерени  в широком диапазоне измер емых расходов Указанна  цель достигаетс  тем. что электромагнитный расходоме|) с ч тотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала датчика, обмотку возбуждени  магнитного пол , генератор тока треугольной формы, два сравнивающих устройства, устройство управлени  генератором и резистор, причем, датчик через усилитель сигнала датчика подключен ко входу .первого сравнивающего устройства, п вый конец обмотки возбуждени  магнитного пол  подсоединен к выходу генератора тока треугольной формы, второй ее конец подсоединен к перво му концу резистора и входу второго сравнивающего устройства, второй конец резистора подсоединен к общей точке расходомера, а выходы обоих сравнивающих устройств через устройство управлени  генератором подсоеди нены к управл ющему входу генератора треугольной формы, дополнительно снаб-жен двум  триггерами Шмитта, дополнительной схемой управлени , управл емым преобразователем частоты и управл емым источником опорного напр жени , причем входы обоих триггеров Шмитта подсоединены ко вто рому концу обмотки возбуждени , их 04 выходы подсоединены к входам дополнительной схемы управлени , выход которой подсоединен к управл ющим входам управл емого источника опорного напр жени  и управл емого преобразовател  частоты, выход управл ющего источника опорного напр жени  соединен с первым сравнивающим устройством , управл емый преобразователь частоты включен последовательно ме аду устройством управлени  генератором и выходом расходомера. На чертеже представлена структурна  схема расходомера. Предлагаемый расходомер состоит ИЗ датчика 1, электроды которого подключены к усилителю сигнала датчика 2, а выход последнего подключен ко входу первого сравнивающего устройства 3. Выход первого сравнивающего устройства 3 подведен к устройству 4 управлени  генератором, соединенному с генератором 5 .тока треугольной формы, к выходу которого подсоединено последовательное соединение обмотки 6 возбуждени  магнитного пол , составл ющий вместе с магнитопроводом 7 формирователь 8 магнитного пол , и резистора 9. К точке соединени  реэистора 9 и обмотки 6 подсоединены входы двух триггеров Шмитта 10 и П, выходы которых подключены к дополнительной схеме 12 управлени , а также вход второго сравнивающего устройства 13, выход которого подключен к устройству 4 управлени  генератором. Выход дополнительной схемы 12 управлени  подключен к управл ющим входам управл емого источника 14 опорного напр жени , выход которого подключен к первому сравнивающему устройству 3. и управл емого преобразовател  15 частоты, вход которого подсоединен к схеме 4 управлени  генератором, а выход  вл етс  выходом расходомера. Устройство работает следующим образом . В момент включени  ток на выходе енератора 5 тока треугольной формы начинает линейно возрастать со скоостью IQ const. Линейно растет акже ивдукци  магнитного пол  в акивной зоне датчика 1. Скорость ее зменени  В пропорциональна .скороси изменени  тока возбуждени  В где С const. На электродах атчика J, а также на выходе усилиел  2 сигнал тоже возрастает линейо . Сигнал на выходе усилител . 2 в измерительный полупериод описываетс  выражением е , где k коэффициент усилени  усилител  2, d - рассто ние между электродами, V - скорость потока жидкости. В момент достижени  сигналом е заданного опорного уровн  Е срабатывает первое сравнивающее устройство 3, воздействует на устройство 4 управлени  генератором , которое переключает направ ление изменени  тока в генераторе 5 тока треугольной формы. Ток на выход генератора начинает убывать. Убывает также напр жение Ug на резисторе 9 до тех пор, пока оно становитс  равным нулю. В момент равенства Ug 0 срабатьшает второе сравнивающее устройство 13, воздейству  на устройство 4.управлени  генератора, которое снова переключает направление изменеки  тока в генераторе 5 треугольной форйы. Снова начинаетс  измерительный полупериод. Продолжительность измерительного полупериода выражаетс  из равенства е Е следующим образом Е . - Напр жение на резисторе 9 в этот момент можно выразить следующим обра зом Ug Rlgt,, где R - сопротивление резистора. Вставив значение t в это выражение, получаем Un , ,,, У kd су Если абсолютное значение скорости изменени  тока возбуждени  в обоих полупериодах одинаковое, то продолжи тельность одного периода этого тока 2Е А будет Т 2t, . . fCTt- коэффициент преобразоват KOUI . - 1 V ни , при этом г -тгг- . . I М Пусть линейное преобразование рас хода, а тем самым, и скорости потока V в частоту f с минимальной погрешностью , производитс  в некотором диапазоне периодов TIYI;;,- . Это соответствует диапазону скоростей потока rviiw рли скорость потока V будет значительно расти,.то она превышит и, при неизменном А период Т станет меньще . Дл  сохранени  линейности показаний и сниж ни  погрешности измерени  при достижении Т Т. коэффициент А автоматически увеличиваетс  в п раз. При этом Т в п раз увеличиваетс  и остаетс  в оптимальном диапазоне. 0.6 Коэффициент А мен етс изменением опорного напр жени  в управл емом делителе 14 опорного напр жени . Еели в нем имеетс  m переключаемых сту пеней, то возможно m диапазонов скоростей потоков, которым соответствует один и тот же диапазон периодов mdv Если номер диапазона скоростей обозйачим i ( 1,2,...,т), а минимальное опорное напр жение ЕГПЛХТ значение опорного напр жени  Е в i-M диапазоне будет Е л min Переключение диапазонов производитс  следующим образом. Максимальному значению периода соответствует максимальное значение напр жени  на резисторе 9 Ug tctxi Т vTiin соответствует Hyctb схема находитс  в i-м диапазоне. Если в какОм-то Ug ji Ugj , то срабатьшает первый триггер 10 Шмитта, воздействует на дополнительную схему 12 управлени , котора  увеличивает напр жение Е в управл емом делителе 14 опорного напр же и  в п раз, перевод  схему в ( + 0-й дн разон . Если же Ug вает второй триггер ЦЬштта, воздейству  на дополнительную схему 12 управлени , котора  умейыпает Б в п раз, перевод  схему в (1-1)-й диапазон. Если в первом диапазоне и9 Этах или в т-м диапазоне и g диапазон не переключаетс . Дл  того, чтобы коэффициент преобразовани  расходомера при переключении диапазонов не мен лс , введен управл емый преобразователь 15 частоты. Преобразователем может быть линейный делитель или умножитель частоты, выходна  частота которого равна fgjj, , где SQ- const. Тогда подставив значение f будем иметь n aoic 4S А av colab V-M, , aokcdlo .. TF constгде win Предлагаемый электромагнитный расходомер с частотным выходом позвол ет значительно увеличить диапазон линейного преобразовани  с минимальной погрешностью. Так, если оптимальный г 3,5, то диапазон периодов тдп достаточно двух переключаемых диапазо ов с разными опорньв и напр жени  ми Е, чтобы отношение х Д) Q-min достигло 10, при трех переключаемых диапазонах f « 7/30. пИп irniti Формула изобретени  Электромагнитный расходомер с час тотным выходом, содержащий датчик, усилитель сигнала датчика, обмотку возбузвдени  магнитного пол , генератор тока треугольной формы, два срав -Ьивающих устройства, устройство лени  генератором и резистор, причем датчик через усилитель сигнала датчика подключен ко входу первого сравнивающего устройства, первый конец обмотки возбуждени  магнитного пол  подсоединен к выходу генератора тока треугольной формы, второй ее ко нец подсоединен к первому концу резистора и входу второго сравнивающег устройства, второй конец резистора подсоединен к общей точке расходомера , а выходы обоих сравнивающих устройств через устройство управлени  генератором подсоединены к управл ющему входу генератора тока трецвголь08 ной формы, о тличающийс  тем, что, с целью увеличени  линейности и точности измерени , он дополнительно снабжен двум  триггерами Шмитта , дополнительной схемой управлени , управл емым преобразователем частоты и управл емым источником опорного напр жени , причем входы обоих триггеров Шмитта подсоединены ко второму концу обмотки возбуждени ; их выходы подсоединены к входам дополнительной схемы управлени , выход которой годсоединен к управл ющим входам управл емого источника опорного напр жени  и управл емого преобразовател  частоты, выход управл емого источника опорного напр жени  соединен с первым сравнивающим устройством, управл емый преобразователь частоты включен последовательно мелду устройством управлени  генератором и выходом расходомера . Источники информации, прин тые во внимание при экспертиза . 1.Патент США.№ 3260109, кл. 73-194ЕМ, 1966.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 546781, кл. G 01 F 1/58, 1974 (прдтотип ).