SU901825A1

SU901825A1 - Устройство дл бесконтактного измерени расхода (скорости) течени электропровод щей жидкости

Info

Publication number: SU901825A1
Application number: SU772508456A
Authority: SU
Inventors: Валерий Эдуардович Циркунов; Михаил Яковлевич Гаммерман; Айвар Карлович Паспарне; Бруно Доминикович Жейгур; Бен Абрамович Хайтин; Хейти Яанович Сандер
Original assignee: Латвийский Государственный Университет Им. П.Стучки; Таллинский Приборостроительный Завод
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1977-07-11
Publication date: 1982-01-30

Description

Изобретение относится к измерениям расхода электропроводящих сред, преимущественно жидких металлов.

Известны устройства 111, использующие преобразователи расхода с пульсирующим магнитным полем возбуждения, в которых расход определяется по отношению скоростной и вихревой компоненты индуцированной ЭДС. При * равенстве этих ЭДС скорость среды определяется выражением

V = 2tfA. ι ’ где Т - полюсное деление индуктора, создающего пульсирующее магнитное поле; ₍f - частота магнитного поля.

Недостатком прибора является наличие устройства деления двух сигналов, существенно усложняющее весь прибор в целом.

Известны также устройства, содержащие преобразователь расхода, вы2 полненный в виде приемного и возбуждающего линейных индукторов, полюсные деления которых равны Т ^исоответственно, электронного блока, содержащего двухканальный измеритель⁵ ный усилитель, компенсаторы, фазовый детектор и генератор тока возбуждения переменной частоты[2]. Устройство позволяет определить синхронную скорость по квадратурному ⁰ фазовому сдвигу сигналов в приемных обмотках преобразователя расхода, однако не обеспечивает необходимой точности измерений; во-первых, из-за трудности полной и стабильной ком^S пенсации трансформаторной ЭДС во всем рабочем диапазоне частот, вовторых, измерение малых скоростей (менее 1 м/с) приводит к существенному снижению частоты, а тем самым и чувствительности преобразова-. теля расхода.

Цель изобретения - повышение точности· и надежности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что индикаторная катушка выполнена в виде двух секций, оси которых смещены относительно плоскости с нулевым значением магнитной индукции поля возбуждения, на расстояние И , определяемое из соотношения с ΐ х где с - полюсное деление индуктора возбуждения,

V_H - номинальный расход (скорость) среды, “ оптимальная для данных конкретных условий частота магнитного поля возбуждения.

Индукционный расходомер (фиг.1) содержит источник 1 тока возбуждения, последовательно соединенный с резистором шунта 2, преобразователь расхода с возбуждающим индуктором 3. калиброванным участком канала 4, приемным индуктором 5» схему 6 ком- . мутации, калибратор 7, измерительный усилитель 8, фазовращатель 9, фазовый детектор 10, фазовращатель 11, индикатор и источник питания электронных схем 12.

Преобразователь (фиг.2) содержит возбуждающий индуктор 3 с полюсным делением, равным L с размещенны ми на нем обмотками, создающими пульсирующее магнитное поле возбуждения, приемный индуктор 5 с измерительной обмоткой, выполненной в виде двух секций 13 и 14 и компенсационной обмоткой 15. Расстояние между осями секций и плоскостью с нулевым значением (индукции поля возбуждения) Sc Т/4. Обмотки 16 возбуждения соединены последовательно с компенсационной обмоткой 15 и подключены через резистор шунта 2 к источнику 1 тока возбуждения, а секции 13 и 14 измерительной обмотки через блок 6 коммутации подключены к измерительному блоку. При измерении секции 13 и 14 соединены согласно и суммарный сигнал подается на вход фазового детектора 10. Сигнал, снимаемый.с резистора шунта 2(Ru,) через фазовращатель 11, поступает на вход опорного напряжения детектора.

Устройство работает следующим образом.*

При отсутствии электропроводящей среды в канале, когда преобразователь расхода подключен к источнику 1 тока возбуждения, благодаря наличию компенсационной обмотки 15 ЭДС в секциях 13 и 14 измерительной обмотки равны нулю. Когда контролируемая среда в канале неподвижна в измерительных обмотках наводятся противофазные ЭДС пропорциональные вихревой составляющей индуцированного магнитного поля. При движении электропроводящей среды по каналу в измерительных обмотках наводятся синфазные ЭДС пропорциональные скорости контролируемой среды.

Величины вихревой <F₆ и скоростной ЭДС в секциях приемной обмотки датчика могут быть записаны следующим образом:

€_с= Кб Vftbocos^S₅ = 2 к 6Г¹ В_о Stu -ТС— где В_о - амплитудное значение индукции,

- расстояние между плоскостью • с нулевым значением магнитного поля возбуждения и осями секций приемной обмот ки,

К - коэффициент, зависящий от конструкции преобразователя,

- проводимость среды, V - скорость среды;

f - частота тока возбуждения.

Квадратурный фазовый сдвиг между сигналами,, снимаемыми с секций приемной обмотки датчика £ = £_с * < £₆ ;

«„«•«-и, будет иметь место при скорости контролируемой среды равной

Когда коммутатор находится в положении Измерение дигналы, снимаемые с секций приемной обмотки, суммируются и поступают на вход измерительного усилителя 8 (фаза опорного напряжения устанавливается по максимуму показаний индикатора расхода при фиксированном значении последнего).

Как первичная настройка, так и настройка у потребителя в условиях отсутствия метрологических стендов проводится в следующем порядке.

Когда коммутатор находится в положении Калибровка, изменением скорости (расхода) жидкого металла

Таким образом, существенно уменьшается погрешность, обусловленная фазовым сдвигом сигнала за счет разб' роса параметров· элементов усилитеS пя 8.

устанавливают нулевое положение стрелки индикатора расхода. Это указывает на квадратурный фазовый сдвиг между сигналами, снимаемыми с измерительных обмоток датчика, что соответствует номинальной скорости контролируемой среды V=lTftg-^— Йереводя коммутатор в положение Измерение, калибратором 7 устанавливают индикатор расхода в положение, соответствующее номинальному расходу. Геометрические параметры датчика расхода и частоту тока возбуждения выбирают таким образом, чтобы последняя соответствовала при номинальном расходе оптимальной работе.

Таким образом, при известных номинальной скорости и оптимальной частоте смещение секций приемной обмотки может быть определено из соот ношения

Claims

3 Поставленна цель достигаетс тем, что индикаторна катушка выполнена в виде двух секций, оси которых смещены относительно плоскост с нулевым значением магнитной индук ции пол возбуждени , на рассто ние J , определ емое из соотношени -полюсное деление индуктора возбуждени , -номинальный расход (скорость ) среды, -оптимальна дл данных конкретных условий частота магнитного-пол возбуждени . Индукционный расходомер (фиг.1) содержит источник 1 тока возбуждени последовательно соединенный с резис тором шунта 2, преобразователь расхода с возбуждающим индуктором 3, калиброванным участком канала k, рр емным индуктором 5, схему 6 ком- . мутации, калибратор 7, измерительный усилитель 8, фазовращатель 9, фазовый детектор 10, фазовращатель 11, индикатор и источник питани электронных схем 12. Преобразователь (фиг.2) содержит возбуждающий индуктор 3 с полюсным делением, равным Т с размещен ми на нем обмотками, создающими пул сирующее магнитное поле возбуждени , приемный индуктор 5 с измерительной обмоткой, выполненной в виде двух секций 13 и 1 и компенсационной обмоткой 15. Рассто ние между ос ми секций и плоскостью с нулевым значением (индукции пол возбуждени ) t Т/. Обмотки 1б возбуждени соединены последовательно с компенсационной обмоткой 15 и подключены через резистор шунта 2 источнику 1 тока возбуждени , а секции 13 и измерительной обмотки через блок 6 коммутации подключены к измерительному блоку. При измерении секции 13 и Tt соединены согласно и суммарный сигнал подаетс на вход фазового детектора 10. Сигнал, снимаемый, с резистора шунта 2(Rui) через фазовращатель 11, поступает на вход опорного напр жени детектора. Устройство работает следующим образом. При отсутствии электропровод щей среды в канале, когда преобразователь расхода подключен к источнику 1 тока возбуждени , благодар наличию компенсационной обмотки 15 ЭДС в секци х 13 и Т измерительной обмотки равны нулю. Когда контролируема среда в канале неподвижна в измерительных обмотках навод тс противофазные ЭДС пропорциональные вихревой составл ющей индуцированного магнитного пол . При движении электропровод щей среды по каналу в измерительных обмотках навод тс синфазные ЭДС пропорциональные скорости контролируемойсреды. Величины вихревой и скоростной (: ЭДС в секци х приемной обмотки датчика могут быть записаны следующим образом: fj К б Vf t Ьо cos е 2Кб{Ч й„5{и амплитудное значение индукции , рассто ние между плоскостью с нулевым значением магнитного пол возбуждени и ос ми секций приемной обмот ки, коэффициент, завис щий от конструкции преобразовател , проводимость среды, скорость среды; частота тока возбуждени . Квадратурный фазовый сдвиг между сигналами,. снимаемыми с секций приемной обмотки ,. г t а а о I будет иметь место при скорости контролируемой среды равной V 2rftj-H. Когда коммутатор находитс в положении Измерение дигналы, снимаемые с секций приемной обмотки, суммируютс и поступают на вход измерительного усилител 8 (фаза опорного напр жени устанавливаетс по максимуму показаний индикатора расхода при фиксированном значении последнего). 5 Как первична настройка, так и настройка у потребител в услови х отсутстви метрологических сТендов проводитс в следущем пор дке. Когда коммутатор находитс в положении Калибровка, изменением скорости (расхода) жидкого металла устанавливают нулевое положение стрелки индикатора расхода. Это ука зывает на квадратурный фазовый сдви между сигналами, снимаемыми с измерительных обмоток датчика, что соответствует номинальной скорости контролируемой среды v ltftff-;s- hepeвoд коммутатор в положение Из рение, калибратором 7 устанавливают индикатор расхода в положекме, соответствующее номинальному расходу . Геометрические параметры датчика расхода и частоту тока возбуждени выбирают таким образом, чтобы п сл.едн соответствовала при номинал ном расходе оптимальной работе. Таким образом, при извectныx номинальной скорости и оптимальной частоте смещение секций приемной об мотки может быть определено из соот ношени t . VH предусмотрен контроль измеритель ного блока, осуществл емый путем подачи опорного напр жени с шунта 2 на вход усилител 8 и на вход опорного напр жени фазового детектора . Изменением величины сдвига фазы усилител (коммутатор в положе нии Контроль) при помощи фазовращател 9, добиваютс максимального показани стрелочного индикатора. TJ 5 Таким образом, существенно уменьшаетс погрешность, обусловленна фазовым сдвигом сигнала за счет разброса параметров- элементов усилитеп 8. Формула изобретени Устройство дл бесконтактного измерени расхода (скорости) течени электропроводной жидкости, содержащее индуктор, создающий пульсирующее магнитное поле возбуждени , индикаторную катушку и измерительное устройство, отличающеес тем, что, с целью повышени точности и надежности измерени , индикаторна катушка выполнена в виде двух секций, оси которых смещены относительно плоскости с нулевым значением магнитной индукции пол возбуждени на рассто ние определ емое из соотношени g-.l- «re tor Jl t6«T полисное деление индуктора где t возбуждени ; номинальный расход (скоррсть) среды i оптимальна дл данных конкретных условий частота магнитного пол возбуждени . Источники информации прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 286266, кл. G 01 F 1/58, 1969.
2.Авторское свидетельство СССР № 169816, кл. G 01 F 1/58, 19бЗ (прототип).

(риг. 1

KI О .л (Риг.1 . г