WO2019027339A1 - Device for measuring the flow of a liquid medium - Google Patents

Device for measuring the flow of a liquid medium Download PDF

Info

Publication number
WO2019027339A1
WO2019027339A1 PCT/RU2017/000566 RU2017000566W WO2019027339A1 WO 2019027339 A1 WO2019027339 A1 WO 2019027339A1 RU 2017000566 W RU2017000566 W RU 2017000566W WO 2019027339 A1 WO2019027339 A1 WO 2019027339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oscillating circuit
liquid medium
circuit
electromagnetic field
electromagnet
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000566
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Василий Радионович РАССОМАГИН
Дмитрий Владимирович КУЛИЖНИКОВ
Алексей Петрович КУЗЬМИН
Original Assignee
Василий Радионович РАССОМАГИН
Дмитрий Владимирович КУЛИЖНИКОВ
Алексей Петрович КУЗЬМИН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Радионович РАССОМАГИН, Дмитрий Владимирович КУЛИЖНИКОВ, Алексей Петрович КУЗЬМИН filed Critical Василий Радионович РАССОМАГИН
Priority to PCT/RU2017/000566 priority Critical patent/WO2019027339A1/en
Publication of WO2019027339A1 publication Critical patent/WO2019027339A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects

Definitions

  • the invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the flow of polar liquid media (for example, water, ethyl alcohol) or low-polar (low-polar) liquid media (for example, oil products (gasoline, diesel fuel, kerosene) containing polar molecules in the form of additives ).
  • polar liquid media for example, water, ethyl alcohol
  • low-polar liquid media for example, oil products (gasoline, diesel fuel, kerosene) containing polar molecules in the form of additives ).
  • a well-known liquid and gas flow meter (see description for AS. USSR N ° 1296845 A1, IPC G 01 F 1/56) is an analogue of the proposed device for measuring the flow rate of a liquid medium.
  • the liquid and gas flow meter comprises a housing with a channel made of a non-magnetic material, for example, fiberglass.
  • An elastic plate made of a ferromagnetic material is mounted on the inner wall of the channel of the housing; its free end is provided with a permanent magnet.
  • An electromagnet is installed on the body in the form of a pipeline section so that the elastic plate is in its magnetic field.
  • the electromagnet coil is powered by a controlled sawtooth generator through a switching unit.
  • the generator control circuit includes a power supply connected via a magnetically controlled contact to the trigger input.
  • the magnetically controlled contact is mounted on the body of the flow meter in such a way that the axis passing through its contacts is parallel to the axis of the body. Magnetically controlled contact is protected from the action of the field of an electromagnet screen.
  • the permanent magnet is located on the plate parallel to the axis of the magnetically controlled contact, and its north pole is directed toward the channel entrance.
  • the trigger input through a magnetic contact is connected to the power supply. Trigger serves to form a rectangular voltage pulse and eliminate unnecessary operation of the control circuit when the element contacts “bounce”.
  • the trigger output is connected to the input of the differentiating circuit, which shortens the trigger pulse.
  • the output of the differentiating circuit is connected to the input of the standby multivibrator, which serves to generate a normalized in amplitude and pulse duration necessary for the stable control of the switching unit and the generator of the sawtooth voltage.
  • the waiting multivibrator is also connected to a frequency meter.
  • the generator In the initial state, when the flow is absent, the generator produces a saw-tooth voltage that feeds the electromagnet coil.
  • the current in the coil increases to a maximum value, and then abruptly changes to zero.
  • Such a change in current is necessary so that the plate with a permanent magnet smoothly deviates from its original position to the zone of operation of the element and returns to its original position under the action of its own elastic forces when the current in the coil changes to zero.
  • a plate with a permanent magnet moves towards the element, while the permanent magnet moves progressively perpendicular to the axis of the element and intersects only a single zone of the closed state of the contacts of the element.
  • the trigger input which forms a square pulse. Since the standby multivibrator is not disconnected from the trigger circuit during operation, in order to weaken the trigger circuit effect on its operation, the trigger pulses are shortened by the differentiating circuit. Further pulse arrives at the waiting multivibrator connected to a frequency meter. The waiting multivibrator produces a rectangular pulse, the duration of which is sufficient for the plate to return to its original state. The impulse developed by the waiting multivibrator is fed simultaneously to the input of the sawtooth generator, frequency meter and switching unit.
  • the switching unit opens for a time equal to the pulse duration, as a result of which the circuit of the electromagnet coil opens.
  • the plate with a permanent magnet attached to it under the action of elastic forces returns to its original state.
  • the impulse acts on the generator in such a way that the next increase in voltage at the generator output occurs after a time equal to the duration of the impulse of the waiting multivibrator.
  • a plate with a permanent magnet In the presence of a flow of liquid or gas, a plate with a permanent magnet, due to an increase in the resistance of the moving medium, reaches a maximum deviation over a longer period of time.
  • the element is triggered at a later time compared to the original, since the frequency of the triggering of the magnetically controlled contact and, accordingly, the repetition frequency of rectangular pulses produced by the trigger change. This changes the frequency of the pulses of the waiting multivibrator, which controls the operation of the switching unit and the generator.
  • the oscillation frequency of the output voltage of the generator varies and leads to a corresponding change in the frequency of the voltage in the coil.
  • the oscillation frequency of the plate changes.
  • the oscillation frequency of the plate with a magnet changes.
  • the changed signal enters the generator control circuit and is displayed by a frequency flow meter.
  • flow measurement occurs by changing the oscillation frequency of an elastic plate with a magnet, which is displayed by a frequency flow meter.
  • An elastic plate with a magnet is installed in the flow part of the pipeline of a liquid and gas flow meter, which reduces manufacturability and measurement accuracy.
  • the closest analogue - the prototype of the proposed device for measuring the flow of a liquid medium is a method of measuring the flow of a liquid medium and a device for its implementation (see the description of the patent for the invention of the Russian Federation N ° 2574321 C2, IOC G 01 F 1/56).
  • a device for measuring the flow of a liquid medium contains a liquid medium placed inside a pipeline made of a dielectric material, a permanent magnet, an oscillating circuit and a measuring circuit.
  • a liquid medium can be a dielectric liquid medium, for example, gasoline, diesel fuel, kerosene, or a slightly conducting (or weakly conducting) liquid medium, for example, tap water.
  • the oscillatory circuit contains an inductance coil of the oscillating circuit and a capacitor of the oscillating circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the pole tips of the permanent magnet, and between the first and second plates of the oscillating circuit capacitor.
  • the first and second capacitor plates of the oscillating circuit are located on the outer surface of the pipeline.
  • the first and second capacitor plates of the oscillating circuit can be placed on the inner surface of the pipeline.
  • the first output of the inductance of the oscillating circuit is connected to the first plate of the capacitor of the oscillating circuit, and the second output of the inductance coil of the oscillating circuit is connected to the second plate of the capacitor of the oscillating circuit.
  • the measuring circuit contains a coil inductance for pumping energy into an oscillating circuit, an inductance coil for reading the frequency of resonant oscillations of an oscillating circuit, an OR element, a transistor, a comparator, a resistor, and a computing device.
  • the second input of the OR element is the input of the start of continuous undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
  • the output of the OR element is connected to the base of the transistor, the emitter of which is connected to the output “Common” of the power supply.
  • the first and second terminals of the inductance of the pumping energy into the oscillating circuit are connected respectively to the collector of the transistor and the first terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the positive terminal of the power source of the measuring circuit.
  • the first and second terminals of the coil inductance of reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit are connected respectively to the output of the “Common” power supply and the direct input of the comparator, to the inverse input of which serves the reference voltage.
  • the output of the comparator is connected to the first input of the OR element and the computing device.
  • the inductor for pumping energy into the oscillating circuit and the inductor reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit is performed by winding an insulated wire over the inductance coil of the oscillating circuit.
  • Device for measuring the flow of a liquid medium works as follows.
  • a single positive pulse is supplied to the second input of the OR element from the parallel channel of the measuring circuit. From the output of the element OR, a positive pulse arrives at the base of the transistor and opens it.
  • EMF electromotive forces of induction in the inductance coil of the oscillating circuit and excite resonant oscillations of the electromagnetic field in the oscillatory circuit.
  • the frequency of the resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is removed from the inductor reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit and is fed to the input of the comparator. From the output of the comparator, positive rectangular signals enter the computing device of the measuring circuit and the first input of the OR element.
  • the oscillatory circuit which contains the inductance coil of the oscillating circuit and the capacitor of the oscillating circuit, excite resonant oscillations of the electromagnetic field.
  • the electric field strength vector of the oscillator circuit capacitor is directed from the first to the second capacitor plate of the oscillating circuit (from top to bottom).
  • the vector of the electric field strength of the capacitor of the oscillating circuit is directed from the second to the first face of the capacitor of the oscillating circuit.
  • the electric field of an oscillating circuit capacitor (external electric field) in a liquid medium, the dielectric constant of a liquid medium, and the duration of the first and second half periods of the resonant oscillation period of the electromagnetic field of the oscillating circuit, and the flow rate of the liquid medium change measured by changing the duration of the first or second half periods of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
  • the direction of the Lorentz force is opposite to the direction of the electric field strength vector of the oscillating circuit capacitor.
  • the polarization of a liquid medium can occur due to the polarization of molecules, positively charged ions and negatively charged ions.
  • the resulting (total) electric field of the bound charges of liquid molecules, positively charged ions and negatively charged ions is opposite to the direction of the electric field intensity vector of the oscillator circuit capacitor in the liquid medium.
  • the electric field of the capacitor of the oscillating circuit decreases in a liquid medium, an increase in the dielectric constant of the liquid medium and the duration of the second half period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit.
  • the duration of the first and second half periods of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit will differ from each other.
  • the magnetic induction of the permanent magnet in the liquid medium changes, which reduces the measurement accuracy.
  • the task of the invention is to develop a device for measuring the flow of a liquid medium, which has a higher sensitivity and measurement accuracy.
  • the problem is solved using the signs specified in the independent claim of the invention, in common with the device prototype, such as a device for measuring the flow of a liquid medium containing a liquid medium placed in a pipeline of dielectric material, a magnet, an oscillatory circuit containing an inductance oscillator circuit and the capacitor of the oscillating circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the poles of the magnet and the plates of the capacitor of the oscillating circuit, and distinctive creatures nnyh features such as the liquid medium housed in th W
  • the winding of the electromagnet and the capacitor plates of the oscillating circuit are located (mounted) coaxially.
  • the dielectric constant of one part of the liquid medium increases (the projection of the Lorentz force vector of the electromagnet to the direction of the electric field strength vector of the oscillating circuit capacitor (the tangential component of the Lorentz force vector of the electromagnet) is positive) and the dielectric the permeability of another part of the liquid medium decreases (the projection of the Lorentz force vector electromagnet ita the direction of the electric field vector oscillating circuit capacitor (tangential component of the Lorentz force vector electromagnet) is negative).
  • the duration of the first half period is almost equal to the duration of the second half period of the period of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit.
  • the flow rate of the liquid medium is measured by changing the frequency of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory kennel, which increases the measurement accuracy.
  • the normal component of the Lorentz force vector of an electromagnet is much larger than the tangential component of the Lorentz force vector. electromagnet relative to the direction of the vector of the electric field strength of the oscillator circuit capacitor at each point of the liquid medium, which increases the sensitivity and accuracy of measurements.
  • FIG. 1 Block diagram of a device for measuring the flow of a liquid medium.
  • FIG. 2. View A in FIG. one.
  • a device for measuring the flow rate of a liquid medium contains a liquid medium placed in a pipeline of a dielectric (preferably ceramic) material, an electromagnet, an oscillating circuit containing an inductance coil 1 of the oscillating circuit and a capacitor of the oscillating circuit, and measuring circuit 4 (see Fig. 1 , 2).
  • the liquid medium is placed in the pipeline between the poles of the electromagnet and the plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit. While the winding of the electromagnet 3 and the capacitor plates 2 of the oscillating circuit are aligned.
  • the winding of the electromagnet 3 consists of two inductors in series.
  • the plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit are made in the form of two metal discs.
  • the winding of the electromagnet 3 and the capacitor plates 2 of the oscillating circuit are made in the form of two separate structural elements that are installed on the pipeline with glue (see Fig. 1).
  • the function of a liquid medium can be performed by polar liquid media (for example, water, ethyl alcohol) or low-polar (low-polar) liquid media (for example, oil products (gasoline, diesel fuel, kerosene) containing polar molecules in the form of additives).
  • the first and second terminals of the inductance 1 of the oscillating circuit are connected to the plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit.
  • Inductance coil 1 of the oscillating circuit without a magnetic core consists of single-layer and multilayer inductors, which are connected in series. As a consequence, the inductance coil 1 of the oscillating circuit has a minimum own capacitance, which increases the sensitivity and accuracy of measurements.
  • Measuring circuit 4 contains an inductance coil 5 of pumping energy into an oscillating circuit, an inductor 6 reading the frequency of resonant oscillations of an oscillating circuit, element I 7, transistor 8, measuring amplifier 9, analog-to-digital converter 10, comparator 1 1, resistor 12 and computing device (not shown).
  • the first input element 13 and 7 is the start input of the continuous and damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
  • the output of the element And 7 is connected to the base of the transistor 8, the emitter of which is connected to the output "Common" power.
  • the first and second terminals of the inductance 5 of the energy pumping into the oscillating circuit are connected respectively to the second terminal of the resistor 12 and the collector of the transistor 8.
  • the first terminal of the resistor 12 is connected to the positive terminal 14 of the power supply of the measuring circuit 4.
  • the first and second terminals of the inductor 6 readout the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit is connected to the measuring amplifier 9, the output of which is connected to the analog-digital converter 10 and the comparator 1 1.
  • the output of the analog-digital converter 10 is connected to the computing device.
  • the output of the comparator 1 1 connect with the second input element And 7 and the computing device.
  • Analog-to-digital Converter 10 is designed to measure the amplitude of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit (approximately) and sustained resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
  • the dielectric constant of a liquid medium does not depend on the amplitude of the damped (or undamped) resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
  • the amplitude of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit has a minimum value.
  • the magnetic induction (magnetic field) of the electromagnet in a liquid medium, which is necessary for the operation of the proposed flow meter.
  • the overall dimensions and power consumption of the winding of the electromagnet are reduced, which improves the manufacturability, speed (the number of measurements of the flow rate of a liquid medium per unit time) and reduces the power consumption of the flow meter.
  • the undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit are intended for pumping energy into the oscillating circuit (increasing the amplitude of the undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit).
  • Device for measuring the flow of a liquid medium works as follows. Inside the pipeline of dielectric material is placed a liquid medium.
  • an electromotive force is induced - electromotive forces of induction in the inductor 1 of the oscillatory circuit and excite in the oscillatory circuit undamped resonant oscillations of the electromagnetic field.
  • the frequency of sustained resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is removed from the inductor 6 reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit and fed to the input of the measuring amplifier 9. From the output of the measuring amplifier 9, the signal enters the analog-to-digital converter 10 and the comparator 1 1. From the output of the analog-digital Converter 10 digital signal enters the computing device. From the output of the comparator 1 1 positive signals of a rectangular shape arrive at the second input of the element I 7 and into the computing device.
  • the energy is pumped into the oscillating circuit (under the action of an induced emf, currents are induced according to the direction of the currents in the oscillating circuit).
  • the amplitudes of the currents of undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit are increased, and the frequency of the undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is determined.
  • the oscillatory circuit which contains the inductance coil 1 of the oscillating circuit and the capacitor of the oscillating circuit, excite continuous resonant oscillations of the electromagnetic field.
  • the Lorentz force of an electromagnet turns the polar molecule so that its dipole moment is established in the direction of the Lorentz force of the electromagnet. At the same time, the dipole moment of polar molecules practically does not change (rigid dipole).
  • the dielectric constant of the liquid medium decreases, and the frequency of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit increases.
  • the flow rate of the liquid medium is measured by changing the following expressions:
  • the proposed device for measuring the flow of a liquid medium will find wide application in devices of measuring equipment, and other special cases of automation of measuring the flow of a liquid medium will be obvious to specialists.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

A device for measuring the flow of a liquid medium, which device comprises a liquid medium housed in a pipe made of a dielectric material, an electromagnet and an oscillator circuit comprising an oscillator circuit inductance coil and an oscillator circuit capacitor, while the liquid medium is housed in the pipe, between the poles of the electromagnet and oscillator circuit capacitor plates. Furthermore, the electromagnet winding and the oscillator circuit capacitor plates are positioned in axial alignment. The technical result is an increase in the sensitivity and accuracy of measurements.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОЙ СРЕДЫ  DEVICE FOR LIQUID ENVIRONMENT MEASUREMENT
Область техники Technical field
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода полярных жидких сред (например, воды, этилового спирта) или малополярных (слабополярных) жидких сред (например, нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, керосина), содержащих полярные молекулы в виде присадок).  The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the flow of polar liquid media (for example, water, ethyl alcohol) or low-polar (low-polar) liquid media (for example, oil products (gasoline, diesel fuel, kerosene) containing polar molecules in the form of additives ).
Предшествующий уровень техники  Prior art
Известен расходомер жидкости и газа (см. описание к а. с. СССР N° 1296845 А1, МПК G 01 F 1/56) - аналог предлагаемого устройства для измерения расхода жидкой среды.  A well-known liquid and gas flow meter (see description for AS. USSR N ° 1296845 A1, IPC G 01 F 1/56) is an analogue of the proposed device for measuring the flow rate of a liquid medium.
Расходомер жидкости и газа содержит корпус с каналом, выполненный из немагнитного материала, например из стеклопластика. На внутренней стенке канала корпуса консольно закреплена упругая пластина из ферромагнитного материала, свободный конец которой снабжен постоянным магнитом. На корпусе в виде участка трубопровода установлен электромагнит таким образом, что упругая пластина находится в его магнитном поле. Катушку электромагнита питает управляемый генератор пилообразного напряжения через блок коммутации. Схема управления генератором включает блок питания, подключенный через магнитоуправляемый контакт к входу триггера.  The liquid and gas flow meter comprises a housing with a channel made of a non-magnetic material, for example, fiberglass. An elastic plate made of a ferromagnetic material is mounted on the inner wall of the channel of the housing; its free end is provided with a permanent magnet. An electromagnet is installed on the body in the form of a pipeline section so that the elastic plate is in its magnetic field. The electromagnet coil is powered by a controlled sawtooth generator through a switching unit. The generator control circuit includes a power supply connected via a magnetically controlled contact to the trigger input.
Магнитоуправляемый контакт установлен на корпусе расходомера таким образом, что ось, проходящая через его контакты, параллельна оси корпуса. Магнитоуправляемый контакт защищен от действия поля электромагнита экраном. Постоянный магнит расположен на пластине параллельно оси магнитоуправляемого контакта, а его северный полюс направлен к входу в канал. Вход триггера посредством магнитоуправляемого контакта соединен с блоком питания. Триггер служит для формирования прямоугольного импульса напряжения и исключения лишних срабатываний схемы управления при «дребезге» контактов элемента. Выход триггера соединен со входом дифференцирующей цепи, которая укорачивает запускающий импульс. Выход дифференцирующей цепи соединен с входом ждущего мультивибратора, который служит для выработки нормированного по амплитуде и длительности импульса, необходимого для устойчивого управления блоком коммутации и генератором пилообразного напряжения. Ждущий мультивибратор соединен также с частотным измерителем. The magnetically controlled contact is mounted on the body of the flow meter in such a way that the axis passing through its contacts is parallel to the axis of the body. Magnetically controlled contact is protected from the action of the field of an electromagnet screen. The permanent magnet is located on the plate parallel to the axis of the magnetically controlled contact, and its north pole is directed toward the channel entrance. The trigger input through a magnetic contact is connected to the power supply. Trigger serves to form a rectangular voltage pulse and eliminate unnecessary operation of the control circuit when the element contacts “bounce”. The trigger output is connected to the input of the differentiating circuit, which shortens the trigger pulse. The output of the differentiating circuit is connected to the input of the standby multivibrator, which serves to generate a normalized in amplitude and pulse duration necessary for the stable control of the switching unit and the generator of the sawtooth voltage. The waiting multivibrator is also connected to a frequency meter.
Расходомер жидкости и газа работает следующим образом.  The flow meter of liquid and gas works as follows.
В исходном состоянии, когда движение потока отсутствует, генератор вырабатывает пилообразно меняющееся напряжение, питающее катушку электромагнита. Ток в катушке нарастает до максимальной величины, а затем скачком изменяется до нуля. Такое изменение тока необходимо для того, чтобы пластина с постоянным магнитом плавно отклонялась от своего исходного положения до зоны срабатывания элемента и возвращалась в исходное положение под действием собственных сил упругости при изменении тока в катушке до нуля. Под действием электромагнитного поля пластина с постоянным магнитом движется по направлению к элементу, при этом постоянный магнит перемещается поступательно перпендикулярно оси элемента и пересекает только единственную зону замкнутого состояния контактов элемента. При достижении магнитом зоны срабатывания, контакты элемента замыкаются, напряжение от блока поступает на вход триггера, который формирует прямоугольный импульс. Поскольку в процессе работы ждущий мультивибратор не отключается от цепи запуска, то для ослабления влияния на его работу запускающей цепи осуществляется укорочение запускающих импульсов дифференцирующей цепью. Далее импульс поступает на ждущий мультивибратор, соединенный с частотным измерителем. Ждущий мультивибратор вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого достаточна для того, чтобы пластина возвратилась в исходное состояние. Импульс, выработанный ждущим мультивибратором, поступает одновременно на вход генератора пилообразного напряжения, частотный измеритель и блок коммутации. При этом происходит размыкание блока коммутации на время, равное длительности импульса, в результате чего размыкается цепь катушки электромагнита. Пластина с закрепленным на ней постоянным магнитом под действием сил упругости возвращается в исходное состояние. На работу генератора импульс воздействует таким образом, что следующее нарастание напряжения на выходе генератора происходит через время, равное длительности импульса ждущего мультивибратора. In the initial state, when the flow is absent, the generator produces a saw-tooth voltage that feeds the electromagnet coil. The current in the coil increases to a maximum value, and then abruptly changes to zero. Such a change in current is necessary so that the plate with a permanent magnet smoothly deviates from its original position to the zone of operation of the element and returns to its original position under the action of its own elastic forces when the current in the coil changes to zero. Under the action of an electromagnetic field, a plate with a permanent magnet moves towards the element, while the permanent magnet moves progressively perpendicular to the axis of the element and intersects only a single zone of the closed state of the contacts of the element. When the magnet reaches the zone of operation, the contacts of the element close, the voltage from the unit enters the trigger input, which forms a square pulse. Since the standby multivibrator is not disconnected from the trigger circuit during operation, in order to weaken the trigger circuit effect on its operation, the trigger pulses are shortened by the differentiating circuit. Further pulse arrives at the waiting multivibrator connected to a frequency meter. The waiting multivibrator produces a rectangular pulse, the duration of which is sufficient for the plate to return to its original state. The impulse developed by the waiting multivibrator is fed simultaneously to the input of the sawtooth generator, frequency meter and switching unit. When this happens, the switching unit opens for a time equal to the pulse duration, as a result of which the circuit of the electromagnet coil opens. The plate with a permanent magnet attached to it under the action of elastic forces returns to its original state. The impulse acts on the generator in such a way that the next increase in voltage at the generator output occurs after a time equal to the duration of the impulse of the waiting multivibrator.
При наличии потока жидкости или газа пластина с постоянным магнитом вследствие увеличения сопротивления движущейся среды достигает максимального отклонения за более длительный промежуток времени. Срабатывание элемента происходит в более поздний момент по сравнению с первоначальным, так как меняется частота срабатывания магнитоуправляемого контакта и соответственно частота следования прямоугольных импульсов, вырабатываемых триггером. При этом изменяется частота импульсов ждущего мультивибратора, который управляет работой блока коммутации и генератором. Частота колебаний выходного напряжения генератора меняется и приводит к соответствующему изменению частоты напряжения в катушке.  In the presence of a flow of liquid or gas, a plate with a permanent magnet, due to an increase in the resistance of the moving medium, reaches a maximum deviation over a longer period of time. The element is triggered at a later time compared to the original, since the frequency of the triggering of the magnetically controlled contact and, accordingly, the repetition frequency of rectangular pulses produced by the trigger change. This changes the frequency of the pulses of the waiting multivibrator, which controls the operation of the switching unit and the generator. The oscillation frequency of the output voltage of the generator varies and leads to a corresponding change in the frequency of the voltage in the coil.
Под действием поля электромагнита изменяется частота колебаний пластины. Таким образом, в зависимости от изменения расхода жидкости или газа изменяется частота колебаний пластины с магнитом. Изменившийся сигнал поступает в схему управления генератором и отображается частотным измерителем расхода. з В расходомере жидкости и газа измерение расхода происходит за счет изменения частоты колебаний упругой пластины с магнитом, которая отображается частотным измерителем расхода. Under the action of the field of an electromagnet, the oscillation frequency of the plate changes. Thus, depending on the change in the flow rate of a liquid or gas, the oscillation frequency of the plate with a magnet changes. The changed signal enters the generator control circuit and is displayed by a frequency flow meter. s In a liquid and gas flow meter, flow measurement occurs by changing the oscillation frequency of an elastic plate with a magnet, which is displayed by a frequency flow meter.
При большом числе колебаний упругой пластины с магнитом происходит изменение упругих свойств пластины, что снижает точность измерений.  When a large number of oscillations of the elastic plate with the magnet, the elastic properties of the plate change, which reduces the measurement accuracy.
В проточной части трубопровода расходомера жидкости и газа установлены упругая пластина с магнитом, что снижает технологичность изготовления и точность измерений.  An elastic plate with a magnet is installed in the flow part of the pipeline of a liquid and gas flow meter, which reduces manufacturability and measurement accuracy.
Наиболее близким аналогом - прототипом предлагаемого устройства для измерения расхода жидкой среды является способ измерения расхода жидкой среды и устройство для его осуществления (см. описание к патенту на изобретение Российской Федерации N° 2574321 С2, МОК G 01 F 1/56).  The closest analogue - the prototype of the proposed device for measuring the flow of a liquid medium is a method of measuring the flow of a liquid medium and a device for its implementation (see the description of the patent for the invention of the Russian Federation N ° 2574321 C2, IOC G 01 F 1/56).
Устройство для измерения расхода жидкой среды, осуществляющее техническую реализацию указанного способа, содержит жидкую среду, размещенную внутри трубопровода из диэлектрического материала, постоянный магнит, колебательный контур и измерительную схему.  A device for measuring the flow of a liquid medium, carrying out the technical implementation of this method, contains a liquid medium placed inside a pipeline made of a dielectric material, a permanent magnet, an oscillating circuit and a measuring circuit.
Функцию жидкой среды могут выполнять диэлектрическая жидкая среда, например, бензин, дизельное топливо, керосин, или малопроводящая (или слабопроводящая) жидкая среда, например, водопроводная вода.  The function of a liquid medium can be a dielectric liquid medium, for example, gasoline, diesel fuel, kerosene, or a slightly conducting (or weakly conducting) liquid medium, for example, tap water.
Колебательный контур содержит катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, причем жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсными наконечниками постоянного магнита, а также между первой и второй обкладками конденсатора колебательного контура.  The oscillatory circuit contains an inductance coil of the oscillating circuit and a capacitor of the oscillating circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the pole tips of the permanent magnet, and between the first and second plates of the oscillating circuit capacitor.
Первая и вторая обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности трубопровода. В общем случае первая и вторая обкладки конденсатора колебательного контура могут быть размещены на внутренней поверхности трубопровода. The first and second capacitor plates of the oscillating circuit are located on the outer surface of the pipeline. In general The first and second capacitor plates of the oscillating circuit can be placed on the inner surface of the pipeline.
Первый вывод катушки индуктивности колебательного контура соединяют с первой обкладкой конденсатора колебательного контура, а второй вывод катушки индуктивности колебательного контура соединяют со второй обкладкой конденсатора колебательного контура.  The first output of the inductance of the oscillating circuit is connected to the first plate of the capacitor of the oscillating circuit, and the second output of the inductance coil of the oscillating circuit is connected to the second plate of the capacitor of the oscillating circuit.
Измерительная схема содержит катушку индуктивности подкачки энергии в колебательный контур, катушку индуктивности считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура, элемент ИЛИ, транзистор, компаратор, резистор и вычислительное устройство.  The measuring circuit contains a coil inductance for pumping energy into an oscillating circuit, an inductance coil for reading the frequency of resonant oscillations of an oscillating circuit, an OR element, a transistor, a comparator, a resistor, and a computing device.
Второй вход элемента ИЛИ является входом запуска непрерывных незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. Выход элемента ИЛИ соединяют с базой транзистора, эмиттер которого соединяют с выводом «Общий» питания.  The second input of the OR element is the input of the start of continuous undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit. The output of the OR element is connected to the base of the transistor, the emitter of which is connected to the output “Common” of the power supply.
Первый и второй выводы катушки индуктивности подкачки энергии в колебательный контур соединяют соответственно с коллектором транзистора и первым выводом резистора, второй вывод которого соединяют с плюсовым выводом источника питания измерительной схемы.  The first and second terminals of the inductance of the pumping energy into the oscillating circuit are connected respectively to the collector of the transistor and the first terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the positive terminal of the power source of the measuring circuit.
Первый и второй выводы катушки индуктивности считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура соединяют соответственно с выводом «Общий» питания и прямым входом компаратора, на инверсный вход которого подают опорное напряжение. Выход компаратора соединяют с первым входом элемента ИЛИ и вычислительным устройством.  The first and second terminals of the coil inductance of reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit are connected respectively to the output of the “Common” power supply and the direct input of the comparator, to the inverse input of which serves the reference voltage. The output of the comparator is connected to the first input of the OR element and the computing device.
Катушку индуктивности подкачки энергии в колебательный контур и катушку индуктивности считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура выполняют намоткой изолированным проводом над катушкой индуктивности колебательного контура. Устройство для измерения расхода жидкой среды работает следующим образом. The inductor for pumping energy into the oscillating circuit and the inductor reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit is performed by winding an insulated wire over the inductance coil of the oscillating circuit. Device for measuring the flow of a liquid medium works as follows.
Внутри трубопровода из диэлектрического материала помещают жидкую среду.  Inside the pipeline of dielectric material is placed a liquid medium.
После включения питания на второй вход элемента ИЛИ из параллельного канала измерительной схемы подают единичный положительный импульс. С выхода элемента ИЛИ положительный импульс поступает на базу транзистора и открывает его.  After turning on the power, a single positive pulse is supplied to the second input of the OR element from the parallel channel of the measuring circuit. From the output of the element OR, a positive pulse arrives at the base of the transistor and opens it.
В моменты изменения токов в катушке индуктивности подкачки энергии в колебательный контур наводят ЭДС - электродвижущие силы индукции в катушке индуктивности колебательного контура и возбуждают в колебательном контуре резонансные колебания электромагнитного поля.  At the moments when the currents in the coil inductance change the energy pumped into the oscillating circuit, EMF is induced — electromotive forces of induction in the inductance coil of the oscillating circuit and excite resonant oscillations of the electromagnetic field in the oscillatory circuit.
Частота резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура снимается с катушки индуктивности считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура и поступает на вход компаратора. С выхода компаратора положительные сигналы прямоугольной формы поступают в вычислительное устройство измерительной схемы и на первый вход элемента ИЛИ.  The frequency of the resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is removed from the inductor reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit and is fed to the input of the comparator. From the output of the comparator, positive rectangular signals enter the computing device of the measuring circuit and the first input of the OR element.
С выхода элемента ИЛИ прямоугольные импульсы поступают на базу транзистора, при открывании которого через катушку индуктивности подкачки энергии в колебательный контур протекают токи, при изменении которых в катушке индуктивности колебательного контура наводят ЭДС индукции.  From the output of an OR element, rectangular pulses arrive at the base of the transistor, when opened, currents flow through the inductance coil in the oscillatory circuit, and when they are changed, inductive emf is induced in the inductance of the oscillatory circuit.
При этом в первые (или положительные) полупериоды колебаний электромагнитного поля колебательного контура подкачка энергии в колебательный контур происходит во время увеличения тока в катушке индуктивности подкачки энергии в колебательный контур, а во вторые (или отрицательные) полупериоды колебаний электромагнитного поля б колебательного контура подкачка энергии происходит во время уменьшения тока. At the same time, in the first (or positive) half-periods of oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, energy is pumped into the oscillating circuit during an increase in current in the inductance coil of energy pumping into the oscillatory circuit, and in the second (or negative) half-periods of oscillations of the electromagnetic field oscillating circuit pumping energy occurs during the reduction of the current.
Так как передача энергии в колебательный контур происходит в моменты изменения токов в катушке индуктивности подкачки энергии в колебательный контур (под действием ЭДС индукции наводятся токи согласные с направлением токов в колебательном контуре). При этом увеличивают амплитуды токов резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура и определяют частоту резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  Since the transfer of energy into the oscillating circuit occurs at the moments of a change in the currents in the inductor of the energy pumping into the oscillating circuit (under the action of an induced emf, currents are induced according to the direction of the currents in the oscillatory circuit). At the same time, the amplitudes of the currents of the resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit are increased and the frequency of the resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit is determined.
Таким образом, в колебательном контуре, который содержит катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, возбуждают резонансные колебания электромагнитного поля.  Thus, in the oscillatory circuit, which contains the inductance coil of the oscillating circuit and the capacitor of the oscillating circuit, excite resonant oscillations of the electromagnetic field.
В первый полупериод периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура вектор напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура направлен от первой к второй обкладке конденсатора колебательного контура (сверху вниз).  In the first half-period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the electric field strength vector of the oscillator circuit capacitor is directed from the first to the second capacitor plate of the oscillating circuit (from top to bottom).
Во второй полупериод периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура вектор напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура направлен от второй к первой обкладке конденсатора колебательного контура.  In the second half-period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the vector of the electric field strength of the capacitor of the oscillating circuit is directed from the second to the first face of the capacitor of the oscillating circuit.
Перемещают жидкую среду в постоянном магнитном поле постоянного магнита и поляризуют жидкую среду под действием силы Лоренца.  Move the liquid medium in a constant magnetic field of a permanent magnet and polarize the liquid medium under the action of Lorentz force.
Вследствие этого изменяют электрическое поле конденсатора колебательного контура (внешнее электрическое поле) в жидкой среде, диэлектрическую проницаемость жидкой среды, а также длительность первого и второго полупериодов периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура, а расход жидкой среды измеряют за счет изменения длительности первого или второго полупериодов периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. As a result, the electric field of an oscillating circuit capacitor (external electric field) in a liquid medium, the dielectric constant of a liquid medium, and the duration of the first and second half periods of the resonant oscillation period of the electromagnetic field of the oscillating circuit, and the flow rate of the liquid medium change measured by changing the duration of the first or second half periods of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
Во время первого полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура направление силы Лоренца и направление вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура совпадают.  During the first half-period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the direction of the Lorentz force and the direction of the electric field strength vector of the oscillating circuit capacitor coincide.
Во время второго полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура направление силы Лоренца противоположно направлению вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура.  During the second half-period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the direction of the Lorentz force is opposite to the direction of the electric field strength vector of the oscillating circuit capacitor.
При увеличении скорости потока жидкой среды происходит увеличение силы Лоренца в жидкой среде, а при уменьшении скорости потока жидкой среды происходит уменьшение силы Лоренца в жидкой среде.  As the flow rate of a liquid medium increases, the Lorentz force in the liquid medium increases, and as the flow rate of the liquid medium decreases, the Lorentz force decreases in the liquid medium.
Поляризация жидкой среды может происходить за счет поляризации молекул, положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов.  The polarization of a liquid medium can occur due to the polarization of molecules, positively charged ions and negatively charged ions.
При поляризации молекул жидкой среды происходит возникновение в тонком поверхностном слое жидкой среды избытка связанных зарядов одного знака и изменение поверхностной плотности связанных зарядов.  When the molecules of a liquid medium are polarized, an excess of bound charges of the same sign and a change in the surface density of bound charges occur in a thin surface layer of a liquid medium.
При поляризации положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов жидкой среды происходит перемещение и разделение положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов жидкой среды в направлении и против направления действия силы Лоренца в жидкой среде.  With the polarization of positively charged ions and negatively charged ions of a liquid medium, the displacement and separation of positively charged ions and negatively charged ions of a liquid medium occurs in the direction and against the direction of the Lorentz force in the liquid medium.
При этом происходит изменение плотности положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов в жидкой среде.  When this happens, the density of positively charged ions and negatively charged ions in the liquid medium changes.
При увеличении скорости потока жидкой среды во время первого полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура происходит уменьшение (ослабление) электрического поля конденсатора колебательного контура в жидкой среде, увеличение диэлектрической проницаемости жидкой среды и длительности первого полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. By increasing the flow rate of the liquid medium during the first the half-period of the resonant oscillation of the electromagnetic field of the oscillating circuit decreases (weakens) the electric field of the capacitor of the oscillating circuit in a liquid medium, increases the dielectric constant of the liquid medium and the duration of the first half-period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
При этом в общем случае результирующее (суммарное) электрическое поле связанных зарядов молекул жидкой среды, положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов направлено противоположно направлению вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура в жидкой среде.  In this case, in the general case, the resulting (total) electric field of the bound charges of liquid molecules, positively charged ions and negatively charged ions is opposite to the direction of the electric field intensity vector of the oscillator circuit capacitor in the liquid medium.
При уменьшении скорости потока жидкой среды во время первого полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура происходит увеличение (усиление) электрического поля конденсатора колебательного контура в жидкой среде, уменьшение диэлектрической проницаемости жидкой среды и длительности первого полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  When the flow rate of the liquid medium decreases during the first half-period of the resonant oscillation of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the electric field of the capacitor of the oscillating circuit in the liquid medium increases, the dielectric constant of the liquid medium and the duration of the first half-period of the resonant oscillation of the electromagnetic field of the oscillating circuit decrease.
При увеличении скорости потока жидкой среды во время второго полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура происходит увеличение (усиление) электрического поля конденсатора колебательного контура в жидкой среде, уменьшение диэлектрической проницаемости жидкой среды и длительности второго полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  When the flow rate of the liquid medium increases during the second half-period of the resonant oscillation of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the electric field of the capacitor of the oscillating circuit in the liquid medium increases, the dielectric constant of the liquid medium decreases, and the duration of the second half-period of the resonant oscillation of the electromagnetic field of the oscillating circuit decreases.
При уменьшении скорости потока жидкой среды во время второго полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура происходит уменьшение (ослабление) электрического поля конденсатора колебательного контура в жидкой среде, увеличение диэлектрической проницаемости жидкой среды и длительности второго полупериода периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. When the flow rate of the liquid medium decreases during the second half period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the electric field of the capacitor of the oscillating circuit decreases in a liquid medium, an increase in the dielectric constant of the liquid medium and the duration of the second half period of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit.
Вследствие этого, длительности первого и второго полупериодов периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура будут отличаться друг от друга.  As a consequence, the duration of the first and second half periods of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit will differ from each other.
В указанном устройстве для измерения расхода жидкой среды - прототипе при изменении температуры внешней среды или магнитном старении постоянного магнита происходит изменение магнитной индукции постоянного магнита в жидкой среде, что снижает точность измерений.  In the specified device for measuring the flow of a liquid medium - the prototype when the temperature of the external environment or the magnetic aging of the permanent magnet changes, the magnetic induction of the permanent magnet in the liquid medium changes, which reduces the measurement accuracy.
При этом трудно измерить с высокой точностью длительность первого или второго полупериодов периода резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура, что снижает точность измерений.  It is difficult to measure with high accuracy the duration of the first or second half-periods of the period of resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit, which reduces the accuracy of measurements.
Раскрытие изобретения  DISCLOSURE OF INVENTION
Задачей создания изобретения является разработка устройства для измерения расхода жидкой среды, которое имеет более высокие чувствительность и точность измерений.  The task of the invention is to develop a device for measuring the flow of a liquid medium, which has a higher sensitivity and measurement accuracy.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в независимом пункте формулы изобретения, общих с устройством - прототипом, таких как устройство для измерения расхода жидкой среды, содержащее жидкую среду, размещенную в трубопроводе из диэлектрического материала, магнит, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, а жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсами магнита и обкладками конденсатора колебательного контура, и отличительных существенных признаков, таких как, жидкая среда размещена в ю W The problem is solved using the signs specified in the independent claim of the invention, in common with the device prototype, such as a device for measuring the flow of a liquid medium containing a liquid medium placed in a pipeline of dielectric material, a magnet, an oscillatory circuit containing an inductance oscillator circuit and the capacitor of the oscillating circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the poles of the magnet and the plates of the capacitor of the oscillating circuit, and distinctive creatures nnyh features such as the liquid medium housed in th W
трубопроводе между полюсами электромагнита, при этом обмотка электромагнита и обкладки конденсатора колебательного контура расположены соосно. the pipeline between the poles of the electromagnet, while the winding of the electromagnet and the capacitor plates of the oscillating circuit are aligned.
В предлагаемом устройстве для измерения расхода жидкой среды обмотка электромагнита и обкладки конденсатора колебательного контура расположены (установлены) соосно.  In the proposed device for measuring the flow of a liquid medium, the winding of the electromagnet and the capacitor plates of the oscillating circuit are located (mounted) coaxially.
Во время первого или второго полу периодов периода затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура диэлектрическая проницаемость одной части жидкой среды увеличивается (проекция вектора силы Лоренца электромагнита на направление вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура (тангенциальная составляющая вектора силы Лоренца электромагнита) положительна), а диэлектрическая проницаемость другой части жидкой среды уменьшается (проекция вектора силы Лоренца электромагнита на направление вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура (тангенциальная составляющая вектора силы Лоренца электромагнита) отрицательна).  During the first or second half periods of the period of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit, the dielectric constant of one part of the liquid medium increases (the projection of the Lorentz force vector of the electromagnet to the direction of the electric field strength vector of the oscillating circuit capacitor (the tangential component of the Lorentz force vector of the electromagnet) is positive) and the dielectric the permeability of another part of the liquid medium decreases (the projection of the Lorentz force vector electromagnet ita the direction of the electric field vector oscillating circuit capacitor (tangential component of the Lorentz force vector electromagnet) is negative).
В этом случае происходит уменьшение разности длительностей первого и второго полупериодов периода затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  In this case, there is a decrease in the difference between the durations of the first and second half periods of the period of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit.
При этом длительность первого полупериода практически равна длительности второго полупериода периода затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  The duration of the first half period is almost equal to the duration of the second half period of the period of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit.
Вследствие этого расход жидкой среды измеряют за счет изменения частоты затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного конура, что повышает точность измерений.  As a result, the flow rate of the liquid medium is measured by changing the frequency of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory kennel, which increases the measurement accuracy.
Нормальная составляющая вектора силы Лоренца электромагнита намного больше тангенциальной составляющей вектора силы Лоренца электромагнита относительно направления вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура в каждой точке жидкой среды, что повышает чувствительность и точность измерений. The normal component of the Lorentz force vector of an electromagnet is much larger than the tangential component of the Lorentz force vector. electromagnet relative to the direction of the vector of the electric field strength of the oscillator circuit capacitor at each point of the liquid medium, which increases the sensitivity and accuracy of measurements.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - повышение чувствительности и точности измерений.  The above set of essential features allows you to get the following technical result - increasing the sensitivity and accuracy of measurements.
Предлагаемое устройство для измерения расхода жидкой среды иллюстрируется следующими чертежами:  The proposed device for measuring the flow of a liquid medium is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1. Структурная схема устройства для измерения расхода жидкой среды.  FIG. 1. Block diagram of a device for measuring the flow of a liquid medium.
Фиг. 2. Вид А на фиг. 1.  FIG. 2. View A in FIG. one.
Осуществление изобретения  The implementation of the invention
Устройство для измерения расхода жидкой среды (расходомер) содержит жидкую среду, размещенную в трубопроводе из диэлектрического (предпочтительно керамического) материала, электромагнит, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности 1 колебательного контура и конденсатор колебательного контура, и измерительную схему 4 (см. фиг. 1, 2).  A device for measuring the flow rate of a liquid medium (a flow meter) contains a liquid medium placed in a pipeline of a dielectric (preferably ceramic) material, an electromagnet, an oscillating circuit containing an inductance coil 1 of the oscillating circuit and a capacitor of the oscillating circuit, and measuring circuit 4 (see Fig. 1 , 2).
Жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсами электромагнита и обкладками конденсатора 2 колебательного контура. При этом обмотка электромагнита 3 и обкладки конденсатора 2 колебательного контура расположены соосно.  The liquid medium is placed in the pipeline between the poles of the electromagnet and the plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit. While the winding of the electromagnet 3 and the capacitor plates 2 of the oscillating circuit are aligned.
Обмотка электромагнита 3 состоит из двух последовательно соединенных катушек индуктивности. Обкладки конденсатора 2 колебательного контура выполнены в виде двух металлических дисков.  The winding of the electromagnet 3 consists of two inductors in series. The plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit are made in the form of two metal discs.
Обмотка электромагнита 3 и обкладки конденсатора 2 колебательного контура выполнены в виде двух отдельных конструктивных элементов, которые установлены на трубопровод с помощью клея (см. фиг. 1). Функцию жидкой среды могут выполнять полярные жидкие среды (например, вода, этиловый спирт) или малополярные (слабополярные) жидкие среды (например, нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, керосин), содержащие полярные молекулы в виде присадок). The winding of the electromagnet 3 and the capacitor plates 2 of the oscillating circuit are made in the form of two separate structural elements that are installed on the pipeline with glue (see Fig. 1). The function of a liquid medium can be performed by polar liquid media (for example, water, ethyl alcohol) or low-polar (low-polar) liquid media (for example, oil products (gasoline, diesel fuel, kerosene) containing polar molecules in the form of additives).
Первый и второй выводы катушки индуктивности 1 колебательного контура соединяют с обкладками конденсатора 2 колебательного контура.  The first and second terminals of the inductance 1 of the oscillating circuit are connected to the plates of the capacitor 2 of the oscillating circuit.
Катушка индуктивности 1 колебательного контура без магнитного сердечника состоит из однослойной и многослойной катушек индуктивности, которые соединены последовательно. Вследствие этого катушка индуктивности 1 колебательного контура имеет минимальную собственную емкость, что повышает чувствительность и точность измерений.  Inductance coil 1 of the oscillating circuit without a magnetic core consists of single-layer and multilayer inductors, which are connected in series. As a consequence, the inductance coil 1 of the oscillating circuit has a minimum own capacitance, which increases the sensitivity and accuracy of measurements.
Измерительная схема 4 содержит катушку индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур, катушку индуктивности 6 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура, элемент И 7, транзистор 8, измерительный усилитель 9, аналого-цифровой преобразователь 10, компаратор 1 1, резистор 12 и вычислительное устройство (не показано).  Measuring circuit 4 contains an inductance coil 5 of pumping energy into an oscillating circuit, an inductor 6 reading the frequency of resonant oscillations of an oscillating circuit, element I 7, transistor 8, measuring amplifier 9, analog-to-digital converter 10, comparator 1 1, resistor 12 and computing device ( not shown).
Первый вход 13 элемента И 7 является входом запуска незатухающих и затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. Выход элемента И 7 соединяют с базой транзистора 8, эмиттер которого соединяют с выводом «Общий» питания.  The first input element 13 and 7 is the start input of the continuous and damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit. The output of the element And 7 is connected to the base of the transistor 8, the emitter of which is connected to the output "Common" power.
Первый и второй выводы катушки индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур соединяют соответственно со вторым выводом резистора 12 и коллектором транзистора 8. Первый вывод резистора 12 соединяют с плюсовым выводом 14 источника питания измерительной схемы 4.  The first and second terminals of the inductance 5 of the energy pumping into the oscillating circuit are connected respectively to the second terminal of the resistor 12 and the collector of the transistor 8. The first terminal of the resistor 12 is connected to the positive terminal 14 of the power supply of the measuring circuit 4.
Первый и второй выводы катушки индуктивности 6 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура соединяют с измерительным усилителем 9, выход которого соединяют с аналого- цифровым преобразователем 10 и компаратором 1 1. Выход аналого- цифрового преобразователя 10 соединяют с вычислительным устройством. Выход компаратора 1 1 соединяют со вторым входом элемента И 7 и вычислительным устройством. The first and second terminals of the inductor 6 readout the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit is connected to the measuring amplifier 9, the output of which is connected to the analog-digital converter 10 and the comparator 1 1. The output of the analog-digital converter 10 is connected to the computing device. The output of the comparator 1 1 connect with the second input element And 7 and the computing device.
Аналого-цифровой преобразователь 10 предназначен для измерения амплитуды затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура (приблизительно) и незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура. Диэлектрическая проницаемость жидкой среды не зависит от амплитуды затухающих (или незатухающих) резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  Analog-to-digital Converter 10 is designed to measure the amplitude of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit (approximately) and sustained resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit. The dielectric constant of a liquid medium does not depend on the amplitude of the damped (or undamped) resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
В предлагаемом расходомере амплитуда затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура имеет минимальное значение. Вследствие этого происходит уменьшение магнитной индукции (магнитного поля) электромагнита в жидкой среде, которая необходима для работы предлагаемого расходомера.  In the proposed flow meter, the amplitude of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit has a minimum value. As a result, there is a decrease in the magnetic induction (magnetic field) of the electromagnet in a liquid medium, which is necessary for the operation of the proposed flow meter.
В этом случае габаритные размеры и потребляемая мощность обмотки электромагнита уменьшаются, что повышает технологичность изготовления, быстродействие (число измерений расхода жидкой среды в единицу времени) и уменьшает энергопотребление расходомера.  In this case, the overall dimensions and power consumption of the winding of the electromagnet are reduced, which improves the manufacturability, speed (the number of measurements of the flow rate of a liquid medium per unit time) and reduces the power consumption of the flow meter.
Незатухающие резонансные колебания электромагнитного поля колебательного контура предназначены для подкачки энергии в колебательный контур (увеличения амплитуды незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура).  The undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit are intended for pumping energy into the oscillating circuit (increasing the amplitude of the undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit).
Устройство для измерения расхода жидкой среды работает следующим образом. Внутри трубопровода из диэлектрического материала помещают жидкую среду. Device for measuring the flow of a liquid medium works as follows. Inside the pipeline of dielectric material is placed a liquid medium.
После включения питания на первый вход 13 элемента И 7 из параллельного канала измерительной схемы 4 подают уровень логической единицы (в это время на второй вход элемента И 7 поступает уровень логической единицы). С выхода элемента И 7 логическая единица поступает на базу транзистора 8 и открывает его.  After turning on the power to the first input 13 of the element And 7 from the parallel channel of the measuring circuit 4 serves the level of the logical unit (at this time the level of the logical unit arrives at the second input of the element And 7). From the output element And 7 logical unit enters the base of the transistor 8 and opens it.
В моменты изменения токов в катушке индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур наводят ЭДС - электродвижущие силы индукции в катушке индуктивности 1 колебательного контура и возбуждают в колебательном контуре незатухающие резонансные колебания электромагнитного поля.  At the moments of change of currents in the inductor 5 of pumping energy into the oscillatory circuit, an electromotive force is induced - electromotive forces of induction in the inductor 1 of the oscillatory circuit and excite in the oscillatory circuit undamped resonant oscillations of the electromagnetic field.
Частота незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура снимается с катушки индуктивности 6 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура и поступает на вход измерительного усилителя 9. С выхода измерительного усилителя 9 сигнал поступает в аналого-цифровой преобразователь 10 и компаратор 1 1. С выхода аналого-цифрового преобразователя 10 цифровой сигнал поступает в вычислительное устройство. С выхода компаратора 1 1 положительные сигналы прямоугольной формы поступают на второй вход элемента И 7 и в вычислительное устройство.  The frequency of sustained resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is removed from the inductor 6 reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillating circuit and fed to the input of the measuring amplifier 9. From the output of the measuring amplifier 9, the signal enters the analog-to-digital converter 10 and the comparator 1 1. From the output of the analog-digital Converter 10 digital signal enters the computing device. From the output of the comparator 1 1 positive signals of a rectangular shape arrive at the second input of the element I 7 and into the computing device.
С выхода элемента И 7 прямоугольные импульсы поступают на базу транзистора 8, при открывании которого через катушку индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур протекают токи, при изменении которых в катушке индуктивности 1 колебательного контура наводят ЭДС индукции.  From the output of the element And 7 rectangular pulses arrive at the base of the transistor 8, when opened, through the inductance 5 of the energy pumping, currents flow into the oscillating circuit, when changing, inductive emf is induced in the inductance 1 of the oscillating circuit.
При этом в первые (или положительные) полупериоды незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура подкачка энергии в колебательный контур происходит во время увеличения тока в катушке индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур, а во вторые (или отрицательные) полупериоды незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура подкачка энергии происходит во время уменьшения тока. At the same time, in the first (or positive) half-periods of non-damping resonant oscillations of the electromagnetic field of an oscillating circuit energy is pumped into an oscillating circuit during an increase in current in the inductor 5, energy is pumped into an oscillating circuit, and during the second (or negative) half-periods of non-attenuating resonant oscillations of the electromagnetic field of an oscillating circuit, the energy is pumped during a decrease in current.
Так как передача энергии в колебательный контур происходит в моменты изменения токов в катушке индуктивности 5 подкачки энергии в колебательный контур (под действием ЭДС индукции наводятся токи согласные с направлением токов в колебательном контуре). При этом увеличивают амплитуды токов незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура и определяют частоту незатухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура.  Since the transfer of energy into the oscillating circuit occurs at the moments of a change in the currents in the inductor 5, the energy is pumped into the oscillating circuit (under the action of an induced emf, currents are induced according to the direction of the currents in the oscillating circuit). At the same time, the amplitudes of the currents of undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit are increased, and the frequency of the undamped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit is determined.
Таким образом, в колебательном контуре, который содержит катушку индуктивности 1 колебательного контура и конденсатор колебательного контура, возбуждают незатухающие резонансные колебания электромагнитного поля.  Thus, in the oscillatory circuit, which contains the inductance coil 1 of the oscillating circuit and the capacitor of the oscillating circuit, excite continuous resonant oscillations of the electromagnetic field.
Далее на первый вход 13 элемента И 7 подают уровень логического нуля и возбуждают затухающие резонансные колебания электромагнитного поля колебательного контура.  Next, at the first input 13 of the element And 7 serves the level of logical zero and excite damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit.
Перемещают жидкую среду в магнитном поле электромагнита и поляризуют жидкую среду под действием силы Лоренца электромагнита.  Move the liquid medium in the magnetic field of the electromagnet and polarize the liquid medium under the action of the Lorentz force of the electromagnet.
Сила Лоренца электромагнита поворачивает полярную молекулу так, чтобы ее дипольный момент установился по направлению силы Лоренца электромагнита. При этом дипольный момент полярных молекул практически не изменяется (жесткий диполь).  The Lorentz force of an electromagnet turns the polar molecule so that its dipole moment is established in the direction of the Lorentz force of the electromagnet. At the same time, the dipole moment of polar molecules practically does not change (rigid dipole).
При увеличении скорости потока жидкой среды нормальная составляющая вектора силы Лоренца электромагнита относительно направления вектора напряженности электрического поля конденсатора колебательного контура в каждой точке жидкой среды увеличивается. When the flow rate of a liquid medium increases, the normal component of the Lorentz force vector of an electromagnet is relatively the direction of the electric field strength vector of the capacitor oscillating circuit at each point of the liquid medium increases.
Вследствие этого диэлектрическая проницаемость жидкой среды уменьшается, а частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура увеличивается.  As a result, the dielectric constant of the liquid medium decreases, and the frequency of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit increases.
Расход жидкой среды измеряют за счет изменения следующих выражений:  The flow rate of the liquid medium is measured by changing the following expressions:
[f (В = const) - f (В = 0)] И [f (в = const / 2) ~ f (В = 0)] > где: f (в = const) - частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура при магнитной индукции электромагнита в жидкой среде В = const; [f (B = const) - f (B = 0)] And [f (b = const / 2) ~ f (B = 0)]> where: f (b = const) is the frequency of the damped resonant oscillations of the oscillating electromagnetic field contour with magnetic induction of an electromagnet in a liquid medium B = const;
f (В = const/2) ~ частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура при магнитной индукции электромагнита в жидкой среде В = const/2; f (V = const / 2) ~ the frequency of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of an oscillating circuit with a magnetic induction of an electromagnet in a liquid medium B = const / 2;
f (в = 0) _ частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура при магнитной индукции электромагнита в жидкой среде В = 0. f ( V = 0) _ the frequency of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillating circuit in the magnetic induction of an electromagnet in a liquid medium B = 0.
Вследствие этого происходит уменьшение влияния на результат измерения расхода жидкой среды диэлектрической проницаемости жидкой среды (до или после расходомера), постоянной составляющей емкости колебательного контура и внешнего возмущающего магнитного поля, что повышает точность измерений. Промышленная применимость As a result, there is a decrease in the effect on the measurement result of the flow rate of the liquid medium of the dielectric constant of the liquid medium (before or after the flow meter), the constant component of the capacitance of the oscillating circuit and the external perturbing magnetic field, which increases the measurement accuracy. Industrial Applicability
Предлагаемое устройство для измерения расхода жидкой среды найдет широкое применение в устройствах измерительной техники, специалистам будут очевидны и другие частные случаи автоматизации измерения расхода жидкой среды.  The proposed device for measuring the flow of a liquid medium will find wide application in devices of measuring equipment, and other special cases of automation of measuring the flow of a liquid medium will be obvious to specialists.
Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.  This description and examples are considered as material illustrating the invention, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following claims, a set of essential features and their equivalents.

Claims

Формула изобретения Claim
Устройство для измерения расхода жидкой среды, содержащее жидкую среду, размещенную в трубопроводе из диэлектрического материала, магнит, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, а жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсами магнита и обкладками конденсатора колебательного контура, отличающееся тем, что жидкая среда размещена в трубопроводе между полюсами электромагнита, при этом обмотка электромагнита и обкладки конденсатора колебательного контура расположены соосно. A device for measuring the flow rate of a liquid medium containing a liquid medium placed in a pipe made of a dielectric material, a magnet, an oscillating circuit containing an inductance of an oscillating circuit and a capacitor of an oscillating circuit, and a liquid medium placed in a pipeline between the poles of the magnet and the plates of the oscillating circuit capacitor, distinguished by that the liquid medium is placed in the pipeline between the poles of the electromagnet, while the winding of the electromagnet and the capacitor plates of the oscillating circuit and are arranged coaxially.
PCT/RU2017/000566 2017-08-03 2017-08-03 Device for measuring the flow of a liquid medium WO2019027339A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/000566 WO2019027339A1 (en) 2017-08-03 2017-08-03 Device for measuring the flow of a liquid medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/000566 WO2019027339A1 (en) 2017-08-03 2017-08-03 Device for measuring the flow of a liquid medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019027339A1 true WO2019027339A1 (en) 2019-02-07

Family

ID=65232992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000566 WO2019027339A1 (en) 2017-08-03 2017-08-03 Device for measuring the flow of a liquid medium

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019027339A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0294924A1 (en) * 1987-04-13 1988-12-14 Aichi Tokei Denki Co., Ltd. Method and apparatus for compensating for a DC offset voltage in an electromagnetic flow meter
US20060096389A1 (en) * 2003-02-10 2006-05-11 Gambro Lundia Ab Flow sensor and method for measuring a flow rate component of a fluid containing electrically charged elements
RU2495382C2 (en) * 2011-10-07 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Рубин" Measuring method of liquid or gaseous measured medium
RU2561251C2 (en) * 2013-09-17 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Рубин" Method of measurement of liquid medium flow rate and device for its implementation
RU2574321C2 (en) * 2013-10-08 2016-02-10 Василий Радионович Рассомагин Method to measure fluid medium flow and device for its realisation
RU2584343C2 (en) * 2014-08-14 2016-05-20 Акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (АО "АПЗ") Method of measuring flow rate of electroconductive liquids

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0294924A1 (en) * 1987-04-13 1988-12-14 Aichi Tokei Denki Co., Ltd. Method and apparatus for compensating for a DC offset voltage in an electromagnetic flow meter
US20060096389A1 (en) * 2003-02-10 2006-05-11 Gambro Lundia Ab Flow sensor and method for measuring a flow rate component of a fluid containing electrically charged elements
RU2495382C2 (en) * 2011-10-07 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Рубин" Measuring method of liquid or gaseous measured medium
RU2561251C2 (en) * 2013-09-17 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Рубин" Method of measurement of liquid medium flow rate and device for its implementation
RU2574321C2 (en) * 2013-10-08 2016-02-10 Василий Радионович Рассомагин Method to measure fluid medium flow and device for its realisation
RU2584343C2 (en) * 2014-08-14 2016-05-20 Акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (АО "АПЗ") Method of measuring flow rate of electroconductive liquids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1697980B (en) Magnetic sensor
US4658373A (en) Position detecting apparatus
EP2199814B1 (en) Magneto-impedance element and magneto-impedance sensor
JP2005287020A (en) Induction proximity sensor
RU2413182C2 (en) Magnetic inductive flow metre
US7574924B1 (en) Magnetic flow meter
EP0556273A1 (en) Proximity sensing means and method
CN103712637A (en) Magnetic confinement pulsed eddy current detection method and apparatus
US20210164766A1 (en) Electronic appliance with inductive sensor
WO2019027339A1 (en) Device for measuring the flow of a liquid medium
CN109633493A (en) A kind of condenser type magnetic field strength transducer based on magnetic liquid drop
CN111103039B (en) Oil tank level sensor
US20160245680A1 (en) Method for Measuring the Flow Rate of a Liquid Medium and Device for Implementing Same
RU2574321C2 (en) Method to measure fluid medium flow and device for its realisation
RU2490654C1 (en) Conductor insulation integrity detector
RU2718123C1 (en) Device for measuring flow rate of liquid medium
RU2207498C1 (en) Method for measuring movements of controlled objects
SU1296845A1 (en) Gas and liquid flowmeter
WO2015171015A1 (en) Method for measuring flow rate of liquid medium
RU2495382C2 (en) Measuring method of liquid or gaseous measured medium
AU2013227427B2 (en) Rotational position sensing
RU171066U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC CONTACTLESS DC SENSOR
Liu et al. An unevenly distributed planar coil in electromagnetic vibration energy harvester
RU94721U1 (en) MAGNETIC FIELD SENSOR
RU2490608C2 (en) Measurement of parameters of controlled object mechanical oscillations

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17920576

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17920576

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1