Электромагнитный расходомер с частотным выходом

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ti) 54678! (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 06.08.74 (21) 2049802/10 с присоединением заявки М (») Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл. С 01F 1/58

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.121:538. .52 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

И.-А. А. Вирбалис

Каунасский завод искусственного волокна им. 50-летия Октября (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГИ iTViblA РАСХОДОМЕР

С ЧАСТОТНЪ|М ВЫХОДОМ

Изобретение относится к области измерения расхода и количества жидкостей электромагнитными расходомерами.

Известны электромагнитные расходомеры (1), содержащие датчик, выполненный в виде отрезка трубы неферромагнитного материала с электродами для съема сигнала, систему возбуждения магнитного поля, питаемую током промышленной частоты, и измерительный преобразователь в виде двухканального автокомпенсатора переменного тока, один канал которого применяется для преобразования полезното сигнала датчика, а другой — для компенсации трансформаторной помехи. Выходным сигналом расходомера, как правило, является постоянное напряжение или ток. Во многих случаях, например, при необходимости интегрирования выходного сигнала более удобным является частотный выход расходомера. Обычно в таких случаях в расходомер включают преобразователь выходного сигнала автокомпенсатора в частоту. Однако при этом дополнительно усложняется схема расходомера и увеличивается погрешность. Более совершенной является компенсационная схема преобразования выходного сигнала датчика в частоту (2), содержащая датчик, формирователь магнитного поля, усилитель и сравнивающее устройство.

Ио в расходомере с такой схемой, во-первых, производится тройное преобразование измеряемого сигнала: в датчике скорость потока преобразуется в переменное напряжение, затем в измерительном преобразователе преобразуется в постоянное напряжение, а затем в частоту. Во-вторых, в измерительном преобразователе используются два идентичных канала, один из которых необходим для компенсации трансформаторной помехи. Оба эти обстоятельства существенно усложняют схему. Кроме того, этой схеме, как и всем расходомерам, датчик которых возбуждается током промышленной частоты, присуще существенное ограничение частотного диапазона измеряемого сигнала, что не всегда приемлемо.

Для повышения точности измерения расхода путем обеспечения эффективного подавления трансформаторной помехи более простыми средствами, сокращения количества преобразований измеряемых сигналов и расширения их частотного диапазона предлагаемый расходомер -набжен генератором тока треугольной формы, подключенным к формирователю магнитного поля, дополнительным сравнивающим устройством и устройством управления генератора, выход которого подключен к входу генератора тока, а вход — к выходам сравнивающих устройств.

546781

60 (>5

Да (чик Описыва1емо! О расходоъ!ера содержи г злеli I pOды 1, Оомоткп 2 возб1?кдения мап!итного пол>I> пита!Ощий гс!!сратор 3 ток, треугольной формы, схему упр>1вления 4 генератора, дифференциальный усилитель постоянного тока 5 и подсоединенный к его входу через ключевую схему 6 пороговый элемент 7, опорным напряжением которого является

«нуль» схемы. К неинвертирующему входу усилителя подсоединены последовательно и в противофазе электроды датчика и через параллельно включенную ключевую схему 8 источник опорного напряжения, состоящий из обмотки 9, намотанной на обмотку 2, и управляемого делителя напряжения 10. К инвертирующему входу усилителя подсоединена ключевая схема 11, другим выводом соединенная с выходом усилителя, и конденсатор 12, другой вывод которого подключен к «нулю» схемы. Входы кл!Очевых схем 6, 8 и 11 подключены к схеме управления 4. Последовательно обмотке возбуждения 2 включено измерительное сопротивление 13, другим выводом подсоединенное к «нулю» схемы, а точка соединения обмотки 2 и сопртивления 13 подключена на входы схемы сравнения 14 с минимальным опорным напряжением и контрольной схемы сравнения 15. Выходы схем сравнения 14 и 15 подсоединены к входу схемы управления 4. Выход порогового элемента, являющийся одновременно выходом расходомера, подсоединен к выходу схемы управления через переключатель 16.

Возможны два режима работы схемы: подготовка к измерению и измерение. Подготовка к измерению производится в отсутствие течения жидкости через расходомер, но при погруженных в жидкость электродах, Переключатель 16 разомкнут. Измерение производится при движении жидкости через расходомер и при замкнутом переключателе 16.

Работой устройства в обоих режимах управляет схема управления 4. В момент включения схемы или поступления импульса со схемы сравнения 14 схема управления 4 переключает устройство на измерительный полупериод. При этом ключевые схемы 8 и 11 размыкаются, а ключевая схема 6 замыкается.

Выходной ток генератора 3 начинает линейно возрастать. Протекая по обмотке 2, он возбуждает пересекающее трубу с электродами линейно растущее магнитное поле. При наличии движения жидкости по трубе 1 на электродах появляется линейно растущий полезный сигнал датчика.

Одновременно появляется трансформаторная помеха, которая в этом случае является постоянной величиной, совпадающей по знаку с полезным сигналом.

Измерительный полупериод продолжается до тех пор, пока на схему управления 4 поступает импульс со схемы сравнения 15 (в режиме подготовки к измерению) или с порогового элемента 7 (в режиме измерения), и схема управления переключает устройство в

55 компенсационный пслу!(ерпод. Г1ри этом кл(очевыс схемы 8 и 11 зать(ка!Ото>(, а ключевая схема 6 р(!зм(!каетл!. Выходной ток генератора 3 начинаст л!шейно уменьшаться, В03буждая линейно падающее магнитное иоле.

Полезный сигнал датчика тоже линейно уменьшается, а трансформаторная помеха в этом случае имеет знак, противоположный напряжению полезного сигнала.

Компенсационный полупериод продолжается до того момента, когда срабатывает схема сравнения 14, вновь переключая устройство на измерительный полупериод.

Схема сравнения 14 срабатывает в момент уменьшения до нуля падения напряжения на измерительном сопротивлении 13. При этом индукция магнитного поля и напря>кение полезного сигнала равны нулю.

Схема сравнения 15 срабатывает в момент увеличения падения напряжения на сопротивлении 13 до значения, выбираемого таким, чтобы ток возбу>кденпя, вызыва(ощпй это падение, имел бы предельно возможное значение.

Пороговый элемент 7 срабатывает в момент, когда выходное напряжение усилителя 5 становится положительным в измерительный полупериод, т. е. когда становится положительным дифференциальное входное напряжение усилителя. Так как в полупериод компенсации выход усилителя 5 соединен включенной ключевой схемой 11 с инвертирующим входом и, тем самым, усилитель охвачен стопроцентной отрицательной обратной связью, то на конденсаторе 12 «запомнится» напряжение, действующее в вышеуказанный момент на ннвертирующем входе.

В режиме подготовки к измерению сначала устанавливается опорное напряжение, равное нулю. При этом в каждый измерительный полупериод дифференциальное напря>кение становится сразу положительным, и пороговый элемент 7 срабатывает. Затем, постепенно повышая делителем 10 опорное напряжение, находят то его минимальное значение, при котором пороговый элемент 7 перестает срабатыВать.

Затем, изменяя положение делителя 10, увеличивают опорное напряжение, и схема готова к измерению.

B момент измерения индукция магнитного поля достигает максимального значения в данный период.

Компенсационный полупериод продолжается до тех пор, пока индукция магнитного поля уменьшится от максимума до нуля. Продолжительность компенсационного полупериода будет пропорциональна времени измерения.

Период изменения магнитного поля, а также и следования импульсов пороговото элемента 7, являющихся выходными импульсами, будет обратно пропорционален, а частота их следования прямо пропорциональна скорости потока жидкости.

546781

Формула изобретения

Составитель Ж. Теслер

Текред 3. Тарасова Корректор И. Позияковская

Редактор И. Шейкин

Заказ 374/7 Изд. № 185 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССCP по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, К-35, Расписная наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Таким образом, частота следования выходных импульсов в режиме измерения является мерой скорости потока жидкости и, тем самым, и расхода жидкости.

Электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, формирователь магнитного поля, усилитель и сравнивающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода и расширения частотного диапазона измеряемого сигнала, он снабжен генератором тока треуголвной формы, подключенным к формирователю магнитного поля, дополнительным сравнивающим устройством и устройством уп5 равления генератора, выход которого подключен к входу генератора тока, а вход — к выходам cpBBHHBBIoIUHx устройств.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

10 1. Л..М Корсунский. «Электромагнитные гидрометрические приборы», М., 1964, с. 58.

2. Патент США Мв 3260109, кл. 73 — 194, 1966.