RU2718123C1 - Device for measuring flow rate of liquid medium - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement.SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and can be used for measurement of water flow, ethyl alcohol and other liquid media. Device for measuring flow rate of liquid medium includes liquid medium, arranged in pipeline from dielectric material, oscillatory circuit containing inductance coil of oscillatory circuit and condenser of oscillatory circuit, and liquid medium is arranged in pipeline between plates of capacitor of oscillatory circuit. At that, the device contains lining of transparent quartz glass arranged inside the pipeline, and coatings of the oscillatory circuit capacitor are arranged on the outer surface of lining made of transparent quartz glass.EFFECT: technical result is increased sensitivity and accuracy of measurements.1 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода воды, этилового спирта и других жидких сред.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to measure the flow of water, ethyl alcohol and other liquid media.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен расходомер жидкости и газа (см. описание к авт.свид. СССР №1296845 А1, МПК G01F 1/56) - аналог предлагаемого устройства для измерения расхода жидкой среды.Known flow meter of liquid and gas (see description to autosvid. USSR No. 1296845 A1, IPC G01F 1/56) - 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 of ferromagnetic material, the free end of which is provided with a permanent magnet, is cantilevered on the inner wall of the channel of the housing. An electromagnet is mounted on the body in the form of a pipeline section so that the elastic plate is in its magnetic field. An electromagnet coil is supplied 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.A magnetically controlled contact is mounted on the body of the flowmeter in such a way that the axis passing through its contacts is parallel to the axis of the body. The magnetically controlled contact is protected from the action of the electromagnet field by a screen. The permanent magnet is located on the plate parallel to the axis of the magnetically controlled contact, and its north pole is directed to the entrance to the channel. The trigger input through a magnetically controlled contact is connected to the power supply. The trigger is used to form a rectangular voltage pulse and to eliminate unnecessary triggering of the control circuit during the "bounce" of the element contacts. 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 waiting multivibrator, which serves to generate a pulse, normalized in amplitude and duration, necessary for stable control of the switching unit and the sawtooth voltage generator. The standby multivibrator is also connected to a frequency meter.

В расходомере жидкости и газа измерение расхода происходит за счет изменения частоты колебаний упругой пластины с магнитом, которая отображается частотным измерителем расхода.In a liquid and gas flow meter, a flow measurement occurs due to a change in 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.With a large number of vibrations of the elastic plate with a magnet, the elastic properties of the plate change, which reduces the accuracy of the measurements.

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 flowing part of the pipeline of the liquid and gas flow meter, which reduces the manufacturability and accuracy of measurements.

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 №2574321 С2, МПК G01F 1/56).The closest analogue is the prototype of the proposed device for measuring the flow rate of a liquid medium is a method of measuring the flow rate of a liquid medium and a device for its implementation (see the description of the patent for the invention of the Russian Federation No. 2574321 C2, IPC G01F 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 rate of a liquid medium, carrying out the technical implementation of this method, contains a liquid medium placed inside a pipeline of dielectric material, a permanent magnet, an oscillating circuit and a measuring circuit.

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 oscillatory circuit and a capacitor of the oscillatory circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the pole pieces of the permanent magnet, as well as between the first and second plates of the capacitor of the oscillatory circuit.

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 plates of the capacitor of the oscillatory circuit are located on the outer surface of the pipeline. In the General case, the first and second plates of the capacitor of the oscillatory circuit can be placed on the inner surface of the pipeline.

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 rate of a liquid medium, the prototype, when the temperature of the environment or 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 the measurements.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Задачей создания изобретения является разработка устройства для измерения расхода жидкой среды, которое имеет более высокие чувствительность и точность измерений.The objective of the invention is to develop a device for measuring the flow rate of a liquid medium, which has higher sensitivity and accuracy of measurements.

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, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, а жидкая среда размещена в трубопроводе между обкладками конденсатора колебательного контура, и отличительных существенных признаков, таких как, устройство содержит футеровку из кварцевого стекла, размещенную внутри трубопровода, при этом обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки из кварцевого стекла.The problem is solved using the characteristics specified in the independent claim, common with the prototype device, such as a device for measuring the flow rate of a liquid medium containing a liquid medium placed in a pipeline of dielectric material, an oscillatory circuit containing an inductor of an oscillatory circuit and a capacitor oscillatory circuit, and the liquid medium is placed in the pipeline between the plates of the capacitor of the oscillatory circuit, and distinctive essential features, such as the structure contains a quartz glass lining placed inside the pipeline, while the capacitor plates of the oscillatory circuit are placed on the outer surface of the quartz glass lining.

Футеровка из кварцевого стекла может быть выполнена из прозрачного кварцевого стекла (предпочтительно) или непрозрачного кварцевого стекла.The silica glass lining may be made of transparent silica glass (preferably) or opaque silica glass.

В предлагаемом устройстве для измерения расхода жидкой среды обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки из кварцевого стекла, что повышает чувствительность.In the proposed device for measuring the flow rate of a liquid medium, the capacitor plates of the oscillatory circuit are placed on the outer surface of the lining of quartz glass, which increases the sensitivity.

При этом футеровка из кварцевого стекла имеет малый температурный коэффициент линейного расширения, что повышает точность измерений.At the same time, the quartz glass lining has a low temperature coefficient of linear expansion, which increases the 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 rate of a liquid medium is illustrated by the following drawings:

Фиг. 1. Структурная схема устройства для измерения расхода жидкой среды.FIG. 1. The structural diagram of a device for measuring the flow rate of a liquid medium.

Фиг. 2. Поперечный разрез трубопровода устройства для измерения расхода жидкой среды.FIG. 2. Cross section of the pipeline device for measuring the flow rate of a liquid medium.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство для измерения расхода жидкой среды содержит жидкую среду, размещенную в трубопроводе 1 из диэлектрического материала, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности 2 колебательного контура и конденсатор колебательного контура, футеровку 4 из прозрачного кварцевого стекла, обмотку электромагнита 5 и измерительную схему (см. фиг. 1, 2).A device for measuring the flow rate of a liquid medium contains a liquid medium placed in a pipe 1 made of dielectric material, an oscillatory circuit comprising an inductor 2 of an oscillatory circuit and a capacitor of an oscillatory circuit, a lining 4 of transparent quartz glass, an electromagnet winding 5 and a measuring circuit (see Fig. 12).

Футеровку 4 из прозрачного кварцевого стекла размещают внутри трубопровода 1.Lining 4 made of transparent quartz glass is placed inside the pipe 1.

Обкладки конденсатора 3 колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки 4 из прозрачного кварцевого стекла (на фиг. 2 выделены линиями повышенной толщины). Обкладки конденсатора 3 колебательного контура выполняют функцию конденсатора колебательного контура.The capacitor plates 3 of the oscillatory circuit are placed on the outer surface of the lining 4 of transparent quartz glass (in Fig. 2 are highlighted by lines of increased thickness). The plates of the capacitor 3 of the oscillatory circuit perform the function of a capacitor of the oscillatory circuit.

Измерительная схема содержит катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур, катушку индуктивности 7 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура, усилитель 8, фильтр 9, компаратор 10 и вычислительное устройство (не показано).The measuring circuit includes an inductor 6 for pumping energy into the oscillatory circuit, an inductor 7 for reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillatory circuit, an amplifier 8, a filter 9, a comparator 10, and a computing device (not shown).

Устройство для измерения расхода жидкой среды работает следующим образом.A device for measuring the flow rate of a liquid medium works as follows.

Внутри трубопровода из диэлектрического материала помещают жидкую среду.A fluid medium is placed inside the pipe of dielectric material.

После включения питания через обмотку электромагнита 5 протекает ток. На катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур из вычислительного устройства подают импульс напряжения, и через катушку индуктивности 6 подкачки энергии в колебательный контур протекает импульс тока.After turning on the power through the winding of the electromagnet 5, current flows. A voltage pulse is supplied to the oscillator circuit 6 from the computing device from the computing device, and a current pulse flows through the coil 6.

Вследствие этого в колебательном контуре возбуждают затухающие резонансные колебания электромагнитного поля.As a result, damped resonant vibrations of the electromagnetic field are excited in the oscillatory circuit.

Частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура снимается с катушки индуктивности 7 считывания частоты резонансных колебаний колебательного контура и поступает последовательно на усилитель 8, фильтр 9 и компаратор 10.The frequency of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit is removed from the inductor 7 of reading the frequency of the resonant oscillations of the oscillatory circuit and is fed sequentially to the amplifier 8, filter 9 and comparator 10.

С выхода компаратора 10 частота затухающих резонансных колебаний колебательного контура поступает в вычислительное устройство.From the output of the comparator 10, the frequency of the damped resonant oscillations of the oscillatory circuit enters the computing device.

При повышении скорости потока жидкой среды диэлектрическая проницаемость жидкой среды уменьшается. Вследствие этого частота затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура увеличивается.With increasing flow rate of the liquid medium, the dielectric constant of the liquid medium decreases. As a result, the frequency of the damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit increases.

Изменение частоты затухающих резонансных колебаний электромагнитного поля колебательного контура является мерой измерения расхода жидкой среды.Changing the frequency of damped resonant oscillations of the electromagnetic field of the oscillatory circuit is a measure of the flow rate of a liquid medium.

Промышленная применимостьIndustrial 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 rate of a liquid medium will find wide application in devices of measuring equipment, other special cases of automation of measuring the flow rate 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 combination of essential features and their equivalents.

Claims (1)

Устройство для измерения расхода жидкой среды, содержащее жидкую среду, размещенную в трубопроводе из диэлектрического материала, колебательный контур, содержащий катушку индуктивности колебательного контура и конденсатор колебательного контура, а жидкая среда размещена в трубопроводе между обкладками конденсатора колебательного контура, отличающееся тем, что устройство содержит футеровку из кварцевого стекла, размещенную внутри трубопровода, при этом обкладки конденсатора колебательного контура размещены на внешней поверхности футеровки из кварцевого стекла.A device for measuring the flow rate of a liquid medium containing a liquid medium placed in a pipeline of dielectric material, an oscillating circuit containing an inductance coil of an oscillating circuit and a capacitor of an oscillating circuit, and a liquid medium is placed in the pipeline between the capacitor plates of the oscillating circuit, characterized in that the device contains a lining made of quartz glass, placed inside the pipeline, while the capacitor plates of the oscillatory circuit are placed on the outer surface quartz glass lining.

Images