SU972222A1 - Электромагнитный расходомер с частотным выходом - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ

1

Изобретение относитс  к измерению расхода и количества жидкостей электромагнитным методом и может примен тьс  дл  цифровых электромагнитных расходомеров или аналого-цифровых преобразователей расхода .

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом с компенсационной схемой преобразовани  сигнала в частоту, которые содержат два канала преобразовани , в каждом из которых имеетс  фазовый детектор, преобразователь напр жение - частота и преобразователь частота - напр жение с соответствующими фильтрами 1.

Схемы таких расходомеров сложны. Они возбуждаютс  промышленной частотой, поэтому дл  возбуждени  требуетс  значительна  мощность и возникает трансформаторна  помеха, дл  подавлени  которой необходим дополнительный канал преобразовани .

Известны также электромагнитные расходомеры с частотным выходом, содержащие последовательно соединенные датчик, усилитель сигнала датчика и первое сравнивающее устройство, а также второе сравниваюВЫХОДОМ

щее устройство, причем к выходам обоих сравнивающих устройств присоединено устройство управлени  генератором, подключенные к его выходу последовательно соединенные генератор тока треугольной формы,

5 катущка формировател  магнитного пол  и первый вывод резистора, второй вывод которого соединен с общей точкой расходомера, а точка соединени  резистора и катущки формировател  магнитного пол  соединена с входом второго сравнивающего устройст ° на 2.

Основным недостатком известных расходомеров  вл етс  низка  помехозащищенность при интенсивной флюктуации электрод15 Ных потенциалов и вызванна  этим низка  точность измерени . Дл  электромагнитных расходомеров с линейно измен ющимс  магнитным полем нестабильность электродных потенциалов  вл етс  основной помехой, вызывающей дополнительную погрещность

измерени . В известных расходомерах значение разности электродных потенциалов запоминаетс  в Начале каждого измерительного полупериода и предполагаетс  неизменным в течение всего полупериода. Однако

при повышенной температуре или кислотности измер емой среды и ее загр зненности при измерении расхода различных агрессивных жидкостей флюктуации электродных потенциалов оказываютс  особенно интенсивными . Величина этих флюктуации ощутима в течение измерительного полупериода и вызывает дополнительную погрешность измерени  расхода.

Цель изобретени  - увеличение помехоустойчивости и повышение точности измерени  расхода.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержаш,ий датчик, усилитель сигНала датчика, первое и второе сравнивающие устройства, генератор тока треугольной формы , устройство управлени  генератором, катущку формировател  магнитного пол  и резистор, причем выход датчика соединен с входом усилител  сигнала датчика, к выходу первого сравнивающего устройства подсоединены последовательно соединенные устройство управлени  генератором генератор тока треугольной формы, катушка формировател  магнитного пол  и первый вывод резистора , второй вывод которого подсоединен к общей точке расходомера, а точка соединени  резистора и катушки формировател  магнитного пол  соединена с входом второго сравнивающего устройства, введены формирователь управл ющих импульсов, ключ, запоминающее устройство и сумматор, причем выход второго сравнивающего устройства через формирователь управл ющих импульсов подсоединен к управл ющему входу ключа, выход усилител  сигнала датчика подсоединен к первому входу сумматора и через последовательно соединенные ключ и запоминающее устройство ко второму входу сумматора , выход которого подсоединен ко входу первого сравнивающего устройства, а вход опорного Напр жени  первого сравнивающего устройства соединен с выходо.м устройства управлени  генератором.

На чертеже приведена блок-схема расходомера .

Расходомер состоит из датчика 1, электроды которого подключены к усилителю 2 сигнала датчика. Выход последнего подсоединен к неинвертирующему входу сумматора 3 и через ключ 4 к входу запоминающего устройства 5, выход которого подключен к инвертирующему входу сумматора 3. Выход сумматора 3 соединен с входом первого сравнивающего устройства 6, выход которого подключен к входу устройства управлени  генератором 7, а входом опорного Напр жени  - к его выходу, куда подсоединен также вход генератора 8 тока треугольной формы. К выходу генератора 8 подключено последовательное соединение ка1ушки формировател  9 магнитного пол  и резистора 10. Точка соединени  катущки формировател  9 и резистора 10 соединена

с входом второго сравнивающего устройства 11, выход которого подключен к формирователю 12 управл ющих импульсов. Выход последнего подсоединен к управл ющему входу ключа 4.

Устройство работает следующим образом .

В полупериоде роста тока возбуждени  на выходе генератора тока треугольной

0 формы 8 ток возрастает с определенного отрицательного значени  и в некоторый момент становитс  равным Нулю. При этом падение напр жени  на резисторе 10 также становитс  равным Нулю и срабатывает второе сравнивающее устройство 11. В момент его срабатывани  на выходе формировател  12 управл ющих импульсов формируетс  импульс длительностью Тд,замыкающий ключ 4. На запоминающее устройство 5 при этом поступает напр жение Ujo с выхода усилител 

2 сигнала датчика, которое пропорционально напр жению на электродах датчика в данный момент. Так как в момент равенства Нулю тока в катушке формировател  9 магнитного пол  равна нулю и индукци  магнитного пол  в активной зоне датчика, то полезный сигнал на электродах датчика отсутствует , и напр жение UZQ , поступающее на запоминающее устройство 5, пропорционально разности электрических потенциалов AUjB данный момент времени. В момент окоНча0 ни  импульса На выходе формировател  12 ключ 4 размыкаетс  и запоминающим устройством 5 запоминаетс  напр жение . Длительность импульса формировател  12 должна удовлетвор ть условию V(I-2)-10 Т/2, где Т - период изменени  тока возбуждени . В сумматоре 3 напр жение вычитаетс  из выходного сигнала Uj усилител  2. Таким образом, на выходе сумматора 3 присутствует напр жение U 1)2 - U2o пропорциональное лищь полезному сигналу

д датчика, если предполагать, что разность электродных потенциалов в течение четверти периода неизменна. При дальнейщем возрастании тока на выходе генератора 8 ток магнитное поле и полезный сигнал датчика станов тс  положительными. В тот момент,

5 когда Uj становитс  равным значению +(,, срабатывает первое сравнивающее устройство 6, воздейству  на устройство 7 управлени  генератором. На его выходе по вл етс  Напр жение - ЕО, поступающее на вход .. опорного напр жени  первого сравнивающего устройства 6 и вход генератора 8 тока треугольной формы. Направление изменени  тока На выходе последнего мен етс . Ток начинает убывать. В момент его равенства Нулю оп ть срабатывает второе сравнивающее

5 устройство 11, на выходе формировател  12 формируетс  импульс управлени  ключом 4 и на запоминающем устройстве 5 запоминаетс  Напр жение, пропорциональное ДУэ в этот момент.

Когда ток на выходе генератора 8 становитс  отрицательным, отрицательным становитс  и напр жение Uj йа выходе сумматора 3, пропорциональное полезному сигналу датчика 1. При равенстве Uj -Ео срабатывает первое сравнивающее устройство 6, вновь переключа  устройство управлени  генератором 7.

Один полупериод длитс , пока значение Напр жени  Uj изменитс  от -Ео до +Ео или наоборот, т. е. на величину 2/Ео/. Напр жение пропорционально полезному сигналу датчика Uj Kc Во Vt, где Кс - коэффициент пропорциональности, учитывающий рассто ние между электродами датчика 1, коэффициент усилени  усилител  2 и коэффициент передачи сумматора 3; Во - скорость изменени  индукции магнитного пол , V - измер ема  скорость потока жидкости. В свою очередь, Во Км IB , где Км const; IB- скорость изменени  тока возбуждени , котора  пропорциональна абсолютной величине напр жени  Eg на выходе схемы 7 управлени  Г KY /ЕО/, где KY const. Таким образом, дл  Uj справедливо выражение

Uj К.- Kw-Ky/E /Vt

Подставив в это уравнение U 2/Ео/ и t Т/2, получают выражение дл  периода изменени  тока возбуждени , равного периоду выходного сигнала устройства: Т 4/Кс Кц KyV, а выходна  частота равна

,-К.-КУ-У КО-У (Ко const).

Таким образом, выходна  частота пропорциональна скорости потока жидкости.

Предлагаемое устройство позвол ет эффективнее боротьс  с помехой, вызванной нестабильностью электродных потенциалов . С момента запоминани  напр жени , пропорционального разности электродных потенциалов до момента срабатывани  первого сравнивающего устройства проходит только четверть периода. Электродные процессы обладают ийфранизкочастотным спектром . Даже при низкой частоте изменени  тока возбуждени , составл ющей единицы или дес тки герц, эта частота значительно выще частоты изменени  электродных процессов . Поэтому даже при интенсивных электродных процессах разность электродных потенциалов AUj в течение одного периода изменени  тока возбуждени  мен етс  в одном направлейии. Следовательно, даже в том случае, когда изменение ли ощутимо в течение Т/4 вызванные им дополнительные

погрещности определени  полупериодов роста и убывани  тока возбуждени  будут противоположных знаков и суммарна  погрешность определени  периода будет значительно меньще любой из ее составл ющих. Таким образом, предлагаемое устройство подавл ет помеху, вызванную нестабильностью электродных потенциалов и, тем самым, обеспечивает повышение точности измерени  расхода .

Claims (2)

1.Патент США № 3260109, кл. 73-194, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 546781, кл. G 01 F 1/58, 1974 (прототип ).