Способ измерения коэффициента демпфирования вибрационно- частотных преобразователей

Способ измерения коэффициента демпфирования вибрационно- частотных преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИОННО-ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ путем возбуждения колебаний чувствительного элемента на собственной частоте переменным током возбуя дения и поддерживания постоянной амплитуды выходного сигнала электромагнитной системы съема по отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно заданного постоянного значения амплитуды, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения области устойчивости регулирования амплитуды выходного сигнала Истемы съема, поддерживают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения и по сигналу, пропорциональному отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно заданного постоянного значеkn ния амплитуды, изменяют величину постоянного тока подмагничивания электромагнитной системы возбуждения колебаний чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 1111

y 1j С 01 N 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2561286/18-25 (22) 27. 12.77 (46) 07.05.-84. Бюл. Â 17 (72) В.Г. Булыгин, В.М. Колесников и В.С. Нестеренко (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина (53) 531.758(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 448367, кл. G 01 N 9/00, 1973.

2. Патент США Р 3715920, кл. 73-194, 1973 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИОННО-ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ путем возбуждения колебаний чувствительного элемента на собственной частоте переменным током возбуждения и поддерживания постоянной амплитуды выходного сигнала электромагнитной системы съема.

IIo отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно заданного постоянного значения амплитуды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения области устойчивости регулирования амплитуды выходного сигнала системы съема, поддерживают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения и по сигналу, пропорциональному отклонению амплитуды выходного сигнала. системы съема от предварительно заданного постоянного значения амплитуды, изменяют величину постоянного тока подмагничивания электромагнитной системы возбуждения колебаний чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя.

НеДостатком данного способа является то, что автоматическое управление возбуждением колебаний чувствительного элемента осуществляется переменным током возбуждения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, использованный в устройстве для измерения коэффициента демпфирования динамической системы второго порядка. В известном . способе используется автоматическая стабилизация амплитуды выходного сигнала системы съема вибрационного преобразователя путем изменения амплитуды переменного тока возбужцения, который подают в систему возбуж. a(t) = А sincvt дения преобразователя Е23.

Недостаток известного способа— узкая область устойчивости автоматического регулирования амплитуды выходного сигнала системы съема, в ре40 зультате чего невысокая помехозащищен .ность характерная для известного спо-. соба снижает точность измерения вибрационного преобразователя.

Цель изобретения — повышение точ- и>,= 1 wÄjx ности измерения путем расширения области устойчивости автоматического регулирования амплитуды выходного сигнала системы съема.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэффициента демпфирования вибрационно-частотных преобразователей поддерживают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения и по сигналу, пропорциональному отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно (2) (3) Известно, что возбуждающая колебание сила пропорционально постоянному току подмагничивания J и@ и переменному току возбуждения ib(t), частота и фаза которого зависит от вы ходного сигнала системы съема

f(t) = k,jÚ,ib(t), (4)

55 где k В пОстОЯнный кОэффициент °

Колебания чувствительного элемента 1 на выходе системы 2 съема наводят электрический сигнал, амплитуда

1 10910

Изобретение относится к средствам ,измерения с помощью вибрационно-час тотных преобразователей плотности, расхода и других параметров контролируемой среды и может быть исполь5 зовано в автоматических системах управления технологическими процессами в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности.

Известен способ автоматического 10 измерения коэффициента демпфирования колебаний и собственной частоты вибрационно-частотных преобразователей, основанный на возбуждении колебаний чувствительного элемента и измерении коэффициента демпфирования и собственной частоты, по величине которых определяют. параметры контролируемой среды (1 3.

59 2 заданного постоянного значения амплитуды, изменяют величину постоянного тока подмагничивания электромагнитной системы возбуждения колебаний чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя.

На чертеже приведена функциональ" ная схема устройства, работающего по предлагаемому способу.

Устройство состоит из чувствительного элемента 1, электромагнитной системы съема 2 и возбуждения 3, усилителя-ограничителя 4, выпрямителя 5, операционного усилителя 6 и блока 7 измерения коэффициента демпфирования.

Контролируемая среда взаимодействует с колебаниями чувствительного элемента и вызывает изменение коэффициента демпфирования и собственной частоты колебаний.

Уравнение движения чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя имеет вид

Иа + 2k а + k>a = f(t), (1)

) где М вЂ” масса колебательной системы;, kA- коэффициент демпфирования колебаний;

k>- коэффициент упругости чувствительного элемента;

f(t) — возбуждающая сила.

Решение уравнения (1) в установившемся режиме имеет вид где А и cv — - амплитуда и частота колебаний.

Чувствительный элемент совершает колебания на собственной частоте <о= которая зависит от коэффициента упругости чувствительного элемента и массы системы

1091059

Б (С) = 11 соя и с й, (5) съема; — постоянный коэффициент.

10(Й) = Лб созмСЙэ (6) 15

Ю

1 с 1 в б (9) 30

Составитель В. Вощанкин

Редактор И. Ковальчук Техред В.Далекорей

Корректор В. Бутяга

Заказ 3073/40 Тираж 823

ВНИИПИ ГосударсФвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 которого пропорциональна скорости колебаний чувствительного элемента где U k А и - амплитуда выходного сигнала системы

Сигнал (5) поступает на выпрямитель 5 и усилитель-ограничитель 4, на выходе которого переменный ток возбуждения имеет следующий вид: где 3 = const — постоянная амплиту& да переменного тока возбуждения.

С выхода выпрямителя 5 сигнал, 20 несущий информацию об амплитуде U< выходного сигнала системы съема, по- ступает на первый вход операционного усилителя 6, на другой вход которого подается постоянное напряжение U = 25

const.

Величина тока подмагничивания на выходе операционного усилителя 6 имеет вид

Jns "(Пс П0) где k - постоянный коэффициент, Переменный ток возбуждения (6) и постоянный ток подмагничивания (7) подаются в систему 3 возбуждения.

Амплитуда выходного сигнала системы съема Uc пропорциональна величине тока подмагничивания 3„ и обратно пропорциональна коэффйциенту демпфирования k>

2К (8)

Увеличение коэффициента демпфирования k вибрационно-частотного преA образоватепя, вызванное возрастанием плотности или массовбго расхода контролируемой среды, приводит к уменьшению сигнала съема U, что ведет к возрастанию тока подмагничивания J в соответствии с зависимостью (7).

se

Увеличение тока подмагничивания

Л„ вызывает возрастание аМплитуды . сигнала съема Vc до предварительно заданной амплитуды Uo.

Таким образом, амплитуда выходного сигнала съема автоматически поддерживается постоянной Пс = const.

Получают следующую формулу измерения коэффициента демпфирования по величине тока подмагничивания, который подают в блок 7 измерения коэффициента демпфирования:

Предлагаемый способ по сравнению с известными обеспечивает повышенную точность измерения путем расширения области устойчивости автоколебаний вибрационно-частотного преобразователя как в малых значениях амплитуд колебаний чувствительного элемента в силу возрастания тока подмагничивания;J, так и в больших вслед.ствие того, что автоматически поддерживают постоянное значение амплитуды

;переменного тока возбуждения Js.

Использование предлагаемого спосо1

6а по сравнению с известными обеспечивает возможность контроля и регистрации массового расхода и плотности . нестационарных пульсирующих потоков газожидкостных смесей с высокими скоростями изменения параметров контролируемой среды; унификацию и упрощение вторичной электронной аппаратуры за счет исключения из схемы нелинейных блоков умножения.