Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ, содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерителя периода следования импульсов датчика, опорный генератор, подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом R триггер, элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем выход формирователя подключен к второму входу элемента. И и входу S триггера и к управляющему входу . преобразователя, к информационным входам которого подключены выходы сумматора , к первым входам которого подключены выходы измерителя периода,- . а к вторым - источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразователя подключен выход опорного генератора, выход преобразователя подключен к входу первого счетчика , а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН

<19> <И>

gpss) G 01 Р 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕИИЬ1И КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674825/24-10 (22) 19.12.83 (46) 23.05.85.Бюл.У 19 (72) В.Г.Брандорф, В.Л.Котляров, А.И.Холоша и Э.М.Чеховский (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола и Львовский лесотехнический институт (53) 681.121.8 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 381896, кл. С 01 F 1/00, 1968 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 678303, кл.G 01 F 1/00, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕИ И ГАЗОВв содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерителя периода следования импульсов датчика,. опорный генератор, подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом l2 триггер, элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем вьгод формирователя подключен к второму входу элемента И и входу

5 триггера и к управляющему входу, преобразователя, к информационным входам которого подключены выходы сумматора, к первым входам которого подключены выходы измерителя периода,, а к вторым — источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразователя подключен выход опорного генератора, выход преобразователя подключен к входу первого счетчика, а выход элемента И вЂ” к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора. Виалли

Мш

1 11573

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкостей и га"зов, Известно устройство дпя измерения S суммарного значения расходе жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный к регистратору через дискретный вычислитель суммарного расхода fl 3.

16

Недостатком данного устройства является низкая точность, вызванная погрешностью от нелинейности характеристики датчика.

Наиболее близким к предлагаемому

fS по технической сущности является устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, подключенный к формирователю, генератор опорной частоты, измеритель периода следования импульсов датчика, счетчик, регистратор, сумматор и триггер с подключенным к его выходу элементом И, причем выходы формирователя и генератора опорной частоты подключены к входам измерителя периода 1.2).

В этом расходомере повышена помехозащищенность. Однако точность известного устройства низкая, так З© как в нем не приняты меры по устранению погрешности, вызванной нелннейностью характеристики скорость расхода — выходная частота датчика расхода. 35

Цель изобретения — повышение точности измерения суммарного значения жидкостей и газов за счет умень шения влияния нелинейности характеристики датчика на результат из- © мерения расхода.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, содер" жащее датчик объемного расхода, под- 4з ключенный через формирователь к входу измерителя периода следования импульсов датчика, опорный генератор подключенный к измерителю периода н формирователю, сумматор, первый 36 счетчик и подключенный к его выхо" ду вхоцом R триггер, элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор, введены второй счетчик и преоб- SS разователь кода в число импульсов, причем выход формирователя подключен к второму входу элемента И и

55 2 входу 5 триггера и к управляющему входу преобразователя, к инфорг мационным входам которого подключены выходы сумматора, к первым входам которого подключены выходы измерителя периода, а к вторым — источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразователя подключен выход опорного генератора, выход преобразователя подключен к входу первого счетчика, а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для измерения суммарного расхода жидкостей и газов; на фиг. 2 и 3 - варианты схем формирователя и преобразователя кодов в число импульсов.

Предлагаемое устройство содержит измеритель 1 периода следования импульсов датчика -2, который подключен к нему через формирователь 3. К входам формирователя 3 н измерителя 1 подключен выход опорного генератора 4. Выходы измерителя 1 периода подключены к первым входам суммато» ра 5, к вторым входам которого подключены нсточники нулевого и единнч» ного логических уровней так, что на вторые входы сумматора 5 поступает число, определяемое исходя из максимальной частоты датчика 2. Выходы сумматора 5 подключены к информационным входам преобразователя 6, к управляющему входу которого подключен выход формирователя 3, а к тактовому — выход опорного генератора 4..

Выход преобразователя 6 подключен к входу счетчика 7 с изменяемой емкостью, выход переполнения которого подключен к входу Й триггера 8, выход которого подключен к первому входу элемента И 9, к второму входу которого и к входу В триггера 8 подключен выход формирователя 3. Выход элемента И 9 подключен к входу счетчика 10, выходы которого подключены к входам регистратора 11.

Формирователь 3 (фиг.2)содержит два 3 -триггера 12 и 13 прямой и инверсный выходы которых через. элемент И 14 подключены к выходу формирователя. Информационный вход формирователя "Вх.l", к которому подключен выход датчика расхода, подключен к входу )) первого триггера 12. (11 в (2), а (2) о

Подс тавляя в (4 } получим (Вх вх мм (г}

$$ н =н -н

3 !157

К входу 9 второго триггера 13 подключен выход первого триггера !2.

Тактовый вход формирователя, к которому подключен опорный генератор, подключен к тактовому входу первого триггера 12 непосредственно н к тактовому входу второго триггера 13 через ннвертор 15.

Преобразователь 6 кода в число импульсов (фиг.3) содержит вычитающий !6 счетчик 16, выходы которого подклю" чены через элемент ИПИ-НК 17, к входу и триггера 18, а к входу счетчика подключен выход элемента И 19, к первому входу которого подключен тактовый вход преобразователя, к которому подключен опорный генератор, а к второму - выход три1 гера 18. Управляющий вход преобразователя "Вх.l", к которому подилючен выход формиро- 2р вателя, подключен к входу занесения числа в счетчик 16 и входу g триггера 18. К информационным входаи счетчика 16 подключены информационные входы преобразователя, к которым под- 2!! ключены выходы сумматора.

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов работает следующим образом.

Измеритель 1 периода следования Зб импульсов датчика 2.после окончания очередного периода подает на входы сумматора 5 число, пропорциональное измеренному периоду йр, равГ (1! . 35 и О

few где - частота опорного генера" тора 4;

fz частота датчика 2 расхода.

На вторые входы сумматора 5 посту-. пает в виде набора нулей и единиц число, равное Йр,„;„ + l, где о

f р gn4n Число )! ...: подаетех р х ся в обратном коде..

Добавляемая к Ир и„ единица на вторых входах сумматора переводит обратный код йр ;„ в дополнитель-. ный, что необходимо для того, чтобы на выходе сумматора быпа разность между измеренным и минимальным периодои

Это число поступает на вход преобразователя 6, который в ответ на каждый импульс с выхода формирова355 4 теля 3 дает на своем выходе пакет импульсов. Число импульсов в пакете равно Йт . Эти импульсы поступают на вход счетчика 7.

Триггер 8 эаднии фронтом первого же импульса датчика с выхода формирователя 3 устанавливается в "!"1 н открывает путь импульсам через элеиент И 9 с выхода формирователя 3 на вход суииирующего счетчика 10 результата, который перед началом . измерения устанавливается в "0" операторои (на фиг.! цепи установки

s "0" счетчика 10 не показаны !.Результат считывается с помощью цифрового индикатора °

Когда счетчик 7 переполнится, триггер 8 устанавливается в "0" и следующий после этого импульс с выхода формирователя 3 на вход счетчика 10 результата не попадает. Своим задним фронтом этот импульс установит триггер 8 в "l" открывая элемент И 9 для прохождения через него следующих импульсов с выхода формирователя 3.

Таким образом, после каждого переполнения счетчика 7 один импульс с выхода фориирователя 3 на вход счетчика 10 не попадает.

Это приводит к тому, что на каждые и входных импульсов, на вход счетчик 10 попадает l4 - 1 импульсов, где М - количество импульсов с выхода формирователя 3, вызывающих переполнение счетчика 7. н= A-— ðм,е где А - емкость счетчика 7, определяемая заранее.

Средняя выходная частота равна

Таким образом, зависимость средней выходной частоты устройства от входной представляет собой монотонно убывающую функцию,что согласуется с характеристиками реальных расходоиеров. Выбирая соответствующие зиаче»

1157355 î ния =N,.„è А для конкрет 8х юс х ного расходомера, можно повысить точность измерения расхода за счет коррекции зависимости числа. импульсов 5 на единицу расхода от расхода в единицу времени, которая в идеальном случае не должна изменяться от величины расхода в единицу времени.

Формирователь 3 работает следующим образом.

При отсутствии сигнала датчика триггеры 12 и 13 находятся и подтверждаются импульсами опорного генератора, подаваемыми на их тактовые 1З входы в нулевом состоянии. При поступлении сигнала от датчика на вход 3 триггера 12 ближайший положительный

Фронт импульса опорного генератора установит триггер 12 в "-!" а следую- 20 щий за ним отрицательный перепад на выходе опорного генератора установит в "1" триггер 13. Когда триггер 1.2 установится в "1" на выходе

Формирователя появится "1", когда 25 в "1" установится триггер 13, на выходе Формирователя снова появится "0".

Появление "О" на входе формирователя с выхода датчика после "1" вызовет аналогичное обратное срабатывание gp триггеров 12 и 13. При этом на выходе "!" не появляется. Таким образом, появление импульса на выходе датчика вызывает появление "1" на выходе формирователя во время поступления ближайшего положительного импульса опорного генератора и на время его длительности.

Количественно выигрыш в точности при использовании предлагаемого устройства по сравнению с известным оценивается следующим образом.

Градуировочная характеристика первичного датчика (6) где К вЂ” коэффициент преобразования расхода в частоту;

V - расход в единицу времени.

Величина К не есть величина постоянная, а является функцией

K-- (Р(у ), (7) что характерно для первичных датчиков расхода жидкостей и газов и определяет погрешность от нелинейности известного устройства.

Идеальный датчик, характеризуемый отсутствием этой погрешности, имеет градуировачную характеристику вида

o8x = Ко (8) где К = const о

Подставив (.б ), (7 ) в (5) для предложенного устройства получим о 1 л вих A у(Ч)Ч ЦЯ -„jV

На основании полученных завжимос. тей запишем выражения для погрешностей известного

Е

d" (v7 "" "

1- . 700 fCI

g(V) о и предлагаемого устройств

ОВХ бых „, „ ВЫХ овх овх И) о 1 л

1- — 1К, А y(V)V

Предлагаемое устройство предварительно настраивается под конкретный датчик путем выбора параметров о

У и А его градуировочной

8X ех характеристики (9 ).

Предлагаемое устройство позволяет более, чем на порядок, повысить точность измерения расхода по сравнению с известным за счет коррекции числа импульсов на единицу расхода, которое в реальных расходомерах в большей мере зависит от расхода в единицу времени.

l157355

ВНИИПИ Заказ 3326/38 Тираа 703 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4