Тепловой расходомер

Тепловой расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения расхода потока жидкости или газа. Целью изобретения яв . ляется уменьшение температурной погрешности измерения теплового расходомера за счет исключения операции замещения отбираемой контролируемым потоком от термочувствительного элемента мощности мощностью уравновешивающего сигнала. В первом такте измерения при воздействии измеряемого потока на терморезистор 6 линеаризованный сигнал автобалансной мостовой схемы с выхода квадратора 8 поступает через электронный переключатель 9 и первый ключ 11 на вход интегратора 13 на время, определяемое формировате-пем 12 длительности импульсов. Во втором такте работы при отключении измеряемого потока от терморезистора 6 выходной сигнал квадратора 8 поступает на вход интегратора 13 через электронный переключатель 9, инвертор 10 и первьй ключ 11 на такое же время, как и в первом такте. Разностный сигнал, накопленньй интегратором 13 и несущий в себе информацию о скорости контролируемого потока, поступает через второй ключ 14 с выхода интегратора на блок индикации 15. 2 ил. с Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) д)) 4 G 01 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4122606/31-10 (22) 25.06.86 (46) 30.03.89. Бюл. й- 12 (71) Московский институт электронной

-техники (72) А. Л.Гостик, Н.Д.Дубовой и В.И.Осокин (53) 681.121 (088.8) (56) Коротков П.А. Тепловые расходомеры. М., 1969, с. 11-113.

Авторское свидетельство СССР

Я 1264003, кл. G 01 F 1/00, 1986. (54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения расхода потока жидкости или газа. Целью изобретения яв.ляется уменьшение температурной погрешности измерения теплового расходомера за счет исключения операции замещения отбираемой контролируемым потоком от термочувствительного элемента мощности мощностью уравновешивающего сигнала. В первом такте измерения при воздействии измеряемого потока на терморезистор 6 линеаризованный сигнал автобалансной мостовой схемы с выхода квадратора 8 поступает через электронный переключатель 9 и первый ключ 11 на вход интегратора 13 на время, определяемое формироватсл=м 12 длительности импульсов. Во втором такте работы при отключении измеряемого потока от терморезистора 6 выходной сигнал квадратора 8 поступает на вход интегратора 13 через электронный переключатель 9, инвертор 10 и первый ключ 11 на такое же время, как и в первом такте. Разностный сигнал, накопленный интегратором 13 и несущий в себе информацию о скорости контролируемого потока, поступает через второй ключ 14 с выхода интегратора на блок индикации 15. 2 ил.

1469355

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения расхода потока жидкости или газа.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 изображена структурная схема расходомера, на фиг.2 — временные диаграммы его работы. 10

Расходомер содержит блок 1 про" граммного управления, переключатель

2 потока, измерительную 3 и дополнительную 4 ветви трубопровода, мостовую измерительную схему 5 с термо- 15 резистором (термочувствительным элементом) 6 в одном из плеч, усилитель 7. разбаганса моста, квадратор

8, электронный переключатель 9, инвертор 10, первый ключ 11, формирова- 20 тель 12 длительности импульсов, интегратор 13, второй ключ 14 и блок

15 индикации, причем первый выход блока 1 программного управления соединен с управляющими входами пере- 25 ключателя 2 потока и электронного переключателя 9, второй выход — с входом обнуления интегратора 13, а третий и четвертый выходы соединены с входом формирователя 12 длительности 30 импульсов и управляющим входом второго ключа 14 соответственно, вход переключателя 2 потока включен в грубопровод, а его выходы соединены соответственно с измерительной 3 и

35 дополнительной 4 ветвями трубопровода, термочувствительный элемент 6 расположен в измерительной ветви трубопровода 3 и включен в плечо мостовой измерительной схемы 5, к измерительной диагонали которой подключен усилитель 7 разбаланса моста, выход которого соединен.с входом квадратора 8 и с диагональю питания мостовой измерительной схемы 5, выход квадратора 8 соединен с входом электронного переключателя 9, первый выход которого соединен непосредственно, а второй выход через инвертор с входом первого ключа 11, уп50 равляющий вход которого соединен с выходом формирователя 12 длительности импульсов, выход первого ключа

11 через последовательно соединенные интегратор 13 и второй ключ 14 сое:55 динен с входом блока 15 индикации.

Блок 1 программного управления содержит задающий генератор 16, ждущий мультивибратор 17, схемы 18-20 задержки и ждущие мультивибраторы

21, 22, причем выход задающего гене ратора 16 соединен с входами ждущего мультивибратора 17 и схем 18-20 задержки, выход ждущего мультивибратора 17 (первый выход блока f программного управления) соединен с управляющими входами переключателя 2 потока и электронного переключателя

9, выходы схем 18, 19 задержки (третий выход блока 1 программного управления) соединены с входой формирователя 12 длительности импульсов, выход схемы 20 задержки соединен с входом ждущего мультивибратора 21, выход которого (четвертый выход блока 1 программного управления) соединен с управляющим входом второго ключа 14 и входом ждущего мультивибратора 22, выход которого (второй выход блока 1 программного управления) соединен с входом обнуления интегратора 13.

Устройство работает следующим образом в два этапа.

На первом этапе с выхода ждущего мультивибратора 17 блока 1 управ ения на переключатель 2 потока приодит управляющее напряжение U>,, отпирающее переключатель 2, т.е. обеспечивающее коммутацию газового потока, поступающего на его вход, в измерительную ветвь трубопровода

3. Тем самым обеспечивается воздействие измеряемого потока на терморезистор К -6 (см. фиг.2б).

Элементы 5-7 образуют автобалансную мостовую схему, обеспечивающую постоянство рабочей точки терморезистора. Для терморезистора 6 можно записать уравнение баланса мощностей, воздействующих на него

Ро Р пост Pq где Р, — мощность, соответствующая овыбранной рабочей точке терморезистора (т.е. обеспечивающая сопротивление

R; равное сопротивлениям плеч моста) при нормальной температурной окружающей среды 20 С);

P — мощность отбираемая от R измеряемым потоком и пропорциональная скорости потока;

Р— мощность, эквивалентная воздействию на R отклоне1469355 ния температуры окружающей среды от нормального значения (+E =С, ЛТ в случае превышения температуры окружающей среды Т, на Ь Т, своего номинального значения и -Р, =С, ЪТ,, если температура окружающей среды меньше на ЬТо номинального значения, С, — коэффициент пропорциональности)

P, — мощность, рассеиваемая на пост

Кт под действием постоянного тока I, обеспечивающего постоянство рабочей точки терморезистора К., т.е. поддерживающего мостовую измерительную схему 5 в сбалансированном состоянии.

Причем Р„„=C U „,„, где С коэффициент" пропорциональности, зависит от соотношения номиналов резисторов мостовой схемы 5; выходное напряжение усилителя 7 разбаланса моста.

Выходное напряжение квадратора 8

U „8 определяется соотношением Бк

= C „, . де Cq коэфф"циен пропорциональности.

На первом этапе цикла измерения (при обдуве R потоком) уравнение баланса мощностей имеет вид

При этом на выходе усилителя 7 разбаланса моста устанавливается на-! пряжение Па„(„, обеспечивающее баланс мостовой измерительной схемы 5 (см. фиг.2е). Соответствующее ему ! выходное напряжение квадратора Пк через контакты I переключателя 9 поступает на вход первого ключа 11.

По окончании переходного процесса в момент времени t с помощью блока 1 управления на время о замыкается первый ключ 11 (величина С задается формирователем 12 длительности) и на вход интегратора 13 поступает на-! пряжение +U . Под действием входного напряжения на выходе интегратора 13 установится напряжение, равное

I (( пнт = — U „ (фиг 2ж) где T noc тоянная времени интегрирования. Зна-! чение о зависит от напряжения U квадратора 8 и максимального выходного напряжения интегратора 13 (обыч5

25 но сравнимо с постоянной времени интегрирования Т).

На втором этапе измерительного цикла в момент времени размыкается первый ключ 11. Электронный переключатель 9 переводится в состояние II и одновременно прекращается подача управляющего сигнала на переключатель 2 потока, что приводит к прекращению обдува терморезистора 6 газовым потоком, который перекоммутируется переключателем 2 потока с измерительной ветви трубопровода 3 на дополнительную 4 (фиг.2б) . В результате прекращается отбор мощности Рс, от терморезистора 6, что вызывает разбаланс мостовой схемы 5 и уменьшение напряжения на выходе усилителя

iI

7 разбаланса моста до значения Па„,„ при котором мостовая схема 5 вновь приходит в сбалансированное состояние (фиг.2е). Уравнение баланса мощностей при этом имеет вид (2) поскольку при отсутствии расхода газа PQ = О. и

Соответствуюшее напряжению Б а,„, выходное напряжение квадратора 8 U"„ через контакты II переключателя 9 поступает на вход интегратора 10 и далее на вход первого ключа 11. По окончании переходного процесса в момент времени t опять замыкается на время с, первый ключ 11 и на вход интегратора 13 поступает напряжеlI ние - U, обеспечивая уменьшение выходного напряжения интегратора

40 13. В момент времени t на выходе интегратора 13 установится напряжеЦ (! В! ние, Равное Пинт ° (Пка Пка) (фиг.2ж), так как

Принимая во внимание, что отре45 зок времени О = t, в течение которого осуществляется измерение, невелик и за это время температура окружающей среды практически не изменится, можно сделать вывод, что веS0 личина Р в уравнениях (1) и (2) имеет одно и то же значение. Вычитая из выражения (1) выражение (2), получим

55 Q (ocr пост СЗ ка Ks

Р = Р - Р = (U -U ) пнт

С Т где С = — — некоторый коэффицис ент °

1ч693

15

25

35

Поскольку значение мощности Р является функцией скорости газового потока (следовательно, и расхода газа (), то разностное напряжение

Ц

U „однозначно определяет расход

И цт газовой среды в магистрали и инвариантно к изменению температуры окружающей среды.

Для измерения напряжения U> в момент времени t по сигналу с блока 1 управления замыкается второй ключ 1ч и выходное напряжение интегратора 13 подается на блок 15 индикации. По окончании процесса измерения в момент времени 1 происходит обнуление интегратора 13 и устройство готово к проведению повторных измерений.

Блок 1 управления работает следующим образом.

Последовательность на выходе задающего генератора 16 (фиг.2а) определяет время цикла измерения и является опорной для формирования сигналов блока 1 управления. Иультивибратор 17 формирует управляющие импульсы на переключатель 2 потока и электронный переключатель 9 (фиг.2б).

Схемы 18, 19 задержки обеспечивают необходимый сдвиг во времени момента запуска формирователя 12 длительности импульсов относительно импульсов задающего генератора 16 и тем самым управляют работой первого ключа 11 (фиг.2в) .

Схема 20 задержки и мультивибратор 21 формируют сигнал управления вторым ключом 1ч (фиг.2г), а также управляют запуском мультивибратора

22, который формирует сигнал обнуления интегратора 13 (фиг ° 2д) .

55 6

Формула изобретения

Тепловой расходомер, содержащий включенный входом в трубопровод переключатель потока, причем трубопровод за переключателем потока выполнен в виде двух одинаковых по сечению ветвей, подключенных соответственно к выходам переключателя потока, термочувствительный элемент, установленный в одной из ветвей трубопровода и образующий вместе с мостом и усилителем разбаланса автобалансную мостовую схему, электронный переключатель, последовательно соединенные первый ключ и интегратор, блок программного управления, первый выход которого соединен с управляющими входами переключателя потока и электронного переключателя, а второй выход — с входом обнуления интегратора, блок индикации, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены квадратор, инвертор, формирователь длительности импульсов и второй ключ, причем вход формирователя длительности импульсов и управляющий вход второго ключа соединены с третьим и четвертым выходами блока программного управления соответственно, выход автобалансной мостовой схемы через квадратор соединен с входом электронного переключателя, первый выход которого соединен непосредственно, а второй— через инвертор с входом первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя длительности импульсов, выход первого ключа через последовательно соединенные интегратор и второй ключ соединен с входом блока индикации.

1469355

Фиа Г

Составитель В.Ярыч

Редактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор М.Шароши

Заказ 1350/47 Тираж бб0 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 10,1