Электромагнитный расходомер

Электромагнитный расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерению расхода жидкостей электромагнитным методом. Цель изобретения - повышение точности измерения. Электромагнитный расходомер содержит источник 1 питания, электромагнитный преобразователь 2 расхода, усилители 3 и 4, цифроаналоговые преобразователи 5, 8, 12, 18, ключи 9, 11, 14, 15, устройство управления 22. Кроме того, в состав расходомера входят фазовращатель 6, интеграторы 7 и 19, синхронный детектор 17, компаратор 20, формирователь тактовых импульсов 21. Устройство 22 управления содержит три регистра, два счетчика, три триггера, реверсивный счетчик, программируемую логическую матрицу. В расходомере осуществляется автоматическая коррекция аддитивной погрешности измерительной схемы, программная перестройка режима измерения. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

КСПУБЛИН

„.80„15

О А1 (5D 4 G 0l F l/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПКНТ СССР

I (21) 4147534/31 — 10 (22) 14. 11.86 (46) 23.09.89. Бюл. Р 35 (7)) Таллиннский политехнический институт (72) В.А.Герасимчук и А.З.Кеэваллик (53) 681.121 (088.8) (56) Герасимчук В., 1)ейстер А. Интегрирующие цифровые электромагнитные расходомеры. В кн.: 4 симпозиума по морской электронике. Росток, ГДР, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 909573, кл. G 01 F l/58, 1978. (54) ЭЛЕКТРО)1АГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к измерению расхода жидкостей электромагнитным методом. Цель изобретения — повышение точности измерения. лектромаг2 нитный расходомер содержит источник

1 питания, электромагнитный преобразователь 2 расхода, усипители 3 и 4, цифроаналоговые преобразователи 5, 8, l2, 18, ключи 9, 11, 14, 15, устройство управления 22. Кроме того, в состав расходомера входят фазовращатель 6, интеграторы 7 и 19, синхронный детектор 17, компаратор 20, фор— мирователь тактовых импульсов 21.

Устройство 22 управления содержит три регистра, два счетчика, три триггера, реверсивный счетчик, программируемую логическую матрицу. В расходомере осуществляется автоматическая коррекция аддитивной погрешности измерительной схемы, программная перестройка режима измерения. 7 ил., разом.

При помощи источника 1 питания, соединенного с обмоткой возбуждения преобразователя 2 расхода, в активной зоне преобразователя возбуждается си55

Изобретение относится к измерению расхода жидкостей электромагнитным методом.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема электромагнитного расходомера; на фиг. 2 — структурная схема устройства управления; на фиг. 3 — времен- 10 ные диаграммы основного цикла измерения; на фиг. 4 — временные диаграммы процесса интегрирования вспомогатель- ного цикла; на фиг. 5 — временные диаграммы управляющих сигналов вспо- 15 могательного цикла; на фиг. 6 структурная схема ведущей программы вычислительного устройства; на фиг. 7 — структурная схема прерывающей программы вычислительного устрой в 20 ства.

Р асх одо мер содержит источник ) пи— тания, электромагнитный преобразователь 2 расхода, усилитель 3 основного сигнала, усилитель 4 опорного сигнала, цифроаналоговый преобразователь мантиссы 5, фазовращатель 6, интегратор 7 опорного сигнала, цифроаналоговый преобразователь 8 порядка, ключ 9 измерения нуля, суммирующий усилитель 10 отклонения, ключ 11 режима, цифроаналоговый преобразователь

12 допустимого отклонения, инвертор

13, ключ 14 основного сигнала, ключ

15 опорного сигнала, суммируюций уси- 35 литель 16, синхронный детектор 17, цифроаналоговый преобразователь 18 веса, интегратор 19, компаратор 20, формирователь 21 тактовых импульсов, устройство 22 управления, регистр 23 40 ввода, устройство 24 обмена, вычисли— тельное устройство 25.

Устройство 22 управления содержит регистр 26 режима, схему 27 сравнения, счетчик 28 вспомогательного цик- 45 ла, триггер 29 четности, триггер 30 запуска, D-триггер 31, программируемую логическую матрицу 32, регистр 33 сдвига, реверсивный счетчик 34, счетчик 35 основного цикла, регистр 36 вывода.

На фиг. 2-5 приведены сигналы 3758.

Устройство работает следующим обнусоидальное магнитное поле. Под действием этого поля на электродах преобразователя 2 расхода генерируется основной сигнал, а во встроенном в активную зону преобразователе индукции магнитно го поля генерируется опорный сигнал. Основной сигнал поступает на вход усилителя основного сигнала 3 и затем на вход цифроаналогового преобразователя 8 порядка.

Опорный сигнал поступает на вход усилителя 4 опорного сигнала и затем на вход цифроаналогового преобразователя 5. С выхода этого преобразователя сигнал поступает на входы фазовращателя 6 и интегратора 7 опорного сигнала, к выходам которых подключен ключ ll режима. С выхода этого ключа сигнал поступает на один из входов ключа 15 опорного сигнала непосредственно, а на другой вход поступает через инвертор 13. Выход интегратора 7 соединен с одним из входов ключа 9 измерения нуля, второй вход которого соединен с нулевой шиной. Сигналы с выходов цифроаналогового преобразователя 8 порядка и ключа 9 измерения нуля поступают на входы суммирующего усилителя 10 отклонения. Выход этого усилителя соединен с входом цифроаналогового преобразователя 12 допустимого отклонения, к выходу которого подключен один из входов ключа 14 основного сигнала, второй вход которого соединен с нулевой шиной, а выход соединен с одним из входов суммирующего усилителя 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода ключа 15 опорноro сигнала. С выхода суммирующего усилителя 16 сигнал через синхронный детектор 17, цифроаналоговый преобразователь 18 веса и интегратор 19 поступает на вход компаратора 20, где преобразуется в цифровую форму. С выхода компаратора 20 сигнал поступает на вход D-триггера

31 и второй вход программируемой логической матрицы 32, первый вход которой соединен с выходом D-триггера

31. (Нумерация входов и выходов логической матрицы на фиг. 2 начинается с нуля). Выход интегратора 7 опорного сигнала соединяется с входом формирователя 21 тактовых импульсов, который вырабатывает на выходе три цифровых меандровых сигнала, первый из них имеет период, равный периоду входного сигнала, второй — половине

5 150 ч60 периода входного сигнала и третий четверти периода. Выход формирователя 21 соединен с третьим входом логической матрицы 32. Управляющие вхо5 ды цифроаналоговых преобразователей

5, 8 и 12 и управляющий вход ключа 1 1 режима соединены с выходом регистра

26 режима. Вычислительное устройство

25 соединено магистралью обмена с устройством 24 обмена, вход которого соединен с выходом регистра 36 вывода, выход соединен с входом регистра 23 ввода, а вход запроса прерывания сое— динен с восьмым выходом логической матрицы 32. Выход счетчика вспомогательного цикла 28 соединен с пятым входом логической матрицы 32 и с управляющим входом цифроаналогового преобразователя 18 веса. Старший раз- 20 ряд управляющего входа преобразователя 18 соединен с первым выходом логической матрицы 32. Триггер 29 четности цикла измерения включен между восьмым выходом и шестым входом логи в 25 ческой матрицы 32. Тактовый вход регистра 33 сдвига соединен с тактовым входом D-триггера 31 и с третьим выходом логической матрицы 32, четвертый выход которой соединен с входом 30 данных этого регистра. Вход сброса реверсивного счетчика 34 соединен с входом сброса счетчика 35 основного цикла и с седьмым выходом логической матрицы 32. Установочный вход триггера 30 запуска соединен с выходом регистра 26 режима, выход этого триггера соединен с седьмым входом логической матрицы 32 и с инверсным входом запрета счетчика 35, à D-вход 40 служит дополнительным входом внешнего запуска расходомера. Первый вход схемы 27 сравнения соединен с выходом регистра 26 режима> второй вход соединен с выходом счетчика 35, а выход 45 соединен с четвертым входом логической матрицы 32. Установочный вход регистра 26 режима соединен с входом запрета счетчика 28, с восьмым выходом и девятым входом логической матрицы 32 и с тактовым входом регистра 36 вывода, вход данных которого соединен с выходами регистра 33 сдвига реверсивного счетчика 34, счетчика 35 и триггера 30 запуска. Инверсный вход сброса счетчика 28 соединен с входом запрета счетчика 34, с восьмым входом и шестым выходом логичес.кой матрицы 32 и с управляющим вхо0 6 дом ключа 14 основного сигнала, а тактовый вход этого счетчика соединен с тактовыми входами триггера 30 запуска, реверсивного счетчика 34 и счетчика 35 и с выходом схемы 21 формирования тактовых импульсов, имеющей период сигнала, равный периоду опорного сигнала. Пятый выход логической матрицы 32 соединен с входом реверса реверсивного счетчика 34 и с управляющим входом ключа опорного сигнала 15. Второй выход логической матрицы 32 соединен с управляющим входом синхронного детектора 17.

Расходомер может работать в режиме измерения среднего расхода, когда ключ 11 выключен и на вход инвертора

13 поступает сигнал с выхода интегратора 7, и в режиме измерения интегрально го расхода, ко гда ключ 1 1 включен и на вход инвертора 13 поступает сигнал с выхода фазовращателя 6. Расходомер может работать с внутренним и внешним запуском. Внешний запускающий сигнал поступает на D-вход триггера 30 запуска. Вид запуска определяется сигналом, поступающим с выхода регистра 26 режима на установочный вход триггера 30 запуска. Единичное значение сигнала устанавливает триг—

I гер 30 в единичное состояние независимо от сигнала запуска и соответст— вует режиму внешнего запуска, При измерении малых расходов или нуля расходомера вход суммирующего усилителя

10 при помощи ключа 9 измерения нуля соединяется с нулевой шиной.

Расходомер измеряет отк гонение текущего значения расхода от значения оценки расхода, полученной на преды— дущем цикле измерения. Значение оценки расхода представляется в виде мантиссы и порядка. Значения мантиссы и порядка поступают на управляющие входы цифроаналоroвых преобразователей мантиссы 5 и порядка 8. В зависимости от флюктуаций предыдущих оценок допустимое отклонение текущей оценки задается кодом, поступающим на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 12 отклонения. Время измерения расходомера задается кодом, поступающим с выхода регистра 26 режима на первый вход схемы сравнения, на второй вход которой поступает код .с выхода счетчика 35 основного цикла, подсчитывающего периоды опорного сигнала.

1509600

Значение мантиссы, порядка, допустимого отклонения, времени измерения, режимы измерения среднего или интегрального расхода, вид запуска, режим измерения нуля задаются программно при помощи блока 25 и посредством устройства 24 обмена, соответствующие данные записываются в регистр 23 ввода. 1О

Цикл измерения, состоящий из основного и вспомогательного циклов, начинается с того, что сигналом 45 ,цанные из регистра 23 ввода записываются в регистр 26 режима. С выхода 15 этого регистра данные поступают на управляющие входы цифроаналоговых преобразователей 5, 8, 12 и управляющие входы ключей 9, 11. Коэффициенты передачи цифроаналоговых преобразова- 20 телей 5, 8 и 12 соответственно равны

-P

1с = ш, 1с =2, 1 = 2 где m — мантисса оценки; р — порядок оценки; 25

d — допустимое отклонение;

dm — максимально допустимое отклонение.

На выходе суммирующего усилителя

10 сигнал, пропорциональный отклоне- 30 нию или разности текущего значения расхода и оценки расхода предыдущего цикла измерения

Р

Ц,,,Б„-Ц ° ш2

Цифроаналоговым преобразователем

12 величина отклонения может усиливаться в заданное число раз.

Элементами 13 - 20 и 31, 22 осуществляется аналого-цифровое развер- 40 тывающее преобразование отношения переменных сигналов. Основной цикл этого процесса иллюстрируется временны-. ми диаграммами на фиг.3. Пусть текущий цикл измерения будет четным, что 45 соответствует нулевому выходному сигналу триггера 29 четности. При положительном выходном напряжении 51 интегратора 19 на выходе компаратора 20 будет единичное значение сигнала 42, что приводит к единичному значению сигнала 43 на управляющем входе ключа 15 опорного сигнала, при этом на вход суммирующего усилителя 16 поступает чеРез ключ 15 опорный сигнал с входа инвертора 13 и на выходе суммирующего усилителя 16 возникает сумма опорного сигнала и сигнала отклонения (при выбранном в соответствии с фиг.3 знаке сигнала отклонения).Выпрямленный синхронным детектором 17 сигнал 50 поступает на вход интегратора 19. Напряжение на выходе интегратора 19 начнет изменяться в сторону отрицательных значений. При переходе нулевого значения этим напряжением . компаратор примет нулевое значение.

Однако D-триггер 31 примет нулевое значение только с приходом положительного фронта тактового импульса на его тактовом входе. Это произойдет в момент перехода опорного напряжения на выходе интегратора 7 опорного сигнала нулевого значения.

Выходной сигнал D-триггера 31 изменит выходной сигнал 43 логической матрицы 32, при этом ключ 15 переключится и на выходе суммирующего усилителя 16 и синхронного детектора 17 появится си1 нал, пропорциональныи разности сигнала 48 отклонения и опорного сигнала 49. Этот сигнал вызовет изменение выходного напряжения

51 интегратора !9 в сторону положительных значений. После перехода сигналом 51 нулевого значения первый положительный фронт тактового сигнала переключит триггер 31 в единичное состояние, что вызовет очередное переключение ключа опорного сигнала 15.

Этот процесс повторяется на протяжении всего основного цикла измерения, при этом в реверсивный счетчик 34 с приходом каждого отрицательного фронта тактового импульса записывается

"+1" при интегрировании в данный момент разности сигналов 49 и 48 и записывается "-1" при интегрировании в данный момент времени суммы этих сигналов. К концу основного цикла в счетчике 34 накапливается грубая оценка отношения сигнала отклонения к опорному сигналу. Эта оценка уточняется на протяжении вспомогательного цикла (фиг, 4 и 5). Уточнение результата осуществляется путем разряда интегратора дискретно уменьшающимся во времени опорным сигналом и увеличения точности измерения времени до четверти периода опорного сигнала при одновременном уменьшении веса результата.

Уменьшение опорного сигнала осуществляется при помощи цифроаналогового преобразователя 18 веса, коэффициент передачи которого

1с, = 2 определяется кодом k на его управляюi600

20

55 щем входе. Изменение точности времени измерения осуществляется путем изменения периода сигнала, поступающего на тактовый вход D-триггера 31 с третьего выхода логической матрицы.

Алгоритм изменения коэффициента передачи, точности времени измерения и веса результата приведен в табл.1.

Начиная с пятого микротакта, в табл. I содержатся микротакты с повторяющимся весом результата, что вносит некоторую избыточность, необходимую для сходимости процесса интегрирования вспомогательного цикла, т. е. для обеспечения возможности достижения выходным напряжением интегратора 19 нулевого уровня с учета.1 напряжения смещения нуля цифроаналогового преобразователя 18, синхронно— го детектора 17 и интегратора 19.

Последовательный код результата измерения вспомогательного цикла при помощи регистра 33 сдвига преобразуется в параллельный кад, который с учетом веса соответствующего разряда преобразуется блоком 25 па формуле

И=1

Л =;» (1) .V,. +Л,, >=о где D — результат измерения вспомо1С гательна го цикла;

Л ; — значение результата (О или

1) на i — м микротакте;

V; — вес результата i-го микротакта;

D — результат измерения последи него такта.

Результат измерения последнего такта определяется по табл. 2.

В табл. 2 в результат измерения последнего такта входит сумма результатов, начиная с десятого микротакта до микротакта, на котором праизо1>)ло первое изменение значения результата. Нулевому значение Л1,, соответствует запись в D,, а единичному — запись "-1". Такой алгоритм обеспечивает постоянную длительность вспомогательного цикла, а в результат измерения входит только время до первого перехода выходным напряжением интегратора нулевого значения на последнем такте вспомогательного цикла. Результат измерения всего цикла измерения определяется па формуле и-> 9>; о + — (1) 7 +

С = Э где D — результат измерения основна2

ro цикла.

Реву)1ьтат измерен>1я ае>«»i«ага цикла апре;,еляется < астаяпиаH реверсивного счетчика 34.

Вспамо гательный цикл iiачинается, когда код на выходе счет шка 35 основного цикла совпадает с кодам, поступающим с выхода регистра 26 режима на первый вход схемы сравнения или в режиме внешнего запуска, когда сигнал запуска на выходе триггера 30 запуска примет нулевое значение. Сигнал 38 шестого выхода логической матрицы либо выходным сигналам схемы 27 сравнения, либо выходным сигналом трш гера запуска ЗО перевалится в единичное состояние. При этом при па— маци ключа 14 выключается спгна.i 48 отклонения, снимается установка нуля счетчика 28, запрещается работа реверсивного счетчика 34. Счетчик вспомогательного цикла 28 пад действием тактового импульса 52 начинает считать такты вспа»агательпага цикла.

Результат залп>сывается в регистр сдвига 33 отрицательным франтам тактовогога и 11>у)1ь са 56 . На перво» такте вспомогательного и;1кла запрещается изменение знака апарнага сигнала при помощи ключа 15 и разрешается изменение этого знака при па»ащи с>1нхранного детектора 17 в зав>:си»асти от выходного сигнала D-триггера 31. Эта ситуация сохраняется ла конца вспа 1о гательнаго цикла. Происходит пасчеjIoBательнае уменьшение уровня опорнога сигнала и увеличение точности измерения времени с последовательной записью результатов >з регистр 33 сдвига. На последнем 13-» »икротакте

D-триггер положительным фронтом принимает состояние в соответствии с сигналом 42 и да конца этага микротакта не меняется. Сигнал 40 управления синхронным детекторам 17 приобретает возможность меняться не под действием выходного сигнала D-триггера 31, а под действием выходного сигнала 42 компаратара 20. Эта приводит к тому, что синхронный детектор 17 меняет знак сигнала 50 не в заданные сигналом 56, а в произвольные моменты времени . При этом выходное напряжение интегратора будет колебаться около нуля. Амплитуда калеба>п>й зависит от гистерезиса кампаратара 20 и может быть сделана достаточна малой.

Период колебаний зависит ot постояннойой времени интегратора 19 и уровня

1509600

12 его входного сигнала. Этот сигнал к концу микротакта !3 стремится к нулю по синусоидальному закону. Предлагае— мый процесс обеспечивает к началу ноS вого цикла измерения близкое к нули выходное напряжение интегратора 19.

После окончания микротакта 13 выход— ной сигнал 45 ло гической матрицы 32 принимает единичное значение. При p этом положительным фронтом этого сигнала происходит запись данных регистра 33 сдвига, реверсивного счетчика

34, счетчика 35 основного цикла и триггера 30 запуска в регистр 36 вы- !5 вода и одновременно с этим происходит запрос прерывания блока 25 через устройство 24 обмена. Кроме того, сигналом 45 происходит разрешение записи

;новых данных в регистр 26 режима, за- 20 прет счета счетчика 28 вспомогатель— ного цикла и переключения триггера

29 четности. Eсли установлен режим внутреннего запуска (это соответствует сплошным линиям на фиг.5), то сигнал 38 принимает нулевое значение, при этом включается сигнал 48 откло— нения, сбрасывается в ноль счетчик 28 вспомогательного цикла и разрешается работа реверсивного счетчика 34. Сиг- 30 нал 41 также принимает нулевое значение. Вслед за этим через четверть периода сигнал 57 принимает единичное значение на время, равное четверти периода. Это приводит к сбросу ре- 35 версивного счетчика 34 и счетчика 35 основного цикла. Если установлен режим внешнего запуска (это соответствует пунктирным линиям на фиг.5), то сигнал 38 сохраняет свое единичное 40 значение до прихода сигнала запуска с выхода триггера 30 запуска. При этом напряжение на выходе интегратора 19 удерживается вблизи нулевого значения. С приходом сигнала запуска 45 с выхода триггера 30 запуска происходит уже описанный процесс. Триггер

30 запуска осуществляет синхронизацию сигнала запуска с тактовым сигналом 52, это означает, что запуск рас- 50 ходомера происходит с задержкой, не превышающей периода опорного сигнала.

Элементы 17-19 имеют напряжения смещения нуля и связаны между собой по постоянному току, что приводит к аддитивной погрешности результата измерения. Для исключения этой погрешности в соседних циклах измерения изменяют полярно сть инте грируемых сигналов и суммируют результаты со седних циклов, при этом, поскольку аддитивная погрешность входит в результаты соседних циклов с разными знаками и медленно меняется со временем, результат не содержит со ст авляющую аддитив ной по грешно сти, вызванную неидеальностью элементов 17-19. Поскольку суммирование соседних циклов осуцествляется на каждом цикле и результат измерения каждого цикла используется дважды, быстродействие расходомера при этом не уменьшается.

Изменение полярности сигналов осуществляется изменением фазы синхронного детектора 17, для чего необходимо инвертировать сигнал 40 в соседних циклах измерения. Для сохранения работоспособности схемы одновременно с этим должны инвертироваться сигналы

58 и 43. Эти операции выполняет логическая матрица 32 под управлением сигнала, поступающего с выхода триггера 29 четности цикла.

В режиме внешнего запуска происходит несколько циклов измерения за один период сигнала запуска. Это вызвано необходимостью исключения аддитивной погрешности, вносимой элементами 1 7-19 . Проце сс изме рения начинается, когда сигнал внешнего запуска принимает единичное значение,и продолжается до тех пор, пока сигнал внешнего запуска не примет нулевое значение. Процесс измерения состоит из нескольких циклов, длительность которых, кроме последнего, задается программно при помощи устройства 25 °

Количество циклов и длительность последнего цикла зависят от длительности сигнала внешнего запуска. Таким образом, пока сигнал внешнеro запуска находится в единичном состоянии, происходит ряд циклов измерения, каждый из которых состоит из основного и вспомогательного циклов, причем длительность основного цикла задается программно соответствующей записью в регистр 26 режима. С переходом сигнала внешнего запуска в нулевое значение принудительно включается вспомогательный цикл . Таким образом, длительность вспомогательного цикла всегда постоянна, а длительность основного цикла может зависеть от сигнала внешнего запуска. Поскольку результат измерения зависит от длитель14

13 1509600

15 ности цикла измерения, то и величина аддитивной составляющей погрешности последнего цикла также зависит от

его длительности, поэтому исключить аддитивную погрешность последнего цикла суммированием оценок соседних циклов нельзя. Однако суммирование нормированных к длительности своего цикла оценок позволяет исключить укаэанную погрешность. Оценка расхода, не зависящая от времени измерения, определяется по формуле в

Ч= (- — ---2 + 1) m.2

N Vo

У где D — результат измерения;

N — фактическая длительность о сно вно го цикла;

V — вес результата 0-го микротакта;

d — динамический диапазон;

d — максимальное значение динамического диапазона;

m — мантисса оценки предыдущего цикла; р — порядок оценки предыдущего цикла; масштабный коэффициент, определяемый калибровкой расходомера.

Величина аддитивной составляющей погрешности этой оценки от времени измерения не зависит. Произведя ряд измерений, получится последовательность оценок с постоянным (кроме последнего) периодом дискретизации, равным сумме длительностей основного и вспомогательного циклов измерения. Исключение аддитивной погрешности осуществляется путем суммирования (точнее — вычисления среднего) соседних циклов измерения исходной последовательности, причем, поскольку оценка каждого цикла используется дважды, период дискретизации получающейся при этом последовательности, кроме первого и последнего интервалов, не изменится. В данном алгоритме длительность первого периода дискретизации новой последовательности взята равной сумме первого периода и половине второго периода дискретизацни исходной последовательности. Длительность последнего периода дискретизации новой последовательности аналогично взята равной сумме половины предпоследнего периода и последнего периода дискретизации исходной последовательности ° Тогда последователь25

55 ность оценок интегрального расхода определяется рядом произведений усредненных оценок

Q = --- вЂ,,-- — (i ** 1,2,...,n) на соответствующий период дискре изации л

О. =- Q..N; (i = 1,2,...,n).

Суммарный интегральный расход определяется суммой

Q =-Я, И;.

Необходимо знать фактическую длительность основного цикла послецнего цикла измерения. Для этого в схеме выход триггера 30 запуска соединен с инверсным входом запрета счетчика осно вно го цикла, поэтому с переходом сигнала запуска в ноль счетчик 35 основного цикла прекращает счет и его состояние, как и состояние триггера запуска, записывается положительным фронтом сигнала 45 в регистр 36 вывода. Посредством устройства 24 обмена эти данные передаются в устройст— во 25, где и осуществляется коррекция. Состояние триггера запуска анализируется программно до окончания процесса измерения. Если текущий цикл окончился до конца сигнала внешнего запуска, то введенное состояние счетчика 35 основного цикла соответству,ет суммарной длительности основного и вспомогательноro циклов, выраженной в количестве периодов опорного сигнала. Это значение соответствует периоду дискретизации последовательности оценок интегрального расхода. На последнем цикле измерения состояние счетчика 35 соответствует интервалу времени от начала этого цикла до окончания всего процесса измерения, поэтому также соответствует периоду (последнему1 дискретизации последовательности оценок интегрального расхода. Для.вычисления этих оценок необходимо знать фактическую длительность основного цикла. Если сигнал окончится во время или после вспомогательного цикла текущего цикла измерения, то длительность основчого цикла равна заданной и. определяется данными, записанными в регистр 26 режима. Если сигнал внешнего запуска окончится во время основного цикла текущего измерения, то длительность основного цикла.определяется содержимым счетчика

1509600

35. Таким образом, для определения фактической длительности основного цикла необходимо выбрать наименьшее из .значений заданной длительности ипи измеренной счетчиком 35.

Вычислительное устройство, выполненное в-виде ЦВИ, содержащее блоки

59-81>работает по программе измерения интегрального расхода, приведен- 10 ной на фиг ° 6 и 7.

Массивы V u 11 формируются предварительно в соответствии с последней строкой табл. 1 и 2 соответственно.

В ведущей программе предусмотрена 15 пауза (блок 60) на случай вывода данных блоком 59 во время незаконченного очередного цикла измерения из-за того, что данные .в регистр 26 режима могут попасть только по окончании 20 очередного цикла измерения или в состоянии ожидания сигнала внешнего запуска. Блоком 67 и блоком 72 в цикле производится анализ и ввод" состояния триггера 30 запуска до окончания сиг-.25 нала внешнего запуска. В блоке 68 происходит уточнение результата измерения, связанное с нестандартной величиной последнего отрезка дискретизации. 30

В блоке 73 прерывающей программы осуществляется преобразование вида представления данных в форму, доступную соответствующему языку ЦВМ. При этом каждому элементу массива Dl, кроме последнего, соответствует один разряд регистра 33 сдвига. В послед ний элемент этого массива записывается результат измерения последнего такта вспомогательного цикла. Блоками 74 и 75 осуществляется преобразование в прямой код отрицательного числа, представленного в счетчике 34 в дополнительном коде. Ксли ЦВМ работает в дополнительном коде, блоки 74 и 75 должны быть, опущены.

Блоками 77-79 определяется фактическая длительность основного цикла измерения, как меньшее из значения заданной длительности основного цикла и значения, равного состоянию счетчика основного цикла 35, введенного блоком 72.

Аналогичная программа может быть составлена для измерения среднего расхода.

С ростом частоты источника 1 питания напряжение на выходе интегратора 7 опорного сигнала пропорционально уменьшается. Это обстоятельство используется в режиме измерения среднего расхода, когда ключ 11 выключен и напряжение на, вход инвертора 13 поступает с выхода интегратора 7. Частотная зависимость опорного сигнала 49 компенсирует такую же зависимость основного сигнала таким образом, что их отношение, а значит и оценка среднего расхода, не зависят от частоты. Сигнал 40 управления синхронным детектором 7 сформирован при помощи формирователя 21 тактовых импульсов и схемы 22 управления из выходного сигнала интегратора 7, имеет равную с ним фазу. Поскольку фаза выходно ro напряжения инте rp атор а от частоты не зависит, то подавление квадратурной помехи основного сигнала, осуществляемое при помощи синхронного детектора 17, также не зависит от частоты.

В режиме измерения интегрального расхода на вход инвертора 13 через включенный ключ 11 поступает сигнал с выхода фазовращателя 6.

Амплитуда выходного сигнала фазовращателя 6 не зависит от частоты и имеет сдвиг по фазе относительно

9 входного сигнала 90 . На входы суммирующего усилителя 10 отклонения поступают основной и опорный сигналы, одинаково уменьшающиеся с ростом частоты, что дает такую же частотную зависимость сигнала отклонения. Тогда отношение сигнала отклонения к частотно независимому опорному сигналу 49 дает необходимую частотную зависимость оценки расхода, учитывающую частотную зависимость длительности цикла измерения. Однако с изменением частоты изменяется фаза сигнала на выходе фазовращателя и вследствие этого возникает фазовый сдвиг между опорным сигналом 49 и сигналом 40 управления синхронного детектора, коэффициент передачи которого зависит от сдвига фаз. Поэтому изменение частоты приводит к изменении коэффициента передачи синхронного детектора, но чувствительность коэффициента передачи к изменению частоты при малых фазовых сдвигах весьма мала, а погрешность коэффициента передачи синхронного детектора при симметричном доверительном интервале определяется

2 выражением «1- d

1509600 где о „ — относительная погрешность частоты.

Отсюда следует, что при изменении частоты, например на 1Х, погрешность коэффициента всего лишь 0,0025K..

При измерении нуля расходомера, когда остаточный сигнал преобразователя может менять свой знак, ключ 9 измерения нуля отключает вход суммирующего усилителя 10 отклонения, при этом схема может измерять отрицательное отношение сигналов. Этот режим можно использовать также для измерения среднего значения знакопеременно- 15 го расхода,.при этом диапазон измерения определяется только цифроанало— говым преобразователем 8 порядка.

Устройство имеет повышенную тач— ность измерения, постоянную относи- 20 тельную погрешность в заданном диапазоне расходов, автоматическую аддитивную коррекцию аддитивной погрешности измерительной схемы, простоту перехода от измерения среднего рас — 25 хода к интегральному, цифровую форму представления результата измерения, гибкость и простоту программной пере— стройки режима измерения.

Фар мул аизобретения

1. Электромагнитный расходомер, содержащий источник питания, соединенный с преобразователем расхода, первый и второй ключи, выходы которых соединены с входами первого суммирую-. щего усилителя, выход которого соединен с входом синхронного детектора, и последовательно соединенные первьп« 40 интегратор и компаратар, о т л и— ч ающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазовращатель, второй интегратор, инвертор, регистр ввода, пер- 45 вый, второй и третий усилители, первый, второй, третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, третий и четвертый ключи, формирователь тактовых импульсов, устройство управления, устройство обмена и вычислительное устройство, соединенное шиной обмена с устройством обмена, вход которого соединен с первой выходной шиной устройства управления, а выход через регистр ввода соединен с первой входной шиной устройства управления, первый выход которого соединен с входом запроса прерывания устройства об- мена, вторая выходная шина уc:.;.îè<.ò— ва управления са динена с цифровым входом чет верта«а цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, а выход соединен с входам первого интегратора, трет ья выходная шина устройства управления соединена с цифровыми входами первого, второго и третьего цифраан «агавых преабраза— вателей, входы которых саепи««ены соответственно с выходами первого, второго и третьего усилителей, причем третья выходная шина отдельными выводами соединена с управляюшими Вхо дами третьего и четвертого ключей, вторая входная шина устройства управ— пения соединена с вь«ходами формиравателя тактовых импульсов, вход которого -оединен с выходом второ.га интегратора, первым входом четвертого ключа и вторым входам третьего ключа, первый вход которого через фазавращатель соединен с выходам первого цифроаналогового преобразователя и входом второго интегра-.ора, а выход соединен с первым входом первого ключа непосредственно, а с вторым входом через инвертар, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом третьего усилителя, второй вхац катарага соединен с выхадом четвертого ключа, входы первого и второго усилителей соедине««ы с со— ответствующими выходами преобразовав теля расхода, вторые входы второго и четвертого ключей соединены с нулевой шиной, второй и третий выходы у<.тройства управления соединены с управляющими входами синхронного детектора и первого ключа соответственно, выход компаратора соединен с входом устройства управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, первый вход которого соединен с выходом третьего цифроаналогового преобразователя.

2. Расходомер т«о п.1, а т л и— ч а ю щ и Й с я тем, что устройство управления содержит первый, второй и третий регистры, первый и второй счетчики, первьп«, второй и третий триггеры, схему сравнения, реверсивныи счетчик, логическую матрицу, первый выход которой являе-.ñÿ одним из выводов второй выходной шины устройства управления, второй выход являет150960

Таблица 1

2 3

Г 1

0 1

i 0 1 2

3 4 5 6 7 8 9 10 ll 12 13

1: 1 1 )/2 1/4 1/4 1/4

st т т/2 т/2 т/2 т/4 т/4

V 64 32 16 8 4 4

1 г8 1/8 1/8 1/8 1/16 1/)6 1/16 1/16

Т/4 T/4 Т/4 T/4 Т/4 Т/4 Т/4 Т/4

2 2 2 2 1 I 1 ) Примечание. I,i

k т — номер такта и микротакта соответственно; — козффициент передачи цифроаналогового преобразователя веса; — длительность микротакта и такта соответственно; — вес результата.

Таблица 2

D 0 1 0 1 0 1 0 I 0 1 0 ) 0 1 0 1 . 9

D 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1г

D 0 0 0 0 1 1 1 I 0 0 0 0 1 I I 1

D 0 0 0 0 0 0 0 0 I 1 1 1 1 1 I 1 Zo

D 4 3 2 2 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -3 -4 и ся вторым выходом устройства управления, третий ньгход соединен с тактовыми входами второго регистра и третьего триггера, четвертый выход соединен

5 с информационным входом второго регистра, пятый выход соединен с входом управления реверсивного счетчика и является третьим выходом устройства управления, шестой выход соединен с !0 входом запрета счета реверсивного счетчика, восьмым входом логической матрицы, входом сброса первого счетчика и является четвертым выходом устройства управления, седьмой выход !5 соединен с входами сброса реверсивного и второго счетчиков, восьмой выход соединен с тактовыми входами первого триггера и третьего регистра, входом установки первого регистра, 20 входом запрета первого счетчика, де— вятым входом логической матрицы и является выходом запроса прерывания устройства управления, вход которого соединен со вторым входом логической 25 матрицы и с информационным входом третьего триггера, выход которого соединен с первым входом логической матрицы, третий вход которой соединен с второй входной шиной устройства уп- 30

0 20 равления, один из выводов которой соединен с тактовыми входа