Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения расхода жидкостей. Целью изобретения является повышение точности измерения расхода за счет снижения систематической погрешности измерения, вызванной температурными изменениями вязкости жидкости, расход которой измеряется. Устройство работает по методу добавления или вычитания одного импульса на N входных импульсов датчика, где N зависит от расхода . В устройстве предусмотрены два наборных поля для регулировки длительности поступления импульсов от датчика 37 температуры в счетчики 6 и 7, один из которых воздействует на смещение величины максимального расхода, при котором еще происходит коррекция от Омэкс до Омакс, а другой - на смещение импульс-фактора от к р до Кгр. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4414945/10 (22) 25,04.88 (46) 07,09,91, Бюл. ¹ 33 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Управление магистралЬных нефтепроводов "Дружба" (72) В.Л.Котляров, А.И.Холоша, И,И.Грицив и Ф.Г.Резниченко (53) 681.121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 667788330033,, кKIлt, G 01 F 1/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1571399, кл. 6 01 F 1/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измереИзобретение относится к области приборостроения, к устройствам для измерения расхода жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода жидкостей путем снижения систематической погрешности измерения, вызванной температурными изменениями вязкости жидкости, расход которой измеряется.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — кривая зависимости импульс-фактора датчика от расхода, имеющая спадающий характер; на фиг. 3— растущий характер при росте расхода.

Устройство содержит датчик 1 расхода, опорный генератор 2, шесть счетчиков 3-8, восемь триггеров 9 — 16, четыре группы коммутирующих элементов 17 — 20, шесть элеййятов И 21 — 26, элемент ИЛИ 27, цифровой.. Ы 1675674 А1 ния расхода жидкостей. Целью изобретения является повышение точности измерения расхода за счет снижения систематической погрешности измерения, вызванной температурными изменениями вязкости жидкос-и, расход которой измеряется, Уст ройство работает по методу добавления или вычитания одного импульса на N входных импульсов датчика, где N зависит от расхода. В устройстве предусмотрены два наборных поля для регулировки длительности поступления импульсов от датчика 37 температуры в счетчики 6 и 7, один из которых воздействует на смещение величины максимального расхода, при котором еще происI Н ходит коррекция от Омакс до Омак, а другой

У вЂ” на смещение импульс-фактора от Кгр до л

Krp 3 ил. ( индикатор 28, инвертор 29, коммутатор 30. О два одновибратора 31 и 32, два регистра 33 с . и 34, два блока 35 и 36 сравнения, датчик 37 (Л температуры.

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов работает следующим образом, При работе с датчиком, характеристики которого имеют аид, показанный на фиг. 2, коммутатор 30 устанавливается в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода элемента И 22 на вход счетчика 5. Коммутатор 30 переключается вручную только при замене датчика. В процессе работы с одним и тем же датчиком коммутатор

30 не переключается. Импульсы датчика 1 расхода, частота которых гораздо ниже частоты сигнала опорного генератора 2, поступают на

0-вход триггера 9. Ближайший после начала 675674

10

55 очередного импульса датчика 1 импульс опорного генератора 2 своим полож лтельным фронтом устанавливает триггер 9 в состояние "1". При этом на выходе элемента

И 21 появляется "1", Следующий положительный фронт генератора 2 устанавливает в состояние "1" триггер 10, так как нэ его

D-входе в это время присутствует "1", поступающая с выхода триггера 9. При установке триггера 10 в "1" на выходе элемента И 21 появляется "0". Таким образом, каждый импульс датчика 1 расхоца вызывает появление на выходе элемента И 21 короткого импульса, длительность которого равна периоду следования импульсов опорного генератора 2. Начало и конец импульса на выходе элемента И 21 совпадают по времени с положительными фронтами импульсов опорного генератора 2.

Вторая половина импульса с выхода элемента И 21 через элемент И 22 и коммутатор 30 проходит на вход советчика 5 и подсчитывается им, так как только в это время на третьем входе элемента И 22 с инверсного выхода генератора 2 находится единица.

Кроме того, по заднему фронту импульса с выхода элемента И 21 через инвертор 29 устанавливается (или подтверждается) в "0" триггер 11, что приводит к установлению (или подтверждению) "1" на втором входе элемента И 22.

Кроме того, каждый импульс с выхода элемента И 21 устана вливает в "1" триггер

12 и переносит в счетчик 3 число с выходов регистра 34, Между импульсами датчика 1 расхода на вход счетчика 3 поступают импульсы опорного генератора 2 и подсчитываются этим счетчиком. Если за период входных импульсов переполнения счетчика

3 не происходит, то триггер 12 остается в "1" и коррекции нелинейности характеристики датчика не происходит.

При увеличении входного периода, время между переносами в счетчик 3 чисел из регистра 34 увеличивается и наступает такой момент, когда во время периода входного сигнала счетчик 3 переполняется, триггер 12 устанавливается в "О", и элемент

И 23 часть периода открыт дпя поступления импульсов генератора 2 на вход счетчика 4, Время между импульсом на выходе элемента И 21 и переполнением счетчика 3 и установкой триггера 12 в "1" зависит от числа, переносимого из регистра 34 в счетчике 3.

Как указывалось выше, после переполнения счетчика 3 импульсы опорного генератора 2 начинают поступать в Счетчик 4 через эле. мент И 23. Поступление импульсов на вход счетчика 4 продол>кается до следуюшего входного импульса датчика 1 расхода, т,е. до конца очередного периода входного сигнала. При переполнении счетчика 4 происходит запуск одновибратора 31, импульс которого устанавливает в "1" триггер 11 и переносит в счетчик 4 число из регистра 33.

Следующий после переполнения счетчика 4 импульс с выхода элемента И 21 не поступает на вход счетчика 5, так как на втором входе элемента И 22 в это время имеет место "О", поступающий с инверсного выхода триггера 11. И только задний фронт импульса с выхода элемента И 21 через инвертор

29 устанавливает в "0" триггер 11 и тем самым возобновляет возможность прохождения импульсов с выхода элемента И 21 через элемент И 22 на вход счетчика 5

Таким образом, импульсы с выхода элемента И .21 поступают на вход счетчика 5 непрерывно за исключением тех случаев, когда во время паузы между этими импульсами происходит переполнение счетчика 4.

Тогда следующий после переполнения импульс с выхода элемента И 21 не поступает на вход счетчика 5. Стробирование элемента И 22 инверсным сигналом генератора 2 по третьему входу позволяет избежать прохождения узкого импульса через элемент И

22 в том случае, когда переполнение счетчика 4 происходит в момент возникновения импульса на выходе элемента И 21.

Перед работой с датчиком, характеристики которого при разных температурах имеют вид кривых, показанных на фиг. 3, что вызвано изменением вязкости жидкости в зависимости от температуры, коммутатор

30 устанавливается в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода элемента ИГ!И 27 на вход счетчика 5, В этом случае все без исключения импульсы с выхода элемента И 21 поступак>т на вход счетчика 5. l3 тех же случаях, когда после какого-либо импульса на выходе элемента И

21 счетчик 4 переполняется и триггер 11 устанавливается в "1", следующим импульсом опорного генератора 2 устанавливается в "О" триггер 13, а затем следующим импульсом опорного генератора 2 устанавливается в "0" триггер 14. На входах элемента И 24 две единицы одновременно не появляются, и на его выходе импульса не будет. Когда же после этого задний фронт следующего импульса с выхода элемента И 21 через инвертор 29 устанавливает триггер 11 в "О" и следующий после этого импульс опорного генератора 2 устанавливается в "1" триггер

13, на двух входах элемента И 24 одновременно появляются две единицы, что приводит к появлению единицы нэ его выходе.

Следующим после этого импульсам опорного генератора 2 триггер 14 также устанавпи1675674 вается в "1", и на втором входе элемента И

24, а значит, и на выходе появляется "0".

Импульс с выхода элемента И 24 проходит через элемент ИЛИ 27 и через коммутатор

30 поступает на вход счетчика 5.

Таким образом, после переполнения счетчика 4 следующий импульс на выходе элемента И 21 вызывает появление на входе счетчика 5 двух импульсов, чем и обеспечивается коррекция нелинейности характеристик датчика 1 расхода, изображенных на фиг, 3.

Датчик 37 температуры вырабатывает сигнал, частота которого зависит от температуры, Счетчик 8 непрерывно подсчитывает импульсы опорного генератора 2. При переполнении счетчика 8 запускается одновибратор 32, который вырабатывает короткий импульс, Длительность этого импульса меньше периода сигнала опорного генератора 2. Этот импульс устанавливает в "1" триггеры 15 и 16, переносит в регистр 33 число из счетчика 6 и в регистр 34 число иэ счетчика 7, а также переносит число, набранное первой группой 17 коммутирующих элементов, в счетчик 7 и число, набранное второй группой 18 коммутирующих элементов, в счетчик 6. После этого начинается подсчет импульсов от датчика

37 температуры счетчиками 6 и 7. Причем счетчик 6 считает эти импульсы до тех пор, пока число в счетчике 8 не станет равным числу, набранному в третьей группе 19 коммутирующих элементов. Когда это произойдет, срабатывает блок 35 сравнения и устанавливает в "0" триггер 15. Элемент И . 25 закрывается для импульсов датчика 37 температуры, и счетчик 6 прекращает подсчет импульсов. Аналогично в момент равенства числа в счетчике 8 числу, набранному в четвертой группе 20 коммутирующих элементов, происходит сигналом с выхода блока 36 сравнения установка в-"0" триггера 16. Закрывается элемент И 26, и прекращает счет импульсов датчика 37 температуры счетчик 7. Числа в счетчике 6 и 7, которые переносятся в регистры 33 и 34, зависят от чисел, набранных во всех четырех группах 17 — 20 коммутирующих элементов, и от температуры.

Соответствующей установкой чисел коммутирующими элементами добиваются линейной зависимости частоты на входе счетчика 5 от расхода, независимо от производительности и температуры, т.е. независимо от нелинейности характеристики датчика 1 расхода и ее изменения от температуры в результате изменения вязкости жидкости.

Частота датчика температуры равна

, =,+so, (1) где fe, — частота датчика температуры при

0 С,Гц;

S — крутизна характеристики датчика

5 температуры, Гц/ С;

Π— температура, С.

Частота импульсов, поступающих на вход счетчика 5 (f5) результата, определяется из выражения

10 и+1 (2) и где fex — частота импульсов с выхода датчика

1 расхода; и — число импульсов с датчика 1 расхода, 15 на которые приходится одно переполнение счетчика 4.

Знак "—" относится к случаю, когда характеристика зависимости импульс-фактора от расхода имеет вид, представленный на

20 фиг. 2, В этом случае импульсы на вход счетчика поступают с выхода элемента И 22.

Знак "+" относится к случаю, представленному на фиг. 3, когда импульсы на вход счетчика 5 результата поступают с выхода

25 элемента ИЛИ 27. (М где Й4 — коэффициент пересчета счетчика 4;

AN — число импульсов, поступающее на

30 вход счетчика 4 в течение одного периода вх. ч = Tsxfo — чз, (4) где Т» = 1/f», fe — частота сигнала опорного генерато35 ра 2.

Подставляя (4) в (3), а затем (3) а (2), получим

fo — — з

40 т5 =fex(1 ). (5)

Для линеаризации характеристики pacfo ходомера необходимо, чтобы йз = в вхмакс диапазоне изменения температуры ю — =я и, соответственно, вязкости м, При нижнем значении температуры

Мз =М17 (fop +S8)Т20, (6) где T2p — время счета импульсов, поступаю50 щих от датчика 37 температуры в счетчик 7, задается группой 20 коммутирующих элементов;

N17- число, задаваемое группой 17 ком55 мутирующих элементов.

При верхнем значении температуры йз я = N17 — (fg, + SO )T2p, p)

Из системы уравнений (6) и (7) определим Т20 и N17

1675674 (14) (18) и -и (8)

З(Ф -8I) й17=МЗ + (fgo+ S8 )Т2О (9)

Н

Значения Мз и йз определяются по характеристике датчика 1 расхода

N L — -г — — т вхмакс н —, ° (11)

1 вхмакс

f Н где твх макс и твх макс значение частоты датчика 1 расхода при максимальном расходе (Омакс) в начале и конце температурного диапазона, соответственно, Значение М2о, задаваемое группой 20

Коммутирующих элементов, определяется из выражения

Й20 = Т20 fo (1 - )

Значение N4 определяется при нижнем значении температуры

N4 = N18+(fgo+ S8 ) Т19, (13) где Т19 — время счета, задаваемое группой

19 коммутирующих элементов;

N 18 — число, задаваемое группой 18 коммутирующих элементов.

N4 = N18 + (9 о + ЯИ ) Т19, Отсюда 1

S(OwI 8I )

1ч18 N4 (4 о + .>д ) Т19 (16)

Значение N19 задаваемое группой 19 коммутирующих элементов, определяется из выражения

N1g = Т19 fo (1 7)

Значения N 4 и N4 определяются по характеристике датчика 1 расхода с учетом выражения (5)

fo — — N3 твхмин " гр

N 4 ро то я — Йз " 11 вхмин rp (19)

Я 4 rpo где Krр, — значение импульс-фактора датчика, номинальное;

Кг р — значение импульс-фактора датчика при расходе Омин и температуре (вязкости) д;

Ц

Krp — значение импульс-фактора при расходе Омин и температуре (а соответственно, вязкости). 8I (, — И ), р.

1о

1 вхмин (20)

K гр Krpo (-и1)к„. !1 гвхмнн (21)

K гр негро

Поскольку расчет значений Мз и И4 производится для значений расходов Омакс и

Омин, то в этих точках происходит точная линеаризация, Таким образом„устройство учитывает изменение импульс-фактора датчика расхода от величины расхода и его изменение в зависимости от изменения вязкости жидкости.

Формула изобретения

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей, содержащее тахометрический датчик объемного расхода, первый, второй и третий счетчики, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, опорный генератор, две группы коммутирующих элементов, инвертор, первый одновибратор, коммутатор и цифровой иНдикатор, при этом выход датчика расхода подключен к

0-входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого эле- мента И и к 0-входу второго триггера, инверсный выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента И. входу разрешения предварительной установки первого счетчика, к

S-входу четвертого триггера, 0-вход которого заземлен, первому входу элемента ИЛИ и через инвертор к С-входу третьего триггера, D-вход которого заземлен, инверсный выход третьего триггера подключен ко второму входу второго элемента И и к D-входу пятого триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и к

0-входу шестого триггера, инверсный выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен ко второму входу элемента QRL1, выход которого подключен к первому входу коммутатора, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход опорного генератора подключен к С-входам первого, второго, пятого и шестого триггеров, счетному входу первого счетчика и первому входу третьего элемента И, ко второму входу которого подключен инверсный выход четвертого триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого через одновибратор подключен к S-входу третьего триггера и к входу разрешения предварительной установки второго счетчика, выходы третьего счетчика подклк>чены к входам

1675674 10 цифрового индикатора, выход первого счетчика подключен к С-входу четвертого триггера, инверсный выход опорного генератора подключен к третьему входу второго элемента И, выход которого подключен ко второму входу коммутатора, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены четвертый, пятый и шестой счетчики, седьмой и восьмой триггеры, второй одновибратор, первый и второй регистры, пятый и шестой элементы

И, первый и второй блоки сравнения, третья и четвертая группа коммутирующих элементов, датчик температуры, причем выход датчика температуры подключен к первым входам пятого и шестого элементов И, ко вторым входам которых подключены выходы соответственно седьмого и восьмого триггеров, к S-входам которых подключены выходы первого и второго блоков сравнения, к первым входам первого и второго блоков сравнения подключены выходы шестого счетчика, ко вторым входам первого блока сравнения подключена третья группа коммутирующих элементов, ко вторым входам второго блока сравнения подключена четвертая группа коммутирующих элементов, к счетному входу шестого счетчика под5 ключен выход опорного генератора, выход старшего разряда шестого счетчика через второй одновибратор подключен к R-входам седьмого и восьмого триггеров, к входам переноса информации в первый и второй

10 регистры и к входам раэрешения предварительной установки четвертого и пятого счетчиков, к счетн ым входам которых подключены выходы соответственно пятого и шестого элементов И, выходы первой и

15 второй групп коммутирующих элементов подключены к информационным входам

-предварительной установки соответственна четвертого и пятого счетчиков, выходы которых подключены к информационным

20 входам соответственно первого и второго регистров, выходы которых подключены к информационным входам предварительной установки соответственно первого и второго счетчиков.

1675674 (fy, вин) Фы. z

Krp Ы». иакг, ) 5х, иакс ) Редактор Г. Наджа ря н

Заказ 2993 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Krp

Виан (9х мин) 4акс 4накс 5х,„„с,) Яю, накс) Составитель В.(Натунов

Текред М.Моргентал Корректор А.Осауленко