Вибрационный преобразователь расхода

Вибрационный преобразователь расхода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: измерение массового расхода жидкостей и сжатых газов при ведении коммерческих расчетов. Сущность изобретения: устройство содержит первичный преобразователь 1, включающий узел 2 возбуждения и два узла 3, 4 сьема сигнала, блок 5 стабилизации амплитуды колебаний, два блока 6, 7 формирования сигнала, временной интегратор 8, электронный ключ 9, РС-фильтр 10, нормирующий усилитель 11, преобразователь 12 напряжение-частота, инвертор 13, элемент неравнозначности 14, : генератор 15 тактовых импульсов, счетчик 16, линия задержки 17, RS-триггер 187, D- триггер 19 и выходной преобразователь 20. 4-7-8-9-10-11-12-20, 3-6-5-2, 6-8, 6-14- 16-18-19-20, 7-13-16-17-19,15-16,7-13. 1 з. п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 F 1/84

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О (л

ЬЭ

О (21) 4874841/10 (22) 15.10.90 (46) 15,02.93. Бюл. № 6 (71) Государственный научно-исследова-. тельский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИтеплоприбор" (72) А. А. Ш курин и С. А. Золотаревский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 964451, кл. G 01 F 1/00, 1982.

Патент США ¹ 4777833, кл. G 01 F 1/84, 1988.. (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА (57) Использование: измерение массового расхода жидкостей и сжатых газов при ве„„5U,, 1795291 А1 дении коммерческих расчетов. Сущность изобретения: устройство содержит первичный преобразователь 1, включающий узел 2 возбуждения и два узла 3, 4 съема сигнала, блок 5 стабилизации амплитуды колебаний, два блока 6, 7 формирования сигнала, временной интегратор 8, электронный ключ 9, PC-фильтр 10, нормирующий усилитель 11, преобразователь 12 напряжение — частота, инвертор 13, элемент неравнозначности 14, генератор 15 тактовых импульсов, счетчик

16, линия задержки 17, RS-триггер 187, Dтриггер 19 и выходной преобразователь 20.

4-7-.8 — 9 — 10 — 11-12-20, 3 — 6-5 — 2, 6 — 8, 6-14—

16-18 — 19 — 20, 7-13 — 16 — 17-19, 15 — 16, 7 — 13, 1 з. и, ф-лы. 3 ил.

1795291

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения массового расхода жидкостей и сжатых газов при ведении коммерческих расчетов, а также в системах автоматического управления технологическими процессами, Известен вибрационный преобразователь расхода, содержащий консольнозащемленный в корпусе упругий патрубок, сообщающийся в месте защемления с контролируемой средой, адаптер>соединенный через преобразователь частоты с входом преобразователя "напряжение †часто", с входом блока ЯРУ, с первым входом логометрического преобразователя напряжения в частоту и с первым входом усилителя, соединенного с входом возбудителя и входом преобразователя "ток-напряжение", блока

ЯРУ, подключенный к выходу задатчика уставки и второму входу усилителя, делитель и блок вычитания, подключенный первым входом к выходу преобразователя "ток — напряжение", вторым входом через делитель к входу адаптера, а выходом к логометриче скому преобразователю напряжения в частоту.

Его недостатком является низкая точность, обусловленная низкой добротностью резонатора упругого патрубка и влиянием внешней вибрации на метрологические характеристики данного устройства из-за консольного расположения центра тяжести резонатора относительно мест его крепления к корпусу.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является измерительный вибрационный преобразователь расхода, состоящий иэ первичного преобразователя, содержащего закрепленные в корпусе с возможностью колебаний трубопроводы, с размещенными на них узлом возбуждения колебаний, первым и вторым узлами съема сигнала и электронного блока, содержащего блок стабилизации амплитуды колебаний, выход которого соединен с узлом возбуждения колебаний, первый блок формирования сигнала, вход которого соединен с первым узлом съема сигнала, а первый выход с входом блока стабилизации амплитуды колебаний, второй блок формирования сигнала, вход которого соединен со вторым узлом съема сигнала, временной интегратор, выход которого через электронный ключ и RCфильтр подключен к последовательно соединенным нормирующему усилителю и преобразователю напряжение — частота, выход которого является выходом устройства, в известный вибрационный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь в виде закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводов с размещенными на них узлом возбуждения колебаний, первым и вторым узлами съема сигнала, блок стабилизации амплитуды колебаний, первый и второй блоки формирования сигнала, соединенные с

25. соответствующими узлами съема сигнала, а также последовательно соединенные временной интегратор, входы которого соединены с выходами блоков формирования сигнала, электронный ключ, RC-фильтр, 30

40

55

Недостатком данного устройства является снижение точности измерения расхода при работе первичного преобразователя расхода в условиях воздействия внешней вибрации со стороны подводящих трубопроводов из-за технологического раэбаланса трубопроводов первичного преобразователя. Кроме того, отсутствует информация о том, как параметры внешней вибрации влияют на характеристики устройства.

Цель изобретения — повышение надежности устройства благодаря получению дополнительного сигнала о достоверности измерения в каждом цикле.

Поставленная цель достигается тем, что нормирующий усилитель и преобразователь "напряжение-частота", причем второй выход первого блока формирования сигнала через блок стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу возбуждения колебаний, введены инвертор, элемент неравнозначности, генератор тактовых импульсов, счетчик, линия задержки, RS-триггер, D-триггер и выходной преобразователь.

Выходы первого и второго блоков формирования сигнала соединены с первым и вторым входами элемента неравноэначности, выход которого соединен с разрешающим входом счетчика, выход второго блока формирования сигнала через инвертор соединен с входом сброса счетчика, входом линии задержки и тактовым входом D-триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом счет,ика, первый выход которого подключен к S-входу RSтриггера, а второй выход к R-входу RS-триггера, и выходу линии задержки, при этом выход RS-триггера соединсн с 0-входом Dтриггера, а первый, второй и третий входы выходного преобразователя соединены соответств ..HHQ с выходами преобразователя

"напряжение — частота", генератора тактовых импульсов и utHBepcHblln выходом Dтриггера.

Указанная цель достигается также тем, что выходной преобразователь содержит делитель частоты, D-rp irrep, линию задержки. элемент "И". двоично-десятичный счетчик, элемент памяти, дешифратор. цифровой индикатор, усилитеЯь тока и светодиод, причем вход делителя частоты соединен со вторым входом выходного преобразователя, а его выход с входом линии задержки и первым входом элемента

"И", тактируемый вход D-триггера соединен с третьим входом выходного преобразователя, D-вход подключен к плюсу источника питания, а R-выход — к выходу линии задер жки и R-входу двоично-десятичного счетчика, прямой выход D-триггера через усилитель тока соединен со светодиодом, а инверсный выход — со вторым входом элемента "И", выход которого подключен к входу "Разрешение записи" элемента памяти, тактируемый вход двоично-десятичного счетчика соединен с первым входом выходного преобразователя, а выход через элемент памяти и дешифратор с цифровым индикатором, На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и

3 — временные диаграммы, поясняющие его работу (фиг, 2 — п ри расходе, равном нул ю; фиг, 3 — при расходе, не равном нулю).

Устройство (см, фиг. 1) содержит первичный преобразователь 1, включающий в себя узел 2 возбуждения колебаний и узлы

3, 4 съема сигнала, блок 5 стабилизации амплитуды колебаний, блоки 6, 7 формирования сигнала, временной интегратор 8, электронный ключ 9, RC-фильтр 10, нормирующий усилитель 11, преобразователь напряжение — частота 12 и вновь введенные в наго инвертор 13, элемент неравнозначности l4, генератор тактовых импульсов 15, счетчик 16, линия задержки 17, RS-триггер

18, и D-триггер 19 и выходной преобразователь ВП, Выходной преобразователь ВП содержит делитель частоты 20, D-триггер 21, линию задержки 22, элемент "И" 23, дврично-десятичный счетчик 24, элемент па1чяти 25, дешифратор 26, цифровой индикатар 27, усилитель тока 28 и светодиод 29 (данные элементы, входящие в состав выходного преобразователя, на функциональíîй электрической схеме выделены пу ктиром). Выходы первого(6} и второго(7) блоков формирования сигнала соединены соответственно с первым и вторым входом элемента неравнозначности 14, а его выход с разрешающим входом десятичного счетчика, выход второго блока формирования сигнала 7 через инвертор 13 соединен с входом сброса десятичного счетчика 16, с входом первой линии задержки 17 и тактовым входом первого 0-триггера 19. Вы .од генератора тактовых ил пульс0R 15 соединен с тактовым входом десятичного счетчика 16 и вторым входом выходного

5 преобразователя ВП, Первый выходдесяти чного счетчика 16 подключен к S-входу RSтриггера 18, а второй выход к R-входу

RS-триггера и выходу линии задержки, при этом прямой выход RS- риггера 18 соеди10 нен с D-входом триггера 18, а егп инверсный выход к третьему входу выходного преобразователя ВП. Вход делителя частоты 20 соединен с вторым входом выходного преобразователя, а выход с входо7и второй

15 линии задержки 22 и первым входом элемента "И" 23. Тактируемый вход D-триггера

21 подключен к третьему входу выходного преобразователя ВП, а его 0-вход подключен к плюсу источника питания, R-вход к

20 выходу линии задержки 23 и R-входу десятичного счетчика 24. Прямой выход D-триггера 21 через усилитель тока 23 соединен со светодиодом 29, а инверсный выход со вторым входом элемента "И" 23. Выход элемен25 та "И" 23 подключен к входу "Разрешение записи" элемента памяти 25. Тактируемый вход двоично-десятичного счетчика 24 соединен с первым выходом выходного преобразователя ВП, а выход через элемент

30 памяти 25 и дешифратор 26 подключен к цифровому индикатору 27.

На фиг. 2 и 3 изображены следующие диаграммы: 20, 21 — сигналы на выходе узлов съема сигнала 3 и 4; 22, 23 — сигналы на

35 выходе блоков формирования 6 и 7; 24— сигнал на выходе элемента неравнозначности 14; 25 — сигнал на выходе инвертора 13.

Устройство работает следующим образом.

40 Узел 2 возбуждения колебаний, узел 3 съема сигнала и блоки 5, 6 образуют контур положительной обратной связи, возбуждающий колебание трубопроводов первичного.ïðåoáðàýoâàTåëÿ, При этом блок 5

45 стабилизирует амплитуду колебаний. Выходные сигналы узлов 3 и 4(соответственно . диаграммы 20, 21 на фиг. 2 поступают на входы блоков формирования 6, 7, где происходит их сравнение с опорным напряжени-

50 ем Vpg, причем в блоке формирования 6 с отрицательным опорным напряжением (-Vo ), а в блоке формирования 7 с положительным (+ Voq). В результате сравнения формируются прямоугольные сигналы (диаграммы 22, 55 23), поступающие на временной интегратор

8 в котором осуществляется логическое вычитание входных сигналов — формирование

Г1 и tz и поочередное интегрирование т и х2 и выделение разности полученных рет0бщ, за допустимый предел. С выхода Я$триггера сигнал подается на D-вход D-триггера 19. По окончании цикла (Тц) на выходе инвертора 13 формируется сигнал, обнуляющий десятичный счетчик 16 и через линию задержки 17 RS-триггер 18, а также управляющий передачей сигнала с выхода RSтриггера 18 на вход D-триггера 19. Таким образом, на выходе D-триггера 19 формируется сигнал о достоверности измерения в каждом цикле, Данный сигнал управляет работой D-триггера 21 и определяет его состояние в течение времени измерения (To).

50 зультатов. Операция повторяется каждый период(Тц). Элекгронный ключ подключает выход временного интегратора через RCфильтр 10 к нормирующему усилителю 11,на выходе которого формируется постоянное 5 напряжение, пропорциональное расходу, поступающее на преобразователь напряжение--частота 12, где преобразуется в часто- ту.

При отсутствии вибрации на первичный 10 преобразователь 1 выполняется условие

71+ t2 = coAst. При воздействии вибрации за счет смещения фронтов сигналов на выходе формирователей 6 и 7 t> + t2 = const. Выходной сигнал преобразователя при этом будет пульсирующим, Величина пульсаций мо>кет быть незначительной (сравниваемой с пульсацией потока через трубопровод), Сущность метода определения достоверности измерения заключается в опреде- 20 лении интеРвала вРемени т;Дщ, = Г + Г2 (диаграмма 24, фиг. 2). Сигналы с выхода формирователей 6 и 7 поступают на входы элемента неравнозначности 14, где формируются сигналы т1 и г2 . Далее эти сигналы подаются на разрешающий вход (вход \/) десятичного счетчика 16. За время их действия десятичный счетчик осуществляет счет импульсов с генератора тактовых импульсов 15. К двум выходам счетчика подключен

RS-триггер 18. Коэффициент деления десятичного счетчика 16 для входов R u S RSтриггсра определяется при отсутствии вибрации трубопроводов из величины т0бщ, с учетом определенного (допустимого) разброса. Например, если горищ. = 380 5 мкс, тогда при частоте генератора тактовых импульсов fr=I мгц S-вход RS-триггера 18 подключается к выходу счетчика с коэффициентом деления 375, а R-вход RS-триггера к выходу счетчика с коэффициентом деления 385. Если за цикл измерения íà S-входе

RS-триггера 18 не было сигнала с десятичного счетчика 16 или он был и на R-входе RSтриггера, тогда на его выходе будет сигнал лог,"0", соответствующий отклонению

Время измерения То формируе|ся енератором тактовых импульсов 15 и делителем частоты 20. Если в одном из циклов (Тц) за время измерения То будет присутствовать сигнал помехи (лог,1 на инверсном выходе

0-триггера 19), на инверсном выходе Dтриггера 21 будет присутствовать сигнал лог,0, который запрещает прохождение сигнала записи (с периодом То) на элемент памяти 25. Таким образом, в элементе памяти

25 сохранится код за предыдущее время измерения То, который будет передан через дешифратор 26 на цифровой. индикатор 27, На прямом выходе D-триггера 21 будет присутствовать сигнал лог.1, который через усилитель тока 28 включит светодиод 29 (" Помеха" ).

По окончании времени измерения То с задержкой, on ределяемой линией задержки

22, двоичный счетчик 24 и D-триггер 21 сбросятся (обнулятся), Если же ни в одном из циклов за время измерения не было помехи,на инверсном выходе будет сигнал лог.0, а на инверсном выходе D-триггера 21 сигнал лог.1, т.к. он был обнулен по окончании предыдущего времени измерения То, При этом по окончании времени измерения То произойдет запись кода, пропорционального расходу среды (FG), в элемент памяти 25 и передача его через дешифратор 26 на цифровой индикатор 27.

Дополнительно введенные элементы в разработанном и испытанном экспериментальном образце выполнены на элементах

561 и 564 серии, в частности инвертор 13, элемент "И" 23 и генератор TGKToBblx импульсов (fr=1 мгц) на К561Ла7; элемент неравнозначности 14 на К561ЛП2; десятичный счетчик 16 и делитель частоты 20 на

К561ИЕЯ; линия задержки 17 и 22 на

К561АГ1; RS-триггер 18 на К561ТР2; D-триггер 19 на К561ТМЗ; D-триггер 21 на

К561ТМ2; двоично-десятичный счетчик 24 на К561ИЕ10; элемент памяти 25 и дешифратор 26 на К564ИД5; цифровой индикатор

27 на И — ЗА; усилитель тока 28 на КТ3426; светодиод 29 на АЛ307БМ.

Таким образом, данное техническое решение позволяет расширить функциональные возможности вибрационного расходомера за счет контроля достоверности каждого цикла (Тц) за время измерения (То), а также повысить точность измерения за. счет исключения периодов измерения (Го), во время которых первичный преобразователь подвергался вибрации (присутствовал сигнал помехи), 1795291

Формула изобретения

1. Вибрационный преобразователь расхода. содержащий первичный преобразователь в виде закрепленных в корпусе с возможностью колебаний трубопроводов с размещенными на них узлом возбуждения колебаний и первым и вторым узлами съема сигнала, блок стабилизации амплитуды колебаний, первый и второй блоки формирования сигнала, соединенные с соответствующими узлами съема сигнала, а также последовательно соединенные временной интегратор, входы которого соединены с выходами блоков формирования сигнала, электронный ключ, RC-фильтр, нормирующий усилитель и преобразователь напряжение-частота, причем второй выход первого блока формирования сигнала через блок стабилизации амплитуды колебаний подключен к узлу возбуждения колебаний, о тл ича ю щийся тем,что,сцельюпсвышения надежности, в него введены.инвертор, элемент неравнозначности, генератор тактовых импульсов, счетчик, линия задержки, RS-триггер, D-триггер и выходной преобразователь, причем выходы первого и второго блоков формирования сигнала соединены с первым и вторым входами элемента неравнозначности, выход которого соединен с разрешающим входом счетчика, выход второго блока формирования сигнала через инвертор соединен с входами сброса счетчика, входом линии задержки и тактовым входом

D-триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика, первый выход которого подключен к

$-входу RS-триггера, а второй выход — к Rвходу RS-триггера и выходу линии задержки, при этом выход RS-триггера соединен с

D-входом D-триггера, а первый, второй и третий входы выходного преобразователя соединены соответственно с выходами преобразователя напряжение-частота, генератора тактовых импульсов и инверсным выходом D-триггера.

2. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и и tÿ тем, что выходной преобразователь содержит делитель частоты, О-триггер, линию задержки, элемент И, двоично-десятичный счетчик, элемент памяти, дешифратор, цифровой индикатор, усилитель тока и све- . тодиод, причем вход делителя частоты соединен с вторым входом выходного преобразователя, а его выход — с входом линии задержки и первым входом элемента

И, тактируемый вход D-триггера соединен с третьим входом выходного преобразователя, D-вход подключен к плюсу источника питания, а P-вход — к выходу линии задержки и P-входу двоично-десятичного счетчика, прямой выход 0-триггера через усилитель тока соединен со светодиодом, а инверсный выход — с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу "Разрешение записи" элемента памяти, тактируемый вход двоично-десятичного счетчика соединен с первым входом выходного преобразователя, а выход через элемент памяти и дешифратор - с цифровым индикатором.

1795291

Составитель А.Шкурин

Техред M.Moðãå÷òàë Корректор M.Ïåòðîâà

Редактор

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

Заказ 423 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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