Электромагнитный расходомер с компенсацией дрейфа нуля

Электромагнитный расходомер с компенсацией дрейфа нуля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ест.-.союз илтис I эЛтЕНТ..О- К;жСкл;, бл эн .э.ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союэ Советских

Социалистических

Республик

F11) 507777

К АВТРУСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.03,74(21) 20006690/1 8-10 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.76.Бтоллетевь № 11 (45) Дата опубликования описания113,04.76 к (51) М, Кл.00181/24

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.121 (088.8) М. Я. Гаммерман, В. К. Корсен, А. A. NeOetep и М. П. Росманн (72) Авторы изобретения

Таллинский политехнический институт и Таллинский завод измерительных приборов (71) Заявители (S4) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

С КОМПЕНСАЦИЕЙ ДРЕЙФА НУЛЯ

Изобретение относится к измерениям расхода жидкости электромагнитным методом.

Известны электромагнитные расходомеры с компенсацией дрейфа нуля, содержашне, преобразователь с тремя электродами и контуром компенсации, балансируюшие управляемые резисторы, канал выделения фазного сигнала, канал квадратурного сигнала, устройства управления балансируюшими реэис- l0 торами, генератор переменного напряжения и фильтры для выделения основных гармоник основной и трехкратной частоты.

В этих расходомерах автоматически (или вручную) компенсируются квадратурная (ком-.И понент помехи в квадратуре с током воэбуж= дения и также с полезным сигналом) и фаэная помехи (компонент помехи в фазе с током возбуждения и с полезным сигналом), В преобразователе расхода имеется три 20 сигнальных электрода: два из них располо-. жены с одной стороны трубы и между ними имеется малое расстояние в направлении оси трубы, а третий находится ыа противо положной стороне трубы. Между электрода- 2б ми на одной стороне трубы подключен балансируюший потенциометр так же, как и между выводами третьего электрода. Регулированием потенциометра между соседними электродами меняются одновременно фаэная и квадратурная помехи, и в каком-то поло жении движка потенциометра фаэная помеха имеет нулевое значение. Регулированием потенциометра между двумя выводами от дельного электрода меняются только квадратурная помеха, и в тааком-то положении движка яотенциометра квадратурная помеха имеет нулевое значение.

Таким образом, при нулевом расходе в какой-то момент времени можно с выбором положения движка потенциометров устранить помеху полностью, т. е. иметь нулевой сигнал преобразователя расхода при нулевом расходе. Однако, с изменением параметров двойного электрического слоя фазная и квадратурная помехи значительно меняются so времени, что приводит к дрейфу нуля расхо домера. Следовательно требуется постоям ное или периодическое регулирование потен

507777 циометров баланса с целью минимизации rio . мехи, При наличии полезного сигнала,т.е.при расходе, невозможно на одной часготе разделить полезный сигнал и фазную помеху, так как они в фазе. В известном расходомере с целью разделения полезного сигна» ла и фаэной помехи возбуждается обмотка преобразователя расхода несинусоидальным током, содержащим в определенных пропор- 1р циях первую и третью (или пятую) гармонику.

В схеме разделения помехи и полезного сигнала на базе элементовдискретного действия получают синхронизированные импульс. ные напряжения на основной и трехкратной частоте и импульсные опорные напряжения синхронных детекторов.

Импульсные напряжения основной и трех; ! кратной частоты проходят фильтры, выде-: 20 ляющие из них первые гармоники, Эти пер вые гармоники основной и трехкратной частоты подаются в определенных пропорциях амплитуды на вход делителя тока, нагрузкой которого является обмотка возбуждения преобразователя расхода, После делителя сигналы преобразователя расхода на основной и трехкратной частоте подаются на фильтр высоких частот с, частотой среза между основной и трехкрат30 ной частотой. Сигнал на трехкратной частоте (после фильтра) поступает на канал фазного сигнала (синхронный детектор с усилителем постоянного напряжения) и ка- . нал квадратурного сигнала. На выходе фаэного канала установлен показывающий црибор.

Выходной сигцал квадратурного канала уйравляет балансирующим потенциометром

; между выводами отдельного электрода, ком1 пенсируя квадратурную помеху. Сигнал перед фильтром высоких частот подается на канал фаэной помехи, выходной сигнал которого управляет балансирующим потенцио-: метром между соседними электродами, компенсируя фазную помеху. В канале фаэной помехи полезные сигналы основной и трех ! кратной частоты взаимно компенсируются., Фильтры основных гармоник основной и Э1 трехкратной частоты должны иметь высокий порядок и, следовательно, крутые фазочастотные характеристики. Это приводит к не: стабильным фаэовым соотношениям между током возбуждения иа основной и трехкрат кь ной частоте и, следовательно, к дополнительным погрешностям °

Фильтр для вьщеления основной и трех: кратной частоты сигнала имеет .также вы сокий, порядок, что приводит к нестабилм., 6 ным фаэовым соотношениям между сигнала- ми и опорными напряжениями синхронных детекторов. Этот фильтр входит также в кон тур обратных связей,что увеличиваетсклонность системы к автоколебаниям и, следовательно, к ограничению глубины обратных связей. Это, в свою очередь, приводит к увеличению погрешности измерения. Схема, регистрирует полезный сигнал только на каждом третьем полупериоде, что приводит к уменьшению соотношения сигнал-шум и динамической точности, Предлагаемый расходо мер отличается

;тем, что он снабжен дополнительнь1м каналом выделения фаэного сигнала и дифференциальным усилителем. При этом выходы каналов вьщеления фазного сигнала подключены ко входам дифференциального усилителя.

Это повышает точность измерения.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства, где 1 - преобразователь расхода с тремя электродами и контуром компенсации, 2» балансирующие JJII« равляемые резисторы, 3 — усилитель, 4синхронный детектор, 5 - усилитель постоянного напряжения, 6 - канал выделения квадратурнрго сигнала, 7 — устройство управления балансирующими резисторами, 8синхронный детектор, 9 — усилитель постс

Р нного напряжения, 10 » канал выделения 1 фазного сигнала, 1 1 — синхронный детектор, 12 - усилитель постоянного напряжения, 1 3 - канал выделения фаэного сигнала, 14 — дифференциальный усилитель, 15устройство управления балансирующими резисторами, 16 - фазоврашатели, 17 — уоилитель переменного тока, 18 и 19 - генераторы переменного напряжения на разных час готах.

Устройство работает следующим образом. Выходное напряжение генераторов переменного напряжения 18 и 19 подается на вход усилителя переменного тока, на выоде которого подключены обмотки возбуждения преобразователя расхода 1, Таким образом, в преобразователе создается магнитная индукции одновременно на двух независимых частотах. Если, например, амплитуда индукции иа обеих частотах будет равна на входе усилителя 3 появится при ! расходе полезный сигнал на двух частотах и с одинаковой амплитудой.

Опорные напряжения синхронных детекторов 8 и 11 фазированы соответственно напряжениями генераторов 18 и 19. Таким образом, при условии, что частоты генераторов не кратные, синхронными детекторами 8 и 11 регистрируется независимо пс лезный сигнал на двух частотах. Выходной

507777 сигнал детектора 8 усиливается усилителем 9 и поступает на выход устройства и одновременно -на один из входов дифферен циального усилителя 14. Выходной сигнал .детектора 11 после прохождения усилите» ля 1 2 поступает на второй вход дифферен циального усилителя 14, При равных коэффициентах передачи камалов выделения фазного сигна ла 10и 13 и при отсутствии фаэной помехи напряже- .. ние на выходе усилителя 14 равно нулю не зависимо от величины полезного сигнала.

Как только появляется на выходе ycul лителя 3 фазная помеха, выходные напряжения каналов 10 и 13 не равны, и на вы. ходе усилителя 14 появляется напряжение.

При варианте устройства с автоматической компенсацией это напряжение запускает устройство управления 15, которое, в свою очередь, передвигает движок потенциометра между соседними электродами преобразователя в положение, при котором фазная помеха отсутствует. Таким образом, изменения фазной помехи на выход прибора не поступают.

Как только появляется на входе усилителя 3 квадратурная помеха детектор 4 ре гистрирует ее и после усилителя 5 выход6 .ным сигналом детектора 4 запускают уст-1 ройство управления 7. Последнее передвигает движок потенциометра между выводами отдельного электрода в положение, прн котором квадратурная помеха отсутствует. Опорное напряжение детектора 4 фаэирует ся выходным напряжением фаэоврашателя

16, который поворачивает фазу на 90 ° о, Вход фазоврашателя может быть подключен

<4 .к выходу любого иэ генераторов.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер с компен сацией дрейфа нуля, содержаший преобраэо

° ватель расхода. с тремя электродами и кон туром компенсации, балансируюшие управ» ляемые резисторы, усилители, канал выделения фазного сигнала, канал выделения

Ж квадратурного сигнала, устройства управле ния балансируюшими резисторами, генера торы переменного напряжения и усилители . тока, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительным каналом выделения фаэного сигнала и дифференциальным усилителем, IlpH 0M b xo b KBHBIloB выделения фазного сигнала подключены ковходам дифференциального усилителя.