Устройство для измерения массового расхода жидкостей и газов
Патент 515944
Авторы
Устройство для измерения массового расхода жидкостей и газов
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е ((() 515944
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Соее Советскик
Социалистически)(Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.?4 (21) 2031499/18-10 с присоединением заявки л! (23) Приоритет
Опубликовано 30.05.76. Бюллетень Х 20
Дата опубликования описания 27.07.76 (51) М Кл з G OIF 1/00
G 01F 5/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений ч открытий (53) УДК 681.121.8 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. Н. Богданов и С. П, Орлов (j я (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА
ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
15
Изобретение относится к области измерения массового расхода жидкостей и газов.
Известные устройства для измерения массового расхода, содержащие гидродинамический датчик объемного расхода с индуктивным преобразователем, включенным в RLцепь, датчик плотности с емкостным преобразователем, включенным в RC öåïü, и LCмультивибратор, имеют небольшой допустимый диапазон изменения индуктивности и емкости первичных преобразователей датчиков, включенных в плечо LС-мультивибратора, что сужает диапазон измерения массового расхода.
Для расширения диапазона измеряемых величин в предлагаемое устройство введены включенные в RL-цепь и RC-цепь управляемые резисторы, блок управления и нуль-орган, причем управляющие входы управляемых резисторов подключены к выходу блока управления, вход которого соединен с общей точкой емкостного преобразователя и его управляемого резистора. Общая точка индуктивного преобразователя и его управляемого резистора соединена с входом нуль-органа, а корнеизвлекающий блок содержит транзистор, к коллектору которого подключен выход нуль-органа, термически связанный с коллекторным переходом транзистора датчика разностной температуры, выход которого через усилитель связан с эмиттернобазовым переходом транзистора. Эмиттер транзистора подключен к регистратору.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмMа спгHалов на выходах блоков.
Устройство состоит из датчика 1 плотности с емкостным преобразователем, датчика 2 объемного расхода и с индуктивным преооразователем, управляемых резисторов 3 и 4 и блока управления 5, включающего выпрямляющий фильтр 6, сумматор 7 и усилитель 8.
Устройство содержит также генератор импульсов 9, ключи 10 и 11, источник питания
12, нуль-орган 13, корнеизвлекающий блок
14, состоящий из транзистора 15, датчика 16 разностной температуры и усилителя 17, и регистратор 18.
20 На временной диаграмме приняты следующие обозначения:
U,— напряжение генератора 9 импульсов, управляющее ключами 10 и 11;
U, — напряжение на емкостном преобразователе датчика плотности:
U,„ — среднее значение напряжения U„;
Uo — постоянное напряжение источника питания 12;
Ujj — напряжение на уппавляемом рези30 сторе 4;
1115944
К1 Ко
P у
<- о
40
I U
1п о
R0 U0= U2
U> -- напряжение на выходе нуль-органа
13; т — длительность импульса на выходе нуль-органа 13;
Т вЂ” период импульсного напряжения U,.
Поскольку величина ем кости С преобразозателя датчика плотности и величина индуктивности L преобразователя датчика объемного расхода 2 имеют гиперболические зависимости от измеряемых параметров, то массовый расход вычисляется по формуле
Устройство для измерения массового расхода работает следующим образом, Генератор 9 импульсов управляет ключами
10 и 11, разомкнутое и замкнутое состояние которых определяет соответственно время заряда и разряда ем кости и индуктивности. Постоя1нные времени цепей разряда выбраны значительно меньшими постоянных времени цепей заряда, что позволяет для расширения диапазона изменения измеряемых величи ны сделать зеличину скважности импульсов генератора 9 максимально возможной.
Блок управления резисторами 3 и 4 регулирует сопротивление резистора 3 так, что при изменении емкости выполняется равенство
t, t
U, = — (U,(! — ег )d! — U„ ор
О где R3 — сопротивление управляемого резистора 3.
Так как параметры U„, Т, t> постоянны, то величина постоянной време ни цепи заряда
РоС поддерживается неизменной, т. е.
R,C = R = const, (2) В качестве управляемых резисторов 3 и 4 могут быть использованы, например, фоторезисторы. Характеристики резисторов 3 и
4 подбираются идентичными, в этом случае блок управления поддерживает равенство сопротивлений 4. Нуль-орган 13 формирует импульсы, длительность которых т определяется моментом достижения напряжением Up, уровня U>
Поскольку R3=R<, à RoC=const, длительность импульса нуль-органа определится выражением
rC 1Ä uÄ (4)
Uo — Uu
Импульсное напряжение U, поступает на транзистор 15, в котором система автоматической стабилизации поддерживает постоянной рассеиваему ю электрическую мощность.
Для этого датчик 16 разностной температуры измеряет температурный перегрев коллек45
4 торного перехода транзистора 15 и выдаст сигнал об отклонении его температуры от заданного значения. Усилитель 17 регулирует ток транзистора 15 так, что велинина температурного перегрева его поддерживается постоянной. При неизменных условиях теплообмена электрическая мощность P в транзисторе 15 также постоянна
P= U,, I„., = const, где U д — действующее з начение импульсного напряжения U„
I„,,— действующее значение тока транзистора 15.
Учитывая, что U, „, =U,1/:.,ãäå U,— ам1 т плитуд ное значение напряжения с „имеем
Подстазляя в выражение (5) значение т из выражения (4), получаем
/ кт (6 и „ усс о — Us
Таким образом, действующее значение тока через транзистор 15 обратно пропорционально ивадратному корню из произведения
L и С, т. е. массовому расходу. В устройстве можно устанавливать различные диапазоны измерения путем регулировки опорных напряжений Ug u Ug. Г!рименение фоторезисторов в качестве управляемых резисторов обес,печивает широкий диапазон измерения, так как их сопротивление фоторезисторов может меняться на .несколько порядков.
Фор и ул а изобретения
Устройстзо для измерения массового расхода жидкостей и газов, содержащее гидродинамический датчик объем ного расхода с и ндуктивным преобразователем, включенным в RL-цепь, датчик плотности с ем костным преобразователем, включенным в RC-цепь, генератор импульсов и соединенные с его выходом ключи, включенные параллельно индуктивному и емкостному преобразователям, корнеизвлекающий блок и регистратор, отл и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых величин, в него введены зключе|нные в RL-цепь и RC-цепь управляемые резисторы, блок управления и нуль-орган, причем управляющие входы управляемых резисторов подключены к выходу блока управления, вход которого соединен с общей точкой емкостного преобразователя и его управляемого резистора, общая точка индуктивного преобразователя и его уп1равляемого резистора соединена с входом нуль-органа, а корнеизвлекающий блок содержит транзистор, к коллектору которого б И944 подключен выход нуль-органа, термически связанный с коллекторным переходом транзистора датчика разностной температуры, выход которого через усилитель связан с эмиттсрно-базовым переходом транзистора, эмиттер которого подключен к регистратору.
Редактор Т. Рыбалова
Составитель И. Иванова
Текред Е. Подурушина
Корректор А. Дзесова
Заказ 1626/4 Изд. № 1505 Тираж 864 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2