Электромагнитный расходомер с частотным выходным сигналом

Электромагнитный расходомер с частотным выходным сигналом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и) 605093

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТ ЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реснублик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 06.01.75 (21) 2094698/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 25.04.78 (51) М. Кл. G 01F 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаарвтений и открытий (53) УДК 681.12:538.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Абрамов, В. Ф. Бахмутский, И, И. Винштейн, В. Г. Гришин, и О. Л. Николайчук

Государственный научно-исследовательский и проектный институт

«Гипротюменнефтегаз» (71) Заявите.; (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЪ|й РАСХОДОМЕР С ЧАСТОТНЫМ

ВЫХОДНbiМ СИГНАЛОМ

Изобретение относится к средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано при построении цифровых расходомеров, а также периферийных устройств систем контроля и управления технологическими процессами поддержания пластового давления, добычи и перераоотки нефти.

Известны автокомпенсационные электромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых для уравновешивания синфазной и квадратурной составляющих выходных сигналов указанных преобразователей используются статические или астатические регулирующие устройства (1).

Их недостаток заключается в сложности реализации и необходимости выполнения дополнительного преобразования для получения частотного выходного сигнала. Выполнение же прямого преобразования синфазной составляющей выходного сигнала электромагнитного преобразователя в частоту с использованием усилителя, фазового детектора, формирователя и интегрирующего преооразователя напряжения в частоту не ооеспечивает необходимои точности преобразования вследствие влияния квадратурной составляющей выходного сигнала электромагнитного преобразователя, влияния нестабильности источника возбуждения преобразователя, а также нестабильности коэффициента усиления усилителя и внутреннего сопротивления преобразователя.

С целью повышения точности измерения описываемый расходомер снабжен дополнительным фазовым детектором, фазосдвигающим устройством, управляемым двухполюсным переключателем, накопительным элементом и фильтром, причем выход формирователя соединен со входом управления двухполюсного переключателя и через фазосдвигающее устройство — со входом управления дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход ко входу интегрирующего преобразователя на15 пряжения в частоту, второй вход которого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя соединен с выходом основного фазового детек2р тора.

Блок-схема описываемого расходомера представлена на чертеже. Расходомер содержит источник 1 переменного тока, первичный электромагнитный преобразователь 2, содер25 жащий настроечный конденсатор 3, обмотку

4 возбуждения, электроды 5 и б, формирователь 7, усилитель 8, фазосдвигающее устройство 9, основной 10 и дополнительный 11 фазовые детекторы, двухполюсный переключаЗр тель 12, накопительный элемент 13, фильтр 14

3 и интегрирующий преобразователь 15 напряжения в частоту.

Расходомер работает следующим образом.

llo обмотке 4 первичного преобразователя, настроенной с помощью конденсатора 3 в резонанс на частоту источника 1, протекает ток возбуждения, наводящий в движущейся жидкости ЭДС между электродами 5 и 6, определяемую конструктивными параметрами датчика, скоростью течения жидкости и значением амплитуды возбуждающего тока. Наряду с полезной компонентной ЭДС, совпадающей по фазе с током в обмотке возбуждения, на электродах индуцируется сопутствующая ей квадратурная составляющая, которая зависит также от конструктивных параметров датчика, амплитуды и частоты возбуждающего поля, но не зависит от скорости течения жидкости, так как определяется сигналом, индуцированным электромагнитным полем в неподвижных частях конструкции датчика.

После усиления с помощью усилителя 8 и раздельного детектирования с помощью фазовых детекторов 10, 11 синфазной и квадратурной составляющих (с учетом коэффициентов передачи детекторов, управляемых формирователем 7 совместно с квадратурным фазосдвигающим устройством 9) на выходах детекторов 10 и 11 получают напряжения постоянного тока, пропорциональные синхронной и квадр атурной составляющим.

Управляемый переключатель 12, накопитель

13 и фильтр 14 осуществляют автоматический заряд и разряд накопителя 13, благодаря чему напряжение на выходе фильтра 14 пропорционально синхронной составляющей (частоте коммутации и емкости накопителя).

Интегрирующий преобразователь 15 осуществляет преобразование отношения входных напряжений в частоту, устраняя зависимость от внутреннего сопротивления датчика. Тем самым исключены наиболее существенные компоненты погрешности прямого преобразования при относительно простой аппаратурной реализации.

Устройство может быть использовано для измерения и контроля расхода жидкостей с низкой электропроводностью, если последние принудительно ионизированы, при этом сте605093 пень ионизации некритична в связи с возможностью использования усилителя 8 с высоким входным сопротивлением и исключением влияния погрешности согласования преобразователя 2 и усилителя 8.

Настройка контура возбуждения, включаюшего конденсатор 3 и обмотку 4, в резонанс

»а основную частоту источника 1 позволяет. исключить влияние высших гармоник тока на

1О погрешности фазового детектирования, при этом в состав фазовых детекторов 10, 11 могут быть включены сглаживающие фильтры нижних частот.

15 Формула изобретения

Электромагнитный расходомер с частотным выходным сигналом, содержащий последовательно включенные источник переменного то2О ка, первичный электромагнитный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, фазовый детектор, вход управления которого че25 рез формирователь соединен с выходом источника, и интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительным фазовым детекЗО тором, фазосдвигающим устройством, управляемым двухполюсным переключателем, накопительным элементом и фильтром, причем выход формирователя соединен с входом управления двухполюсного переключателя и че35 рез фазосдвигающее устройство — со входом управления дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход — ко входу интегрирующего преобразователя напряжения в частоту, вто40 рой вход которого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя соединен с выходом основного фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Kо 470702, кл. G 01F 1/00, 05.02.73.

605093

Составитель )К. Теслер

Техред Н. Рыбкина

Корректоры: Н. Федорова и T. Добровольская

Редактор А. Купрякова

Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 587/7 Изд. № 407 Тираж 892

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д, 4/5