Двухканальный электромагнитный расходомер
Патент 909574
Авторы
Классы МПК
Двухканальный электромагнитный расходомер
Иллюстрации
Реферат
Союз Советски к
Соцттвлнстичесннк
Рес убл
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 16. 07. 80 (21) 2957882/18-10 (5I)M. Кл.
G 01 Г 1/60 с прнсоединеннетт заявки М! ввудврстеапай кеттктвт
CCCP ае двлвп извбретеикв и вткрыткя (53) УДК681, 12:
:538.52 (088.8) (23) ПриорнтетОпубликовано 28 02 ° 82 6ктллетень М 8
Дата опубликования описания 28. 02. 82 (72) Авторы изобретения.А.В.Павлов и В.Н.Ястребов (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
РАСХОДОМЕР
Изобретение относится к электромагнитным измерителям расхода электропроводящих сред, в частности к двухканальным расходомерам для измерения нестационарных потоков жидкости.
Известны двухканальные электромагнитные расходомеры для измерения нестационарных потоков жидкости, содержащие участок трубопровода с размещенными на нем последовательно кондукционными датчиками расхода, один из которых работает с постоянным,магнитным полем, а другой — с переменным.
Выходное напряжение с первого датчика соответствует высокочастотным составляющим спектра-расхода, а второгониэкочастотным составляющим. Оба напряжения подаются на сумматор. Если частотные характеристики соответствующих каналов таковы, что после спожения их сигналов отсутствуют частот20 ные и амплитудные искажения, то после суммирования напряжений с обоих каналов получают сигнал, пропорциональ2 ный мгновенной скорости потока. Для выделения соответствующих компонентов в первом канале стоит дифференцирующий усилитель, а во второмусилитель с фаэовым детектором и интегрирующей цепочкой (11, L2) и (3).
В известных расходомерах не обеспечи вает ся эффе кти вная компенсация частотных и амплитудных искажений суммируемых каналов, что существенно ограничивает точность измерения расхода. ф /
Известен также двуканальный электромагнитный расходомер, содержащий два преобразователя расхода, последовательно установленные на иэмерительНоМ участке трубопровода, соединен- . ные с ними измерительные каналы преобразователей расхода с усилителями, выходной усилитель и блок питания, соединенный с преобразователем расхода, причем каждый иэ усилителей через умножитель подключен ко входу выходного усилителя, выход которого соеформаторной ЭДС, состоящей иэ фазочувст ви тел ьного дете ктора и модулятора (4$.
Недостатком известного расходомера является недостаточно высокая точность измерения, обусловленная сложностью обеспечения полной компенсации трансформаторной помехи.
Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения источников возникновения трансформаторной помехи и компенсации электрохимической помехи, Указанная цель достигается тем, что двухканальный электромагнитный расходомер, содержащий два преобразователя расхода, последовательно соединенные ключ и интегрирующий усиобратной связи включен между выходом через коммутатор к выходному усилитегенератора тактовой частоты.
На фиг. 1 приведена блок-схема расходомера, на фиг. 2-6 - диаграммы, объясняющие принцип работы расходомера, Расходомер содержит преобразователи 1 и 2 расхода, установленные последовательно на трубопроводе. Выход каждого иэ преобразователей 1 и 2 расхода соединен со своим измерительным каналом, содержащим усилитель 3 или 4, выходы которых подсоединены к коммутатору 5, соединенному через выходной усилитель 6 с показывающим прибором 7. Каждый измерительный канал содержит преобразователь сигнала отрицательной обратной связи, состоящий иэ последоПри выключении магнитного поля в любом преобразователе в нем происходит подавление напряжения электрохимической помехи, при включении магSS
3 909574 4 динен со схемой автокомпенсации транс- вательно соединенных ключа 8 или 9 и интегрирующего усилителя 10 или
11, причем через этот преобразователь выход каждого иэ усилителей 3 и 4 соединен со входом коррекции нуля этих усилителей, Питание преобразователей расхода осуществляется от блока 12 питания, управляющий вход которого соединен с генератором 13
10 тактовой частоты, управляющим также ключами 8 и 9 и коммутатором 5.
Расходомер работает следующим образом.
Блок 12 питания, управляемый гене35 ратором 13 тактовой частоты, поочередно посылает импульсы постоянного тока в катушки возбуждения магнитно- .
,го поля преобразователей 1 и 2 расхоустановленные на измерительном участ- да таким образом, что в них возбужке трубопровода, соединенные с ними щ дается строго постоянное магнитное измерительные каналы преобраэовате- - поле определенной величины с таким лей расхода с усилителями, выходной фазовым сдвигом во времени, что в усилитель и блок питания, соединен любой момент времени на одном из них ный с преобразователем расхода, до- магнитное поле имеет -заданную величиполнительно введены два преобразова- 25 ну (фиг. 2, сплошная линия - магниттеля сигнала отрицательной обратной ная индукция в первом преобразоватесвязи, содержащие последовательно ле расхода, пунктирная линия - во втором преобразователе расхода). Когда литель, коммутатор и генератор так- на каком-либо преобразователе магниттовой частоты, причем каждый из пре- зв ное поле достигает этой величины, выобразователей сигнала отрицательной ход соответствующего усилителя 3 или
4 постоянного тока в режиме усиления измерительного канала преобразовате- через коммутатор 5 .,напряжений подклюля расхода и входом коррекции нуля чается ко входу выходного усилитеусилителя, выходы обоих каналов пре- ля 6, а когда магнитное поле во втообразователей расхода подсоединены ром преобразователе в это время становится равным нулю вследствие выклюлю, а управляющие входы блока пита- чения питающего тока в его катушках. ния, коммутатора и обоих ключей пре- возбуждения, в усилителе в помощью образователей сигнала отрицательной 4 ключа замыкается петля отрицательобратной связи подсоединены к выходу ной обратной связи и в усилителе происходит автоматическая компенсация дрейфа нуля, вызванного напряжением электрохимической помехи. При размыкании петли отрицательной обратной связи при включении магнитного поля в преобразователе усилитель сохраняет нулевое значение на время, определяемое постоянной времени интегрирующего усилителя, и полезный сигнал через коммутатор 5 напряжений подается на вход выходного усилителя 6, на выходе которого показывающий прибор показывает истинный расход.
5 90957 нитного поля выходным усилителем 6 измеряет ся тол ь ко полез ная сост авляющая сигнала с выхода преобразователя.
Таким образом в любой момент времени измерение расхода производится при S строго постоянном магнитном поле непрерывно, то первым, то вторым преобразователями поочередно, а напряжение электрохимической помехи в них, сдвигающее нуль усилителей 3 и 4 постоянного тока, подавляется или компенсируется поочередно при отсутствии магнитного поля в соответствующем преобразователе с помощью замыкания петли отрицательной обратной связи с активным элементом-усилителем интегрирующим в усилителе постоянного тока.
Время работы каждого преобразователя такое, что напряжение электро- .< ze химической помехи практически .за этот промежуток времени не изменяется.
SS
Пустьвмомент (фиг. 2) блок 12 2S питания преобразователей включает постоянное магнитное поле в преобразователе 1. После окончания переходного процесса, упрощенно изображеннного на фиг. 2 в виде боковои сто роны трапеции, в момент tg к выходному. усилителю 6 через коммутатор 5 напряжений подключается выход усилителя 3 преобразователя 1, имеющего коэффициент усиления, равный. Кр. В момент t, в преобразователе 2 выключается магнитное поле и после окон- . чания переходного процесса в момент t происходит подключение выхода усилителя 4 с помощью ключа 9 ко входу интегрирующего усилителя 11 в петле отрицательной обратной связи с коэффициентом усилителя Кос. Коэффициент усиления усилителя 4 с замкнутой петлей отрицательной обратной связи при,этом равен
К вЂ” (1)
КоР 1+ К„. Ко при значении Ко К >> 1 получаем
l»
Ккор @:
Если в этот момент:напряжение электрохимической помехи в преобразователе 2 равно U > „ то на выходе усилителя 4 напряжение равно
U(t )
0щЯ (3) 1 К2 К ос
Выбирая Кос дост аточно бол ьшим, всегда можно получить желаемую сте4 6 пень подавления или компенсации электрохимической помехи U+„.<, В момент времени t< ключ 9 размыкается и нупь усилителя находится на уровне -+ — до сяедующего замыкания г ключа 9. В момент времени t < поле в преобразователе 1 выключается и после окончания переходного процесса в момент t çàìûêàåòñÿ ключ 8, замыкающий петлю обратной связи в усилителе 3 через интегрирующий усилитель 10 с коэффициентом усиления К, В соответствии с выражением (3) на выходе усилителя 3 при этом следующее напряжение равно
U (t ) = ---- --- (4)
0 к
3 К4 Кос
Интегрирующие усилители 10 и 11 имеют одинаковый коэффициент усиления К си постоянную времени. В мо( мент времени t+ магнитное поле в преобразователе 2 выключается, а нуль усилителя 3 держится на уровне
Оэкл до следующего замыкания ключа 8.. Коммутатор 5 периодически поДключает выходы усилителей 3 и 4 в моменты времени tq u t g ко входу выходного уси-! лителя 6 с коэффициентом усиления Кр„ обеспечивая непрерывное измерение расхода в магистрали.
Если изменение расхода во времени соот ветствует, например, приведенному на Фиг. 3, то выходные сипналы усилителей 3 и 4 имеют вид, приведенный на фиг. 4 и 5, а на выходе выходного усилителя 6 наблюдается напряжение, изменяющееся как показано на
Фиг. 6.
Выход усилителя 6 связан с показывающим прибором 7. Выходной усилитель 6 производит сшивку полезного сигнала по двум преобразователям, сигнал на выходе которого равен
U»„,(a) = К, К„. KQ(t) + -"--- "- () где Q(t) - расход, К - коэффициент преобразования преобразователя расхода, для обоих каналов величина К К выбирается одинаковой. Первый член в выражении (5) значительно больше второго, поэтому отношение сигнал/шум на выходе расходомера равно
Ко К Q(t) Кос/ 0 к (6) где U к - напряжение электрохимической помехи. Практически величина 0 к не превышает 0,1 В, а величина KQ(t) составляет единицы милливольт. Иэ выражения (6) получаем оценку отноше909574 формула изобретения
25 с виде тел ьст во ССС Р
OT F 1/56,1970. свидетельство СССР
01 Г 1/00, 1973. свидетельство СССР
Oi F 1/58» 1975 свидетельство СССР
O1 F 5/00, 1972
1. Авторское
Н 348877, кл. G
2. Авторское
М 478189 кл. G
3. Авторское
Н 545868, кл. С
4. Авторское
8Г 494607, кл. G (прототип). ния сигнал/шум на выходе расходомера при самых неблагоприятных условиях. Выбирая Кр К 10, получаем величину сигнал/шум на выходе прибора порядка 1000, в то время как на выходе преобразователей расхода это отношение составляет всего лишь 0,01, т.е ° расходомер обеспечивает эффективное подавление напряжения электрохимической помехи, увеличивая отно- »0 шение сигнал/шум на выходе по сравнению со входом в ТО раз.
Алгоритм работы расходомера задается генератором 13 тактовой 1астоты. !5
Таким образом, предлагаемый расходомер обеспечивает повышение точности измерения, а также его надежности путем непрерывного измерения расхода при строго постоянном магнитном ze поле.
Двухканальный электромагнитный расходомер, содержащий два преобразователя расхода, последовательно установленные на измерительном. участке трубопровода, соединенные с ними зв измерительные каналы преобразовате1 лей расхода с усилителями, выходной усилитель и блок питания, соединенный с преобразователем расхода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены два преобразователя сигнала отрицательной обратной связи, содержащие последовательно соединенные ключ и интегрирующий усилитель, коммутатор и генератор тактовой частоты, причем каждый из преобразователей отрицательной обратной связи включен между выходом измерительного канала преобразователя расхода и входом коррекции нуля усилителя, выходы обоих каналов преобразователей расхода подсоединены к выходному усилителю,. через коммутатор, а управляющие входы блока питания, коммутатора и обоих ключей преобразователей сигнала отрицательной обратной связи подсоединены к выходу генератора тактовой частоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
909574
t х 2 kg 1К 1 4 у к2
Niig g
ВНИИПИ Заказ 881/66 Тираж 671 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4