СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2016 года по МПК G01F1/56 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода электропроводной жидкости с помощью электромагнитных расходомеров.

Известен электромагнитный расходомер (а.с. №1656328, кл. G01F 1/58, опубл. 1991 г.), содержащий в измерительной цепи первичный преобразователь расхода, коммутатор, преобразователь сигнала, регулятор коэффициента передачи, имеющий в режиме измерения постоянный коэффициент передачи, два устройства выборки и хранения аналоговых сигналов, схему сравнения, источник образцового напряжения и индикатор, в котором для уменьшения погрешности измерения расхода из-за нестабильности тока возбуждения происходит периодическая калибровка регулятора коэффициента передачи с использованием контрольного сигнала, в результате выходное напряжение схемы сравнения через второе устройство выборки-хранения изменяет коэффициент передачи до равенства выходного напряжения образцовому. Недостатком данного расходомера является коррекция тока питания обмоток возбуждения по источнику стабилизированного напряжения, в связи с чем не учитываются параметры измеряемой среды и магнитной системы, что уменьшает точность измерения расхода.

Известен расходомер (а.с. №1826708, кл. G01F 1/60, опубл. 1996 г.), содержащий электромагнитный преобразователь расхода, блок управления, генератор, усилители сигналов, мультиплексоры, преобразователь отношений сигналов, суммирующий усилитель, отсчетное устройство, который позволяет повысить точность измерения за счет коррекции аддитивной погрешности, возникающей при движении жидкости через электромагнитный преобразователь расхода, путем сравнения отношений преобразованных сигналов. Недостатком этого устройства является невозможность коррекции мультипликативной погрешности измерения расхода и отсутствие коррекции зависимости свойств магнитной системы от свойств окружающей и измеряемой среды, что снижает точность измерения расхода.

Известен способ измерения расхода (а.с. СССР №1649279, кл. G01F 1/56, опубл 1991 г.), в котором в процессе измерения расхода среды измеряют напряжение, пропорциональное вихревым токам в среде, и напряжение, пропорциональное скорости движения среды. Напряжение, пропорциональное вихревым токам в среде, сравнивают с эталонным напряжением от источника напряжения и разность между ними поддерживают равной нулю путем регулирования тока питания магнитной системы преобразователя. О расходе судят по величине напряжения, пропорционального средней скорости движения измеряемой среды в измерительном канале. В данном способе в тракт питания током обмоток магнитной системы введена отрицательная обратная связь по усиленному вихревому сигналу для регулирования тока питания магнитной системы преобразователя. Недостатком является коррекция погрешности по косвенной характеристике, по вихревым токам, пропорциональным величине и распределению магнитной индукции, а не по конечному результату, т.е. по расходу, что снижает точность измерения.

Наиболее близким является способ измерения расхода (патент РФ №2247329, кл. G01F 1/56, 2005 г.) и схема, реализующая способ измерения, которая содержит магнитную систему, основной и дополнительный каналы с электродами, усилитель мощности, генератор прямоугольных сигналов, предварительный усилитель, суммирующий усилитель, компаратор, схему выборки и хранения аналогового сигнала, источник опорного напряжения, индикатор. В дополнительном измерительном канале поддерживается постоянный расход. Недостатком данного способа измерения является использование аналоговых элементов, что снижает возможность реализации автоматической коррекции погрешности измерения вследствие искажения аналогового сигнала в элементах схемы при его сравнении и усилении из-за несовершенства элементов. Конструкция сложная и дорогостоящая.

Задачей изобретения является повышение точности измерения расхода и расширение диапазона измерения расхода.

Технический результат достигается тем, что способ измерения расхода электропроводных жидкостей, заключающийся в измерении электрического сигнала, пропорционального скорости движения жидкости, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения расхода и расширения диапазона расходов, которая зависит от величины сигналов с электродов первичного преобразователя расхода, вводится отрицательная обратная связь, которая при достижении переходного значения расхода Qперех по сигналам с электродов, по определенному алгоритму работы процессора, выдает команду на увеличение на определенную величину тока запитки обмоток возбуждения магнитной системы, вследствие чего увеличивается величина магнитной индукции магнитного поля первичного преобразователя расхода и, как следствие, увеличивается Э.Д.С., снимаемая с электродов Э1, Э2.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 предоставлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ измерения расхода электропроводных жидкостей; на фиг. 2 предоставлена диаграмма зависимости сигналов с электродов Э1, Э2, преобразованных в код АЦП, от расхода Q; на фиг. 3 предоставлена диаграмма зависимости тока запитки обмоток возбуждения от расхода Q.

Трубопровод 1, на котором установлена магнитная система с обмотками возбуждения OB1, ОВ2. В трубопроводе установлены два диаметрально противоположно расположенных электрода Э1, Э2. Запитка обмоток возбуждения OB1, ОВ2, осуществляется двухполярным импульсным током от программно-управляемого источника тока 6. Сигнал с электродов Э1, Э2, пропорциональный расходу, поступает на измерительный усилитель 2, преобразуется в цифровой код в АЦП 3 и подается в процессор 4. При достижении расхода значения Qперех процессор 4, по определенному алгоритму через регулятор 5, выдает команду управляемому источнику тока 6 на ступенчатое увеличение тока запитки, что приводит к увеличению индукции магнитного поля в первичном преобразователе расхода, и, как следствие, к увеличению сигнала с электродов Э1, Э2. Процессор 4 формирует выходной сигнал, пропорциональный расходу в цифровом виде.

В режиме измерения расхода обмотки возбуждения OB1, ОВ2 запитываются от источника стабилизированного двухполярного импульсного тока 6. На электродах Э1, Э2 при движении жидкости в трубопроводе наводится Э.Д.С.

где В - индукция магнитного поля;

Ду - диаметр условного прохода трубопровода;

Vc - скорость движения жидкости (расход Q).

Сигнал с электродов Э1, Э2 поступает на измерительный усилитель 2, преобразуется в цифровой код в АЦП 3 и поступает в процессор 4, который по определенному алгоритму посредством регулятора 5 управляет источником тока 6 запитки обмоток возбуждения OB1, ОВ2.

При уменьшении расхода до значения ниже Qперех процессор 4 выдает команду на регулятор 5 и источник тока запитки 6 на ступенчатое увеличение тока запитки, что приводит к увеличению индукции магнитного поля B в первичном преобразователе расхода и, как следствие, увеличению сигнала, снимаемого с электродов Э1, Э2.

Таким образом, предложенный способ измерения расхода жидкости позволяет повысить точности измерения расхода и расширить диапазон измерения расхода.

Изобретение относится к технике измерения расхода электропроводных жидкостей с помощью электромагнитных расходомеров. Способ измерения расхода электропроводных жидкостей реализуется с помощью первичного преобразователя расхода, на трубопроводе которого расположена магнитная система с обмотками возбуждения и установлены два диаметрально-противоположно расположенных электрода. Запитка обмоток возбуждения осуществляется двухполярным импульсным током от программно-управляемого источника тока. Сигнал с электродов, пропорциональный расходу, поступает на измерительный усилитель, преобразуется в цифровой код в АЦП и подается на процессор. При расходе, соответствующем переходному значению, процессор по определенному алгоритму выдает команду регулятору и управляемому источнику тока на ступенчатое увеличение тока запитки, что приводит к увеличению индукции магнитного поля в первичном преобразователе расхода и, как следствие, к увеличению сигнала с электродов. Процессор формирует выходной сигнал, пропорциональный расходу в цифровом виде. Технический результат - повышение точности измерения расхода и расширение диапазона измерения расхода. 3 ил.

Способ измерения расхода электропроводных жидкостей, заключающийся в измерении электрического сигнала, пропорционального скорости движения жидкости, отличающийся тем, что с целью расширения диапазона измерения расхода и повышения точности измерения по сигналам с электродов, при достижении значения расхода ниже переходного процессор выдает команду на регулятор и источник тока на ступенчатое увеличение тока запитки обмоток возбуждения, что приводит к увеличению сигнала с электродов, информация о расходе в цифровой форме выдается с процессора.