Расходомер жидких и газообразных веществ Советский патент 1983 года по МПК G01F1/50 

Г

-1

CD

1,

а

со

Йв«/ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и измерения расхода жидких и газообразных веществ, например, на -тепловых электростанциях. Известно устройство для измерения расхода веществ, содержащее устройстэо, дифманометр и схему обработки измерительной информации 13Недостатком известного устройства является малый диапазон измерений ( не более 1:4). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой JPTBO для измерения расхода вещества содержащее сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя, и вторичный прибор 2J. Недостатком этого устройства является узкий диапазон измерения изза нелинейности характеристики при малых расходах. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и обеспечение линейности характеристики во всем диапазоне. Поставленная цель достигается тем, что в расходомер жидких и газорбразных веществ, содержащий сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя и вторичный прибор, дополнительно введены нелинейный усилитель с пере даточным коэффициентом по расходу, описываемым выражением K(R) (Q, где К (а) - передаточный коэффицие Гт «2 - постоянные коэффициенты; ft - расход, и сумматор, при этом вход нелинейно го усилителя соединен с выходом диф , манометра, а выходы каждого усилителя соединены с соответствующим входом сумматора. На фиг, 1 изображена структурная схема расходомера; на фиг. 2 - прин ципиальная электрическая схема измерительного блока. РасходЬмер содержит сужающее уст ройство 1, дифманометр 2, измерительный блок 3, состоящий из линейного 4 и нелинейного 5 усилителей и сумматора б, имеющего два входа, а также вторичный прибор 7. Зажимы 8 и 9 первичной обмотки 10 трансформатора Тр-1 подключаются к сети, а вторичные обмотки 11-18 служат для питания цепей устройства (фиг. 2). . Линейный усилитель 4 состоит из мостовой схемы, образованной вторич ной обмоткой 11 трансформатора Тр-1 и обмотками дифманометра 2 (не показаны ), подключенными соответствен но к зажимам 19-21 и 20, 22, в диаональ которой включены резистор 23 (чувствительность и конденсатор 24., а также корректора нуля с вторичной обмоткой 12 трансформатора Тр-1 и резисторов 25-27. Подвижный контакт резистора 27 подключается к зажиму 20. Выходной сигнал измерительной части снимается с подвижного контакта резистора 23 и средней точки корректора нуля между резисторами 25 и 2б и подается на первичную обмотку 28 выходного ( разделительного / трансформатора Тр-2 линейного усилителя с коэффициентом трансформации 1:2,5. Линейный усилитель 4 состоит также из транзистора 29 и вторичной обмотки 30 трансформатора , подключенной через резистор 31 и диод . 32 в цепь эмиттер-база транзистора29. Питание линейного усилителя осуществляется от обмотки 17 трансформатора Тр-1 через выпрямитель 33, Нагрузкой усилителя служит резистор 34 с параллельно подключенным конденсатором 35. Источником смещения рабочей точки транзистора 29 служит напряжение на диоде 32, задаваемое обмоткой 15 трансформатора Тр-1, выпрямительными ди.одами 36 и 37 и резистором 38. Применение германиевого диода 32 в качестве источника смещения улучшает температурную стабильность усилителя.. Входная цепь нелинейного усилителя 5 .аналогична входной цепи линейного усилителя. В случае исполь.зования лндуктивного перепадомера зажимы 3941 нелинейного усилителя подключаются параллельно зажимам 19-21 линейного .усилителя, а в случае использования дифференциально-трансформаторного пер(;тадомера зажимы 40 и 42 подключаются соответственно к зажимам 20 и 22. В диагональ моста, образованного обмотками перепадомера и обмоткой 13 трансформатора Тр-1, включен резистор 43 (чувствительность ) с параллельным конденсатором 44. Корректор нуля нелинейного усилителя состоит из мостовой схемы, образованной О.6МОТКОЙ 14 трансформатора Тр-1 и резисторами 45-47. Подвижный контакт резистора 47 подключается к зажиму 40. Выходной сигнал измерительной части нелинейного усилителя снимается с подвижного контакта резистора 43 и средней точки диагонали моста корректора нуля между резисторами 45 и 46 и подается в первичную обмотку 48 входного разделительного) трансформатора Тр-3 с коэффициентом трансформации . Нелинейный усилитель 5 состоит также из транзистора 49 и вторичной обмотки 50 трансформатора Тр-3, под ключенной через германиевый диод 51 в цепь эмиттер-база транзистора 49, В отличие от линейного усилителя в цепи эмиттера транзистора 49 величина сопротивления равна нулю, что позволяет получать большой коэффици ент усиления сигнала при малых вели чинах входного сигнала .и меньший коэффициент усиления при больших . входных сигналах. Питание нелинейного усилителя осуществляется от обмотки 18 трансформатора Тр-1 чере выпрямитель 52. Нагрузкой усилителя служит резистор 53 с параллельно подключенным конденсатором 54. Источником смещения рабочей точки тра зистора 49 служит напряжение на дио де 51, задаваемое обмоткой 16 транс форматора Тр-1, выпрямительными дио дами 55 и 56. и резистором 57. Подвижный контакт нагрузочного резистора 34 линейного усилителя соединен с рбще;й точкой соединения нагрузочного резистора и вторично обмотки 18 трансформатора, питающег транзистор 49, а подвижный контакт нагрузочного резистора 53 соединен с. общей точкой соединения резистора 34 и мостового выпрямителя 33 через резистор 58. Выходное напряжение устройства снимается с зажимов 59 и 60 резистора 58. При таком подключении резисторов 33, 53 и 58 выходной сигнал устройства равен сумме падения напряжения на нагрузках линейного и нелинейного усилителей. .Расходомер работает следующим образом, (фиг. 1). Перепад давления, создаваемый на сужающем устройстве 1 з.а счет ,пр6- . уекания вещества, преобразуется в Шфманометре 2 в электрический сигнал, который в измерительном блоке одновре1«юнно усиливается линейным 4 и нелинейным 5 усилителями, выходные сигналы которьах поступают на входы сумматора 6 и далее на вто ричный прибор 7. Зависимость напряжения и,, на вых де линейного усилителя 4 от расхода вещества Q определяется выражением , где -d-,- постоянный коэффициент. Линейную зависимость между расхо дом вещества И и показаниями прибо ра .1/2 получают из выражения ,a, 2 где 01 - постоянныйкоэффициент. Напряжение U на выходе нелинейн го усилителя 5 определяют из выражения , . иэ и2-ц . (з Измерительный бло.к (фиг. 2) рабо тает следующим образом. Изменение расхода вещества вызывает изменение исходного сигнала ди манометра, в реэ льтате чего, в диагонали моста измерительной части линейного усилителя 4 появляется переменный ток, и падение напряженияна резисторе 23 подается на вход усилителя через трансформатор Тр-2, ;который служит для кондуктивного разделения входныхцепей от усилителя и для повышения сопротивления усилителя,приведенного к первичной обмотке. Падение-напряжения на резисторе 34 от постоянной составляющей тока коллектора транзистора 29 является выходным сигналом линейного усилителя. При отсутствии сигнала токи коллектора в каждый полупериод равны и протекают в нагрузке по разным направлениям, т.е. постоянная составляняцая напряжения в нагрузке при отсутствии сигнала равна нулю. Приподаче сигнаша на вход усилителя ток коллектора транзистора 29, а следовательно, и .ток через емкость 35 в один полупериод увеличивается, в другой уменьшается. В. нагрузке усилителя выделяется постоянная составляющая напряжения, пропорциональная разности токов коллектора в каждый полупериод,Полярность напряжения на выходе зависит от того, в какой из прлупериодов ток коллектора увеличивается, что, в свою очередь, зависит от фазы входного сигнала. Следовательно, усилитель является фазочувствительным. Так как при подаче на вход рёактивной составляющей или четных гармоник средние значения токов коллектора в каящый полупериод равны, постояиная составляющая напряжения- в нагрузке равна.нулю. Аналогично падение напряжения с резистора 43 измерительной части нелинейного усилителя подается на его вход через трансформатор . Выходной сигнал нелинейного усилителя снимается с резистора 53. В отли- чие от линейного усилителя, у нелинейного усилителя коэффициент трансформации трансформатора Тр-3 2,5:1, величина сопротивления в цепи эмиттера транзистора 49 равна нулю. Напряжения на резисторах 34-и 53 суммируются на резисторе 58. Суммарный сигнал, линейно зависящий от расхода,может быть подан на прибор (показывающий, самопишущий, суммирующий и т.д.) или на вход регулятора автоматизированной системы. Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет возможности расширения диапазона измерений и линейной зависимостью между расходом вещества и выходным сигналом измерительного блока в различных технологических процессеис, например при работе злектростанций.

РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащий сужающее устройство, дифманометр, соединенный с входом линейного усилителя и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью распиирения диапазона измерений и обеспечения линейности характеристики во всем диапазоне, в него дополнительно введены нелинейный усилитель с передаточным коэффициентов по расходу, описываемым выражением K(Q) «2 , где К(и) - передаточный коэффициент; а,с