Способ измерения коэффициента демпфирования вибрационно-частотных преобразователей Советский патент 1984 года по МПК G01N9/00 

гс

5

D Г

t/f Cffnsf

to 1. Изобретение относится к средства измерения с помощью вибрационно-час тотных преобразователей плотности, расхода и других параметров контролируемой среды и может быть использовано в автоматических системах управления технологическими процессами в нефтяной, газовой и нефтехим ческой промьпиленности. Известен способ автоматического измерения коэффициента демпфировани колебаний и собственной частоты виб рационно-частотных преобразователей основанный на возбуждении колебаний чувствительного элемента и измерении коэффициента демпфирования и со ственной частоты, по величине котор определяют параметры контролируемой среды 1 3. Недостатком Данного способа является то, что автоматическое управление возбуждением колебаний чувствительного элемента осуществляется переменным током возбуждения. Наиболее близким к предлагаемому является способ, использованный в устройстве для измерения Коэффициента демпфирования динамической системы второго порядка; В известном способе используется автоматическая стабилизация амплитуды выходного сигнала системы съема вибрационного преобразователя путем изменения амплитуды переменного тока возбуяодения, которьй подают в систему возбуж дения преобразователя f2 3. Недостаток известного способа узкая область устойчивости автоматического регулирования амплитуды выходного сигнала системы съема, в результате чегоневысокая помехозащище .ность характерная для известного спО соба снижает точность измерения вибрационного преобразователя. Цель изобретения - повышение точности измерения путем расширения области устойчивости автоматического регулирования амплитуды выходного сигнала системы съема. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэффициента демпфирования вибрацион но-частотных преобразователей поддер живают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения и по сигналу, пропорциональному отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно 59 заданного постоянного значения амплитуды, изменяют величину постоянного тока подмагничивания электромагнитной системы возбуждения колебаНИИ чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя. На чертеже приведена функциональная схема устройства, работающего по предлагаемому споробу. Устройство состоит из чувствительного элемента 1 , электромагнитной системы съема 2 и возбуждения 3, усилителя-ограничителя 4, выпрямителя 5, операционного усилителя 6 и блока 7 измерения коэффициента демпфирования. Контролируемая среда взаимодействует с колебаниями чувствительного элемента и вызывает изменение коэффициента демпфирования и собственной частоты колебаний. Уравнение движения чувствительного элеме нта вибрационно-частотного преобразователя имеет вид Ма + 2kj. а + Ца f(t), (1) где М - колебательной системы; коэффициент демпфирования колебаний; коэффициент упругости чувствительного элемента; f(t) - возбуждающая сила. Решение уравнения (1) в установившемся режиме имеет вид a(t) А sin tut, (2) где А и WJ амплитудаи частота колебаний. Чувствительный элемент с.овершает колебания на собственной частоте и wJc которая зависит от коэффициента упругости чувствительного элеента и массы системы Известно, что возбуждающая колеание сила пропорционально постоянноу току подмагничивания J „в и переенному току возбуждения ib(t), часота и фаза которого зависит от выодного сигнала системы съема keJ,Bib(t), (4) постоянный коэффициент. Колебания чувствительного элемена 1 на выходе системы 2 съема навоят электрический сигнал, амплитуда

которого пропорциональна скорости колебаний чувствительного элемента

lf.(t) t.

где Uc ,- амплитуда выходного сигнала системы съема;

kj. - постоянный коэффициент.

Сигнал (5) поступает на выпрямитель 5 и усилитель-ограничитель 4, на выходе которого переменный ток возбуждения имеет следующий вид:

ig(t) Jg.cosujpt, (6)

где 3- const - постоянная амплитуда переменного тока возбуждения.

С выхода выпрямителя 5 сигнал, несущий информацию об амплитуде U выходного сигнала системы съема, поступает на первый вход операционного усилителя 6, на другой вход которого подается постоянное напряжение U const.

Величина тока подмагничивания на выходе операционного усилителя 6 имебт вид

(7)

JnA k(Ue-UJ,

где k - постоянный коэффициент.

Переменный ток возбуждения (6) и постоянный ток подмагничивания (7) подаются в систему 3 возбуждения

Амплитуда выходного сигнала системы съема UQ пропорциональна величине тока подмагничивания J и обратно пропорциональна коэффициенту демпфирования k

kfc ks JB Jne

(8)

Ur

2k,

Увеличение коэффициента демпфирования k. вибрацнонно-частотного преобразователя, вызванное возрастанием

плотности или массовбго расхода контролируемой среды, приводит к уменьшению сигнала съема IL, что ведет к возрастанию тока подмагничивания

J в соответствии с зависимостью (7). П6 ...

Увеличение тока подмагничивания

Х-, вызывает возрастание амплитуды . сигнала съема Uc до предварительно заданной амплитуды U.

Таким образом, амплитуда выходного сигнала съема автоматически поддерживается постоянной и const.

Получают следующую формулу измерения коэффициента демпфирования по величине тока подмагничивания, который подают в блок 7 измерения коэффициента демпфирования:

Т V

(9)

пв k kg Je А

Предлагаемый способ по сравнению с известйыми обеспечивает повьппен- ную точность измерения путем расширения области устойчивости автоколебаний вибрационно-частотного преобразователя как в малых значениях амплитуд колебаний чувствительного элемента в силу возрастания тока подмагничивания J™g , так и в больших вследствие того, что автоматически поддерживают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения Jg.

Использование предлагаемого способа -по сравнению с известными обеспечивает возможность контроля и регистрации массового расхода и плотности . нестационарных пульсирующих потоков газожидкостных смесей с высокими скоростями изменения параметров контролируемой среды; унификацию и упрощение вторичной электронной аппаратуры за счёт исключения из схемы нелинейных блоков умножения.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИОННО-ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ путем возбуждения колебаний чувствительного элемента на собственной частоте переменным током возбуя дения и поддерживания постоянной амплитуды выходного сигнала электромагнитной системы съема по отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно заданного постоянного значения амплитуды, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем расширения области устойчивости регулирования амплитуды выходного сигнала Истемы съема, поддерживают постоянное значение амплитуды переменного тока возбуждения и по сигналу, пропорциональному отклонению амплитуды выходного сигнала системы съема от предварительно заданного постоянного значеkn ния амплитуды, изменяют величину постоянного тока подмагничивания электромагнитной системы возбуждения колебаний чувствительного элемента вибрационно-частотного преобразователя.