Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газа Советский патент 1985 года по МПК G01F1/00 

UD ts5 ГчЭ 1 Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройства для измерения расхода .жидкостей и г зов. Известно устройство дня измерени cy мapнoгo значения расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный к индикатору через дискретный вычислитель суммарно . го расхода 1J . Недостатком устройства является низкая точность, вызванная погрешностью от нелинейности характеристики датчика. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения суммарного значения расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный кформирователю, генератор опорной частоты, первьй счетчик и связанньй с его выходами регистр, второй счетчик, сумматор, триггер и индикатор. В этом устройстве повышена помехозащищенность ZJ . Однако точность этого устройства низкая из-за погрешности от нелинейности датчика расхода. Целью изобретения является повышение точности измерения суммарного значения расхода жидкостей,и газов. Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения суммарного значения расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный к формирователю, генератор опорной частоты, первьй счетчик и связаннь1й. с его выходами регистр, второй счетчик, сумматор, триггер и индикатор, введены третий и четвертый счетчики и ключ, причем выхо генератора, опорной частоты подключен к входу первого счетчика и упра ляющему входу формирователя, выход которого подключен к входу R первого, счетчика, входу переноса в регистр и информационному входу ключа первый выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй к входам третьего и четвертого счет чиков, к выходам четвертого счетчика подгслючен индикатор, выход переполнения третьего счетчика подключе к входу начальной установки второго счетчика и к входу R триггера, выход переполнения сумматора подключен к входу установки третьего счет чика и входу 6 триггера, выход ко22 ; торого подключен к управляющему входу ключа, а входы сумматора подключены к выходам регистра и второгосчетчика. На чертеже представлена схема устройства для измерения суммарного расхода жидкостей и газов. Выход датчика 1 подключен к входу формирователя 2, вькод которого подключен .к входу R счетчика 3, входу переноса регистра 4 и к информационному входу ключа 5, к управляющему входу которого подключен выход триггера 6, к входу R которого подключен выход счетчика 7 и вход начальной установки счетчика 8, а к входу 5выход переполнения сумматора 9 и вход, начальной установки счетчика 7. Выход генератора 10 опорной частоты подключен к управляющему входу формирователя 2 и к входу счетчика 3, выходы которого подключены к входам регистра 4, выходы которого подключены к входам сумматора 9, вторые входы которого подключены к выходам вычитающего счетчика 8. Один . выход ключа 5 подключен к входам счетчиков 7 и 11, а другой - к входу вычитающего счетчика 8, выходы счетчика 11 подключены к входам индикатора 12, к информационным входам предварительной установки счетчиков 7 и 8 подключены источники нулей и единиц, сочетание которых образует число Nt на входах вычитающего счетчика 8 и N на входах счетчика 7.ji Счетчик 11 может быть установлен в О вручную (цепи установки не показаны) . Формирователь содержит два триггера, прямой и инверсный выходы котоых через элемент И подключены к вы-. оду формирователя. Информационный вход формирователя, к которому подключен выход датчика расхода, подключен к входу D первого триггера. К входу D второго триггера подключен выход первого триггера. Тактовый вход формирователя, к которому одключен выход генератора опорной частоты, подключен к тактовому входу ервого триггера, непосредственно и тактовому входу второго триггера ерез инвертор. Таким образом, формиователь на каждый импульс датчика а своем выходе выдает один импульс лительностью, равной длительности мпульса генератора. 3 Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов работает ел е д у roijHM образом. Счетчик 11 перед началом работы устанавливается в О оператором. Импульсы датчика 1 формируются . формирователем 2. Каждый импульс с выхода формирователя 2 устанавливает в О счетчик 3. Пр.едварительно| передним фронтом импульса, содержимое счетчика 3 переносится в регист 4. Так как за все время от предыдущего момента установки счетчика 4 в О и до следующего на его вход поступают импульсы опорного генерат ра 10 частотой „ , то в регистр 4 переноЬится число ( ° порционсшьное периоду входного сигн ла. Импульсы с выхода формирователя 2 через ключ 5 поступают на входы счетчиков 7 и 11, После переполнени счетчика 7 сигналом с выхода его старшего разряда переключается триг гер 6, и вычитающий счетчик 8 устанавливается в состояние N, , а импульсы с выхода формирователя 2 чер ключ 5 начинают поступать только .на вход вычитающего счетчика 8, при этом каждьй импульс уменьшает состо яние счетчика 8 на 1. Когда на вы ходе переполнения сумматора 9 единица перейдет в О, происходит переключение триггера 6 и установка счетчика 7 в состояние Mg , Импульсы с выхода формирователя 2 вновь начинают поступать на входы суммиру щих счетчиков 7 и 11. Таким образом, после поступлет ния Ц, (С- Цр импульсов с выхода форьирователя 2 на входы счетчиков 7 и 11, где С - емкость счетчика 7, происходит переключение триггера 6, на вход счетчика 8 поступят N.N.g+ +NJJ-B импульсов, где В - емкость счетчика 8, после чего триггер 6 переключается снова. Иначе говоря, когда с выхода формирователя 2 поступит число импульсов, вызывающее переполнение счетчика 7 и переход из 1 в О сумматора 9, r.e. импульсов, на счетчик 11 поступит только j импульсов, что эквивалентно снижению средней частоты сле дования импульсов, поступающих на С етчик 11 по сравнению с частотой импульсов датчика 1. Число N( выбирается из условия N,B-, гдеМрд,4,„ - число Np пр 22 максимальной частоте датчика, т.е. Д.ПЯ максимального расхода. Тогда Kg будет равно ,,„„-8-з . о is . Ng Wp-NpMVH . ig Очевидно, что из суммарного чиСла импульсов, поступающих на счетчики 7 и 8 , на счетчик 11 посту пает только N импульсов. Поэтому, средняя частота импульсов f pbtx . п° ступающих на суммируюпщй счетчик 11 результата уменьшается по сравнению с входной .частотой . «7 ,С-К (-Г--Н- Л--вх Вк Аакс Обозначив получим BWX ВХ оЦт- г- 1 6Х (И-с1 бх IPX макс 1 Градуировочная характеристика датчика объёмного расхода -f 1C Д j где К - коэффициент преобразования расхода в частоту, - расход жидкости или газа в единицу времени. У известных датчиков коэффициент реобразования не есть величина тоянная, но является функцией расода А ,чUO Функция Cf (А;) по своему характеру лизка к функции обратной пропорциоальности, что характерно для боль- инства датчиков объемно го расхода. епостоянство величины при измеении расхода t определяет порешность от нелинейности извест- , ; ого устройства. С учетом этих вьфажений 4k;ft; макс Количественно оценим эффект повыения точности с помощью предггагаMoro устройства в сравнении с изестным, Градуировочная характерисика которого .in;«k; y 2) де к; с/ (А; )

в

Наконец, градут-фовочная характеристика идеального устройства, характеризуемого отсутствием погрешности от нелинейности

(3)

1; ,

где K const.

Из выражений (1) - (3) получим погрешности от нелинейности известт ного устройства

(А)

.S.(4 o% |i- i-oo%

1 1 ti

i- yidoX

и предпагаемого устройства

-i- b---H-;,

1Vl Кц I

Из (4) и (5) легко определить вьгигрыт в точности

Ч

(6)

i in;:

Sn;

Предлагаемое устройство предварительно настраивается под конкретный датчик, с которым оно будет функционировать. Для этого экспериментально снггмается градуировочнай характеристика этого датчика, которая имеет вид таблицы .

где А, А дич

мокс.

Настройка осуществляется путем выбора соответствующих значений парамгетров D и f функции (1), которые могут быть определены, например, .1щим образом.

151822 .

Принимаем в (3) , и так как в конце диапазона in;|. .то8п„- 0.

Теперь потребуем, чтобы в начапе 5 диапазона выполнялось условие

8п, 0(7)

Тогда на основании (1), (3) и (7) можем записать

D

Kh-A,

KiA,

(8)

Так как для данного датчика велячины К|, А,, Kj, и А, постоянны, то условие (8) можно записать в виде

.. , есть величина стоянная.

.Из (9) следует

I- T -to-Vio,

ь, п

(10)

где - также постоянная

; f,-

вели11Нна.

Из (10) следует, что для удовлетворения условия (7) достаточно, чтобы

т ь.

°

поэтому дпя -упрощения вычислений можем принять

(11)

D f Ъ

Подставив (11) в .(1), получим выражение градуировочной характеристики предлагаемого устройства, настроенного под конкретный датчик

.A;

uiL-L--

bU.ft; и согласно (5) получим

к;

1:« .Д.(1

bU;A; К„.-Л„|.

5 в отличие от известного в предложенном устройстве между вькодомдатчика и входом суммирующего счетчика включен управляемый делитель частоты

следования импульсов датчика, коэффициент деления которого увеличивается при уменьшении расхода жидкое- тей или газов, протекающих через датчик. Тем самым компенсируется увеличение числа оборотов датчика, на объемную единицу (1 м ) проходящих через него жидкостей или газов.

УСТРОЙСТВО ДОЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХ071А ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ содержащее датчик, выходом подключенный к формирователю, генератор опорной частоты, первый счетчик и свяэанньй с его выходами регистр, второй счетчик, сумматор, триггер и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, .в него введены третий и четвертый счетчики и ключ, причем выход генератора опорной частоты псэдключен к входу первого счетчика и управляющему входу формирователя, выход которого подключен к входу R первого счетчика, входу переноса в регистр и информационному входу ключа, первый выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй - к входам третьего и четвертого счетчиков, к выходам четвертого счетчика подключен индикатор, вход переполнения третьего счетчика подключен к входу начальной установки второго счетчи(Л ка и к входу К триггера, вьрсод перес полнения сумматора подключен к входу установки третьего счетчика и входу S триггера, выход которого подклю- 5 чен к управляющему .входу ключа, а входы сумматора подключены к выходам ии регистра и второго счетчика.