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

t

Изобретение относится к приборо строению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкостей и га зов f

Известно устройство для измере1шя суммарного значения расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, выходом подключенный к регистратору через дис| ретный вычислитель суммарного расхода СЗ.

Недостатком данного устройства является низкая тояность, вызванная погрешностью от нелинейности характеристики датчика.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее датчик, подключенный к формирователю, генератор опорной частоты, измеритель периода следования импуль сов датчика, счетчик, регистратор, сумматор и триггер с подключенньгм к его выходу элементом И, причем выходы формирователя и генератора опорной частоты подключены к входам измерителя периода C2l.

В этом расходомере повьшена помехозащищенность. Однако точность известного устройства низкая, так как в нем не приняты меры по устранению погрешности, вызванной нелинейностью характеристики скорость расхода - выходная частота датчика расхода.

Цель изобретения - повьшение точности измерения суммарного значения жидкостей и газов за счет умень- юения влияния нелинейности характеристики датчика на результат измерения расхода,

Цель достигается тем, что в устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерителя периода следования импульсов датчика, опорный генератор подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом R триггер, элемент И, первьй1 вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор, введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем выход формирователя подключен к второму входу злемента И и

573552

входу 5 триггера и к управляющему входу преобразователя, к информационным входам которого подключены выходы сумматора, к первым входам которого подключены выходы измерителя периода, а к вторым - источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразователя подключен выход опорного генератора, выход преобразователя

подключен к входу первого счетчика, а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.

S На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для измерения суммарного расхода жидкостей и газов; на фиг. 2 и 3 - варианты схем формирователя и преобразователя кодов

0 в число импульсов.

Предлагаемое устройство содержит измеритель 1 периода следования импульсов датчика 2, который подключен к нему через формирователь 3. К входам формирователя 3 и измерителя подключен выход опорного генератора 4. Выходы измерителя периода подключены к первым входам суммятора 5, к вторым входам которого подключены источники нулевого и единичного логических уровней так, что на вторые входа сумматора 5 поступает число, определяемое исходя из максимальной частоты датчика 2. Выходы

5 сумматора 5 подключены к информационным входам преобразователя 6, к управляющему входу которого подкхпочен выход формирователя 3, а к тактовому - выход опорного генератора 4.

0 Выход преобразователя 6 подключен к входу счетчика 7 с изменяемой емкостью, цыход переполнения которого подключен к входу R триггера 8, выход которого подключен к первому

5 входу элемента И 9, к второму входу которого и к входу S триггера 8 подключен выход формирователя 3, Выход злемента И 9 подключен к входу счетчика 10, выходы которого подключены

0 к входам регистратора 11.

Формирователь 3 (фиг.2)содержит два Г -триггера 12 и 13, прямой и инверсный выходы которых через элемент И 14 подключены к выходу формирователя. Информационный вход формирователя Вх.1, к которому под. ключей выход датчика расхода, подхлючен к входу D первого триггера 12, К входу D второго триггера I3 подключен выход первого триггера 12, Тактовый вход формирователя, к кото рому подключен опорный генератор, подключен к тактовому входу первого триггера i 2 непосредственно и к тактовому входу Btoporo триггера 13 через инвертор 15. . Преобразователь 6 кода в число и пульсов (фиг.З) содержит вычитаювдай счетчик 16, выходы которого подключены через элемент ИЛИ-НЕ 17, к вхо ду R триггера 18, а к входу счетчика подключен выход элемента И 19, к первому входу которого подключен тактовый вход преобразователя, к ко рому подключен опорный генератор, а к второму --вьиод триггера 18. Уп равлякмоий вход преобразователя Вх« к которому подключен выход формнрователя, подключен к входу занесения числа в счетчик 16 и входу S тригг ра 18. К информационным входам счет чика 16 подключены информационные входы преобразователя, к которым по ключены выходы сумматора. Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов рабо тает следуюцим образом. Измеритель 1 периода следования импульсов датчика 2 после окончания очередного периода подает на входы сумматора 5 число, пропорциональное измеренному периоду Np , равгде ij - частота опорного генератора 4; fj - частота датчика 2 расхода. На вторые входы сумматора 5 посту пает в виде набора нулей и единиц число, равное ч- , где Мр ып Число подает ся в обратном коде.. Добавляемая к единица на вторых входах сумматора переводит обратный код NP „. в дополнитель ный, что необходимо для того, чтобы на выходе сумматора была разност между измеренным и минимальным периодомЭто число поступает на вход преобразователя б, который в ответ на каждый импульс с выхода формирователя 3 дает на своем выходе пакет импульсов. Число импульсов в пакете равно Nj . Эти импульсы поступают на вход счетчика 7. Триггер 8 задним фронтом первого же импульса датчика с выхода формирователя 3 устанавливается в I и открывает путь импульсам через элемент И 9 с выхода формирователя 3 на вход суммирутацего счетчика 10 результата, который перед началом измерения устанавливается в О оператором (на фиг.1 цепи установки в О счетчика 10 не показаны(.Результат считывается с помощью цифрового индикатора. Когда счетчик 7 переполнится, триггер 8 устанавливается в О и следующий после этого импульс с выхода формирователя 3 на вход счетчика 10 результата не попадает. Своим задним фронтом этот импульс установит триггер 8 в 1, открывая Элемент И 9 для прохождения через него следуюцих импульсов с выхода формирователя 3. Таким образом, после каждого переполнения счетчика 7 импульс с выхода формирователя 3 на вход счетчика 10 не попадает. Это приводит к тому, что на каждые N входных импульсов, на вход счетчик% 10 попадает N - 1 импульсов, где N - количество импульсов с выхода формирователя 3, вызывающих переполнение счетчика 7. А Np- ртлг, где А - емкость счетчика 7, определяемая заранее. Средняя выходная частота равна . )- U) Подставляя СП в (2), а (21 в (А ) получим f. i ВПК их Таким образом, зависимость средей выходной частоты устройства от . ходной представляет собой монотонно бывающую функцию,что согласуется с арактеристиками реальных расходомеов. Выбирая соответствующие аяачеи А для конкрет-вхтб.у повысить точ ного расходомера, можно ность измерения расхода за счет корракции зависимости числа.импульсов на единицу расхода от расхода в единицу времени, которая в идеальном случае не должна изменяться от величины расхода в единицу времени. Формирователь 3 работает следующим образом, При отсутствии сигнала датчика триггеры 12 и 13 находятся и подтверждаются импульсами опорного гене ратора, подаваемыми на их тактовые входы в нулевом состоянии. При посту лении сигнала от датчика на вход Р триггера 12 ближайший положительный фронт импульса опорного генератора установит триггер 12 в .1, а следую щий за ним отрицательный перепад на выходе опорного генератора устано вит в 1 триггер 13. Когда триггер 12 установится в 1 на выходе формирователя появится 1, когда в 1 установится триггер 13, на выходе формирователя снова появится О Появление О на входе формирователя с выхода датчика после 1 вызове аналогичное обратное срабатывание триггеров 12 и 13. При этом на выходе 1 не появляется.-Тйким образом появление импульса на выходе датчика вызывает появление 1 на вькоде формирователя во время поступления ближайшего положительного импульса опорного генератора и на время его длительности. Количественно выигрьш в точности при использовании предлагаеь ого устройства по сравнению с известным оценивается следующим образом, Градунровочная хара ктеристика первичного датчика F - ( 6 ) ВХ 1 где К коэффициент преобразования расхода в частоту; V - расход в единицу времени. 5 Величина К не есть величина постоянная, а является функцией (v) (7) что характерно для первичных датчиков расхода жидкостей и газов и определяет погрешность от нелинейности известного устройства. Идеальный датчик, характеризуемый отсутствием этой погрешности, имеет градуировочную характеристику вида обх KO Кр cons-t . Подставив Сб I, (7 ) в (5) для предложенного устройства получим ())Vn.«x/j На основании полученных зависимое тей запишем выражения для погрешностей известного предлагаемое устройство предваительно настраивается под конкретьй датчик путем выбора параметров -р- и А его градуировочной бх max, . арактеристики v.9). Предлагаемое устройство позволят более, чем на порядок, повысить очность измерения расхода по сравению с известным за счет коррекции исла импульсов на единицу расхода, оторое в реальных расходомерах в ольшей мере зависит от расхода в диницу времени.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ, содержащее датчик объемного расхода, подключенный через формирователь к входу измерителя периода следования импульсов датчика, опорный генератор, подключенный к измерителю периода и формирователю, сумматор, первый счетчик и подключенный к его выходу входом R триггер, элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера, а также регистратор о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй счетчик и преобразователь кода в число импульсов, причем выход формирователя подключен к второму входу элемента. И и входу S триггера и к управляющему входу . преобразователя, к информационным входам которого подключены выходы сумматора, к первым входам которого подключены выходы измерителя периода,- . а к вторым - источники единичных и нулевых уровней, к тактовому входу преобразователя подключен выход опорного генератора, выход преобразователя подключен к входу первого счетчика, а выход элемента И - к входу второго счетчика, выходы которого подключены к входам регистратора.