Тепловой расходомер Советский патент 1985 года по МПК G01F1/68 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к тепловым расходмерам.

Известен тепловой расходомер, содержащий термочувствительные датчики с нагревателями. вклю ченные в , схему балансного мостаП7

Недостаток известного устройства состоит в малой точности измерения расхода жидкостей.

Наиболее близким к изобретению является тепловой расходомер, содержапщй нагревательный, термочувствительный и термокомпенсационный элементы, включенные в схему измерительного моста, содержащего в i каждом плече вьтрямительные диоды и в диагонали - измерительный прибор С2. Недостатками известного теплового расходомера являются; узкий диапазон измерения, обусловленный необходимостью ограничивать мощность нагревательного элемента моста из-за перегрева термочувствительного 3jie мента при уменьтении расхода жидкости, и недостаточная точность измерения, связанная с изменениями теплофизических .-свойств жидкости при различных температурах.

Цель изобретения - повышение точности изменения расхода жидкостей.

Цель достигается темд что в тепловой расходомер, содержащий термокомпенсационный, нагревательный и теплочувствительный элементы, включенные в схему измерительного моста в одну диагональ которого включен измерительный прибор, другая диагональ моста связана с сигнальной шиной, в каждое плечо моста, одно из которых является компенсируюпи1М, включен последовательно с элементом плеча диод противоположной полярностью к измерительной диагонали по отношению к диоду соседнего плеча моста, нагревательный элемент подключен к диагонали моста, связанной с сигнальной шиной, со стороны, противоположной месту подключения последней, а также первый диод и первый резистор, введены пороговый элемент, управляющий элемент, дифференциальный уситштель, второй и третий диоды, второй резистор, конденсатор и делитель напряжения, причем пороговый элемент подключен

входами к измерительной диагонали моста и выходом через последовательно соединенные первый резистор и вторай диод - к входу управлякмцего элемента, другой вход которого соединен через первый диод с сигнальной шиной, а выход - с нагревательным элементом, соединение которого с диагональю моста подключено к конденсатору, .дифференциальный усилители соединен выходом через второй резистор с входом управляющего элемента и конденсатором, первым входом с компенсирующим плечом моста, а вторым входом через последовательно соединенные делитель напряжения и третий диод - с сигнальной шиной.

На чертеже приведена схема теплового расходомера.

Тепловой расходомер содержит термокомпенсационный, нагревательный , и теплочувствительный элементы 1-3, включенные в схему измерительного моста 4, в одну диагональ которого включен измерительный прибор 5, другая диагональ моста связана с сигнальной щиной 6, в каждое плечо моста 4, одно из которых является компенсирующим, включен последовательно с элементом плеча диод 7 прртивопо ложной полярностью к измерительной диагонали по отнощению к диоду 7 соседнего плеча моста 4, нагревательный элемент 2 подключен к диагонали моста 4, связанной с сигнальной щиной 6, со стороны, противоположной месту подключения последней, а также первый диод 8 и первый резистор 9, кроме того, содержит пороговый элемент 10, управляющий элемент П дифференциальный усилитель 12, второй и третий диоды 13 и 14, второй резистор 15, конденсатор 16 и делитель 17 напряжения, причем пороговый элемент Ю подключен входами к измерительной диагонали моста 4 и выходом через пойледовательно соединенные первый резистор 9 и второй диод 13 - к входу управля)(вдего элемента И, другой вход которого соединен через первый диод 8 с сигнальной шиной 6, а выход - с нагревательным элементом 2, соединение которого с диагональю моста 4 подключено к конденсатору 16, дифференциальный усилитель 12 соединен выходом через второй резистор 15 с входом управляющего элемента 1I и конденсатором, певым входом - с компенсирующим плечом моста 4, а вторым входом через последовательно соединенные делитель 17 напряжения и третий диод 14 с сигнальной шиной 6. Тепловой расходомер работает сле дующим образом. При включении устройства на терм чувствительный и термокомпенсационный элементы 1 и 3 моста соответственно поступают положительные полупериоды напряжения питания моста 4, через диоды 8 и управляющий элемент на нагреватель 2 постзгпают отрицате ные полупериоды этого напряжения, обеспечивая необходимый первоначаль ный перегрев термочувствительного элемента I для работы с определенным расходом жидкости. Так как термокрмпенсационный элемент 1 находится в одинаковых условиях с термочувствительным элементом 3, то изменение температуры жидкости не вызывает погрешности измерения расхода, однако фи изменении температуры жидкости изменяются ее теплофизические параметры, такие как вязкость и теплоемкость. Чтобы скорректировать эти изменения, на вход управляющего элемента 11 постзшает корректирующее напряжение, вырабатываемое дифференциальным усилителем 12 в зависимости от изменения температуры на термокомпенсационном элементе 1 и запоминаемое накопительным конденса тором 1. Опорное напряжение для дифференциального усилителя 12 поступает через третий диод 13 в момент измерения мостом и задается делителем 17 напряжения. Причем величина этого напряжения и мощность на нагревателе 2 устанавливаются для каждого конкретного вида жидкости в зависимости от теплофизических свойств. Напряжение в измерительной диаго нали моста соответствует расходу жидкости и фиксируется измерительным прибором 5 с учетом тепло яизических свойств жидкости. Это напряжение значительно меньше порогового напряжения срабатывания порогового элемента 10 и на его выходе вырабатывается напряжение положительной полярности, отсекаемое вторым диодом 13 и не влияющее на работу управлякицего элемента 11 . Так как измерение больших рарходов связано с необходимостью увеличения мощности на нагревателе 2, а масса термочувствительного элемента 3 очень мала, то при аварийном снижении расхода жидкости или попадания в поток воздуха температура термочувствительного элемента 3 резко повысится. При этом напряжение разбаланса термочувствительного моста превысит пороговое напряжение срабатывания порогового элемента 10 и на его выходе появится отрицательное напряжение, запирающее управляющий элемент 11, который, в свою очередь, снизит мощность нагревателя 2, предотвращая перегрев и разрушение термочувствительного элемента 3. После снижения температуры термочувствительного элемента 3 и в случае сохраняющегося пониженного расхода жидкости мощность на нагревателе снова разогреет термочувствительный элемент до заданной допустимой температуры и снова выключится. Таким образом, разрушение термочувствительного элемента не происходит и надежность устройства значительно повышается. Благодаря такому ограничению температуры термочувствительного элемента диапазон подводимой к нему мощности можно расширить и тем cai«iM увеличить диапазон измеряемых устройством расходов. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения расхода жидкости по сравнению с базовым объектом и повысить надежность прибора при эксплуатации в широком, диапазоне изменения температур теплоносителя.

ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий термокомпенсационный, нагревательный и теплочувствительный элементы, включенные в схему измерительного моста в одну диагональ которого включен измерительный прибор, другая диагональ моста связана с сигнальной тиной, в каждое плечо моста, одно из которьк является компенсирую1цим, включен последовательно с элементом плеча диод противоположной полярностью к измерительной диагонали по отношению к диоду соседнего плеча моста, нагревательный элемент подключен к диагонали моста, связанной с сигнальной пшной, со стороны, противоположной месту подключения последней, а также первый диод и первый резистор, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены пороговый элемент, управляющий элемент, дифференциальный усилитель, второй и третий диоды, второй резистор, кон- денсатор и делитель напряжения, причем пороговый элемент подключен входами к измерительной диагонали моста и выходом череа последовательно соет диненные первый резистор и второй диод - к входу управляющего элемента, другой вход которого соединен через первый диод с сигнальной шиной, а выход - с нагревательным элементом, (Л соединение которого с диагональю моста подключено к конденсатору,дифференциальный усилитель соединен выходом через второй резистор с входом управляющего элемента и конденсатором, первым входом - с компенсирующим плечом моста, а вторым входом - через послеСП довательно соединенные делитель напряжения и третий диод - с сигнальной 00 шиной. СП о