Бесконтактный электромагнитный расходомер Советский патент 1989 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомерам хорошо проводящих сред, например жидких металлов, и может быть использовано в химической промьпзленности, металлургии.

Цель изобретения - повьпзение точности измерения.

На 4мг. 1 представлен датчик рас- ходомера; на фиг. 2 - функциональная схема расходомера; на фиг. 3 - эпюры напряжений, вырабатываемых генератором тактовых импульсов; на фиг. 4 - эпюры напряжений в точках схемы рас- ходомера.

Расходомер содержит измерительный участок трубопровода 1, катушки 2, 3 возбуждения, измерительные катушки 4 5 и 6, ключ 7, ключ 8, усилитель 9, ключ 10, усилитель П, ключ 12, ключ 13, генератор 14 синусоидального тока, ключ 15, ключ 16, фазовый детектор 17, переключатель 18, переключатель 19, фазовращатель на фазовый детектор 21, фильтр 22 низ- raix частот, схему 23 измерения отношений, усилитель 24, ключ 25, ключ 26, ключ 27, фазоинвертор 28, генератор 29 тактовых импульсов.

Расходомер работает следуицим образом,

В режиме Измерение усилитель 9 своим выходом соединен с первым входом фазового детектора 17, на второй вход которого поступает напряжение с фазовращателя 20. В интервале времени (фиг. 3 и 4).ключи 8, 10, 12 и 26 замкнуты, а остальные разомкнуты. При этом встречно включенные катушки 2 и 3 запитываются от генератора синусоидального тока. Сигнал f , снимаемый с катушки 4, пропорциональный расходу, поступает на вход усилителя 9, а сигнал с катушек 5

и 6, пропорциональный вихревой сос- тадпяюдей ц,, подается на вход усилителя 11, Сигналы ЕуИ y, пропорциональные расходу и вихревой составляющей соответственно, сдвинуты по фазе на 90 , а их амплитуды связаны соотношением

Это c,ooTnoi;ie)iHe не зависит от конфигурации магнитного поля и электропроводности среды. Помимо составляющей катушке 4 присутствует еще составляющая разбаланса, синфазная с полезным сигналом, что приводит к дополнительной ошибке. Для ее устранения производится переодическое переключение катушек 2, 3 и 4. При этом на время (фиг. 3 и 4) замыкаются ключи 7, 13, а ключи 8 и 12 размыкаются. Усилитель 11 отключается от катушек 5 и 6 и его вход подключается к общей шине - ключ 10 размыкается, а ключ 16 замыкается. Эта коммутация производится для того, чтобы исключить из измерений время tijft, когда соотношение (1) не выполняется. На вход усилителя 9 поступает напряжение, равное разности между составляющей 6 и составляющей разбаланса р , так как при переключении катушек фаза разбаланса не изменяется, а фаза полезной составляющей меняется на противоположную (фиг. 4). Напряжение с выходов усилителей 9 и 11 поступает соответственно на фазовый детектор 17 и фазовый детектор 21. На выходе фазового детектора 17 напряжение при периодической перекоммутации катушек представляет собой разнополярные импульсы, амплитуда которых пропорциональна в одном случае сумме полезного сигнала и разбаланса, а в другом их разности, На выходе схемы, состоящей из фазоинвертора и ключей, формируется напряжение, пропорциональное только . С другой стороны на выходе фильтра низких частот 22 формируется напряжение, пропорциональное вихревой составляющей. Ключи замыкаются на время перекоммутаций катушек, чем устраняется влияние коммутационных помех. Схема 23 измеряет отношение сигналов, действующих на ее сигнальных входах, и усредняет их за период коммутации. Сигнал на выходе схемы 23

N

Е.КгКзК/ (xj 7

Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких электропроводящих сред. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода. При течении электропроводной жидкости в измерительном участке трубопровода в катушке 4 наводится ЭДС, пропорциональная расходу, и ЭДС разбаланса, а в катушках 5 и 6 - вихревая ЭДС. Через ключи эти ЭДС поступают на усилители 9 и 11 и затем на фазовые детекторы 17 и 21. На вторые входы фазовых детекторов поступают колебания с выхода генератора 14 синусоидального тока : на фазовый детектор 21 - непосредственно, а на фазовый детектор 17 - через фазовращатель 20. Выходные сигналы с фазового детектора через ключ 25 или через фазоинвертор 28 и ключ 26 поступают на схему 23 измерения отношений. На второй вход схемы 23 поступает через фильтр 22 низких частот сигнал с выхода фазового детектора 21. В следующем такте генератор 14 подключают к усилителю 9. Работа всех ключей и генератора 14 синхронизируется генератором 29 тактовых импульсов. Переключатели 18 и 19 переводят устройство в режим калибровки, когда на фазовые детекторы подаются одни и те же сигналы. 1 ил.

V . oTh

(1)

где V - скорость потока;

(л) - частота колебаний магнитного

поля; h - шаг намотки катушки 4.

где - коэффициенты усиления усилителей 9 и 11; KS - коэффициент преобразования тракта скоростного сигнала от входа фазового детектора 17 до выхода усилителя 24;

К - коэффициент преобразования тракта вихревого сигнала от входа фазового детектора 21 до выхода фильтра 22;

Kj - коэффициент преобразования схемы 23.

Коэффициенты усилителей 9 и 11 устанавливаются из условия оптимальной работы фазовых детекторов,

В режиме Калибровка переключатели 18 и 9 устанавливаются в положение Калибр. ПРИ этом на фазовые детекторы поступает один и тот же сигнал с выхода усилителя 11 и один и тот же опорный сигнал с выхода генератора 14 синусоидального тока. Изменением коэффициента усиления усилителя 24 устанавливаются показания расходомера, равными значению

WhKz -2К7

Тогда в режиме Измерение показания расходомера будут соответствовать скорости жидкости в трубопроводе, т.е. обеспечивается беспроливная калибровка расходомера.

Устройство позволяет производить измерения расхода с большей точностью за счет исключения ошибки, обусловленной разбалансом датчика расхода.

Формула изобретения

Бесконтактный электромагнитный расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с катушками возбуждения переменного магнитного поля, включенными встречно, и с тремя измерительными катушками, одна из которых выполнена в виде соленоида с равномерным шагом намотки, а две другие, расположенные у концов соленоида, выполненные в виде плоских спиралей с числом витков, равным числу слоев в соленоиде, а также измерительную схему, отличающийс я тем, что, ,с целью повьппения точности измерения, измерительная схема содержит десять ключей, два переключателя, три усилителя, два фазовых детектора, фазовращатель, фильтр низких частот, фазоинвертор, генератор синусоидального тока, генератор тактовых импульсов и схему

Q измерения отношений, причем катушки возбуждения через первый ключ соединены с выходом генератора синусоидального тока, а через второй ключ - с входом первого усилителя, измери5 тельный соленоид через третий ключ соединен с выходом генератора синусоидального тока, а через четвертый ключ - с входом первого усилителя, измерительные катушки, выполненные

0 в виде плоской спирали, через пятый Ю1ЮЧ соединены с входом второго усилителя , при этом катушки возбуждения и измерительные вторыми выводами соединены с общей шиной, выходы пер5 вого и второго усилителей через первый переключатель соединены с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого через второй переключатель соедине с выходом и

0 входом фазовращателя, выходом генератора синусоидального тока и вторым входом второго фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, выход перg вого фазового детектора соединен с входом третьего усилителя через шестой ключ и через последовательно соединенные фазоинвертор и седьмой ключ, выход третьего усилителя сое0 динен с первым входом схемы измерения отношений, второй вход которой через фильтр низких частот соединен с выходом второго фазового детектора, при этом входы всех усилителей

5 через восьмой, девятый и десятый ключи соответственно соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, час0 тотный выход которого соединен с вхо- хом генератора синусоидального тока.