Устройство для измерения расхода газа или жидкости Советский патент 1989 года по МПК G01F1/68 G01P5/12 

1

(21) 42u«:i())

(22| 10.03.«7

(4()| 15.10.89. Бк..-i. .YO 38

(72) . С. Раичеико, В. И, Охримович

и О. I. Корниенко

(53)681.121 (0«8.8)

(56)Патент США .V 399294(i.. кл. G 01 1/68, 1976.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЕАЗА ИДИ ЖИДКОСТИ

(57)11 to6jieTfnne (.JTHOCHTCH к 11.чмеритс 1)- ной те.хнике, на11|1авлено на повышение точности измерения расхода и может найти ири.менение, на|1)имер, в системах (.1хлаж- дения радиоэлектронной анпаратур1)1. При тарироьо. те.мнерату)е, равной средней Te.Miioiiarype диана:()на рабочих температур, и среднем дав.тении нри помощи дифферен- циа:1Ь)(ого уси. 1Ите. 1Я 12 и нагревательно| (1 TpatiiiicTcjpa 1 I поддерживается постоянный перегрев, оиреде. темый резистором 17. (.ди- нал с к().1лектора нагревательного транзистора 1 I поступает на нор.мирующий уси.лп- тель 14, а затем на иоказываюший прибор 18.

П|ч огк/юненш температуры потока от средней изменяется теплооб.мен интег)альной мик- P(II емы 6, что приводит к появлению погре- iJiiiocTii измерения. С тер.мочувствительного да. чпка 7 сигнал об изменерп1и темпера- тур1,| потока поступает на вход суммирую- niero чсилителя 13, а с его выхода на iipaB. 1яемый источник 15 постоянного тока, увеличивается ток через нагревательн1)1Й Tii. iH3jicT()i II, что приводит к изменении 1,1 наклона выходной характеристики уст- (ii)iu-iB(i, г. е. к появ.тению му/изтинлика- iiinif id состав,1ЯК)1ией погреппккти. .Лддитин- ная сос 1 авляюп1ая iiorpeinHOCTii ко.мпспсиру- гтсн на нормирующем си,1пте. 1е 14 путем 1 уммнрованпя сг;:-налов с кол, 1ектора пагре- H. i if.ibiio I) T)aH.u)CTopa i и iix i) : И/1ПТ1 ЛЯ 13. I M отк.юненпи давления и ()ке от тарировочного on нал с да i- чика 1Г| поступает на сум.ми;)} юшпй чч И.тн- ге.1Ь 13, на в.ыходе )го П1)яв. 1яс тся СИ1 1)Мл, приводящий к комненсапип в.тияния Даи. К .ния KOFiTfio. uipyeMoii среды на выходном сигнал устройства аналогнчно комнсл - сакип влияния темпе|)атуры. 6 и;;.

(f

(Л

Изобретение относится к измерительной технике, направлено на повышение точности измерения расхода и может найти применение, например, в системах охлаждения радиоэлектронной аппаратуры. При тарировочной температуре, равной средней температуре диапазона рабочих температур, и среднем давлении при помощи дифференциального усилителя 12 и нагревательного транзистора 11 поддерживается постоянный перегрев, определяемый резистором 17. Сигнал с коллектора нагревательного транзистора 11 поступает на нормирующий усилитель 14, а затем на показывающий прибор 18. При отклонении температуры потока от средней изменяется теплообмен интегральной микросхемы 6, что приводит к появлению погрешности измерения. С термочувствительного датчика 7 сигнал об изменении температуры потока поступает на вход суммирующего усилителя 13, а с его выхода - на управляемый источник 15 постоянного тока. Увеличивается ток через нагревательный транзистор 11, что приводит к изменению угла наклона выходной характеристики устройства, т.е. к появлению мультипликативной составляющей погрешности. Аддитивная составляющая погрешности компенсируется на нормирующем усилителе 14 путем суммирования сигналов с коллектора нагревательного транзистора 11 и суммирующего усилителя 13. При отклонении давления в потоке от тарировочного сигнал с датчика 16 поступает на суммирующий усилитель 13, на выходе которого появляется сигнал, приводящий к компенсации влияния давления контролируемой среды на выходной сигнал устройства аналогично компенсации влияния температуры. 6 ил.

СП СП

о

СП

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к термоанеметрическим устройствам дли измерения расхода (скорости) газов и жидкостей, например, в системах охлаждения радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение точности измерения расхода газа или жидкости.

На фиг. 1 изображен вариант конструкции погружаемого в трубопровод тупа; на фиг. 2 - структурно-принциниальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 зависимость выходного напряжения устройства от расхода при различных температура.х потока без компен- сапии температурной погрешности; на фиг. 4 - зависимость выходного напряжения устройства от расхода при различных давлениях потока без компене-ации барометрической погрешности; на фи1-. о теоретическая (кривая 1) и экспериментальная (кривая 2) зависимости относи1ель- ной погрешности изменения расхода при постоянных расходе и давлении контролируемой среды от темнературы контролируемой среды без компепсапии температурной погрешности и экспериментальная с компенсацией (кривая 3); на фиг. 6 теоретическая (кривая 4) и экспериментальная (кривая 5) зависимости относите.пьной ю- грешности измерения расхода при посюян- ных расходе и те.мнературе KOHI )олируе- мой среды от давления контролируемой среды без компенсации барометрической погрешности и эксприменгальная с компенсацией (кривая 6).

Устройство содержит корпус с ным фланцем I (фиг. 1), разьем 2, rpvfiKy 3 и теплоизоляционные втулки 4, на Korojibix прикреплены первая о и вторая 6 интеграл, ные микросхемы.

Структурно-принципиальная электрическая схема устройства (фиг. 2) содержит два термочувствительных датчика 7 и 8, два источника 9 и 10 постоянного тока нагревательный транзистор 11, дифференциальный 12, суммирующий 13 и нормирующий 14 усилители, управляемый источник 15, постоянного тока, датчик 16 да1 лспия, ре зистор 17 и показывающий прибор 18.

Термочувствительные датчики 7 и 8 своими входами подключены к исгочникам 9 и 10 постоянного тока, а выходами к обшей шине. База пагревате.льного пран зистора подключена к выходу днффереппи- ального усилителя 12, входы когорого соединены с источниками 9 и 10 постоянного тока. Термочувствительные датчики 7 и 8 могут быть изготовлены по интегральной полупроводниковой технологии, причем датчик 7 расположен на первой интегральной микросхеме 5 и может нредставлять собой один или несколько соединенных последовательно диодов и.ли транзисторов с

0

0

5

5

0

за ко)оч1 ппым переходом эмитп ер-база. Второй гермочувствптельный датчик 8 расположен вгорой интегральной микросхеме 6 вместе с нагревательным транзистором 11. Второй вход суммируюп1его усилителя 13 подсоединен к выходу источника 9, питания, первый вход - к датчику 1Н давления, а выход соединен с вторым входом нормируюпи о усилителя 14 и с входом управляемого источника 15 питания ,к)стоянного гока. Первый вход нормирующего усилигелн 14 соединен с коллектором нагревательногс. транзистора II, а выходс ноказывающим нрибором 18. Эмшгер на1 ревательного транзистора II подключен через резистор 17 к общей 1нине.

Уст|)ойство работас) iмсдл/ющим г)б)азом.

При тарировочной гсмпе|)атурс. равной средней температуре диипаюна рабочих темперагур, например ЦП ( . iарировочпом давлении, равном cpeднe l давлению диа- иазона |1абочих давлений, HdHiniMe) а. и расходе О 0 между iifi jiu- м 7 и вторым 8 термочунствите.|1ьными датчиками н|)И номч- Н1И Д11ф(|)1 рсн пиалыии о уси;1ителя 12 и па- гревате.льиого траи.ин тора I но.ии рживпет- 1:я постоянный Hepei pcH, ()1|р(-дс, 1яемый le- зистором 17. (л1гна, 1 с кол юктора Hai pe- вате 1ьного транзистора 11 носгупает на нор- м-ipyKHiu-iii усилит(..гп, 1, ,i напока- )1п,пй прибор 18. На HiiiXM/ic ммирую- niero чп. ;ителя 13 выходной сигна.ч равен . .Зависимость вычо.чног(| напряжения ус I ройс I ва от расхода кон i p(), iiip c i(,i i) потоК,1 б. ШЧКИ к ЛИНСЙ1|;гй 1ФИ . : f (1,:Г. 4).

0

5

0

5

ГК.ЮНенИИ , изменил- I I ii )ИК|)()СХСМ|,| (i ч

ры потока

и КШОМеН И1, и 1)ИНОЛ.НТ к

01

и

При ii

i 1|))

; |.)а,

Hii. iennio -.п. п-гиплп 1 остав. 1яющпх norjieiniioci и iiiMt-Heiinn расхода: адди1пвпая связана со I MeiiicHneiM зависимости входно1 О напряжения oi ),1СХ(ыа вниз пли вверх, а ,1 ин шкаi игшая с пчменещк М yr.ia наклони ,т()И зависимости (фи1 ii) Лопус1и 1. что 1 емпера тура потока повысилаи. i 20 до В этом с„тучае с lepMO ivBc i птсльного дат- чика 7 сиг)1ал об измсненит т емне)атуры потока nnrivnacT на вход суммируюп етс усилители 13, на выходе кото()О1о появляется спг пал отличный от 1|у.тя. (-игнал с суммнрук)Н1е1 о усилителя 13 поступает на унравляемый источник 1л постояппого тока, при этом увеличивает 1 я через натре ватсльпый TpaH3ncT( 11, чк) прив(.диг к изменению угла пак.юна зависимости выходного напряжения от расхода до значения угла наклона при тарировочной температуре, т. е. компенсации м льтип.тикативной состав.лякчпей norpeni ноет :. Аддитивная составляющая riorpeniHO., lii к;;мменеируется на нормн)ую1цем усили1е. 1- М путем еуммирования сигналов с коллектора нагревательного транзистора 11 и суммирующего усилителя 1,3.

Погрешность измерения расхода при этом существенно уменьшается (фиг. 5).

При отклонении давления потока от та- рировочного также изменяется теплообмен интегральной микрос.хемы 6, что приводит к появлению мультипликативной и аддитивной состав.1яющих погреииюсти измерения расхода (фиг. 4).

Сигнал об изменепии давления с датчика 16 давления поступает на суммирую щий усилитель 13, на вы.ходе которого появляется сигнал отличный от нуля, приводяншй к компенсации влияния давления контролируемой среды па выходнс й сигнал устройства аналогично компенсации температуры. FlorpeninocTb измерения рас.хода при этом существенно умень- пается (фи1. 6).

Формула и. юоретени.ч

Устройство для измерения рас.хода аза И.1И жидкости, содержащее щуп, погруженный в трубопровод, па котором размещены пе)вы11 термочувствительный датчик.

5

0

5

интегральная микросхема с иц-ревапмЫ Ы м транзистором и вторым термочувствитс.1Ь- ным датчиком, подключенные к источникам постоянного тока, дифференпиалЬ)Ньи1 си- литель, включенный своими в.ходами с входами термочувствите.тьных датчиков, а ны ходом - к базе нагревательного транзистора, и показывающий прибор, оцичаю- щееся гем, что, с целью повыще)1ия юч- iiocTH измерения, оно снабжено д;ичико 1 давления, суммирующим и нормирующим усилителями, а источник постоянного кжа. подключенный к нагревательном} трмпзисто- ру, выио.тнен управляемым и своим иходг.м соединен с выходом суммирующего уси.ти те.чя, первый вход которого соединеп с и i чиком давления, а второй - с В1)1ходом источпика постоянного тока термочч 1Н твиТСЛЬНиГч датчиков, нормирующий уСИ.ТИТ1МЬ

своим первым входом подключен к выходу управ.тяе.мого источника постоянн(.1го юка и к коллектору нагреватель.ного тран.истора, вторым входом - к входу .тя(м()го источника постоянного тока, а своим ны- х(|Д(1м к показывающему прибо|)у. эми- тгер нагревательного транзистора подк.ткп.ч и через )езистор к общей , к KoTopnii так/ке подключены выходы термочч не гв1гг.тьHt)i4 Д 1ТЧИКОВ.

Фиг.1

)А

12

о0.,Qi40,06/,

(риг.

иво1х,

20

Уo

ее

20

0

60

-20

ФиР.5

f////И,6ар

-30