УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ Советский патент 1994 года по МПК G01F1/24 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расхода жидкости.

Целью изобретения является повышение точности измерения, увеличение времени безотказной работы и обеспечение непрерывного контроля работоспособности устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения расхода жидкости содержит мерное тело 1, выполненное в виде подвижного постоянно намагниченного поршня, которое располагается в измерительной трубке 2, датчик положения 3, например, дифференциально трансформаторного типа, интегратор 4, усилитель мощности 5, удерживающую электромагнитную систему 6, фильтр верхних частот 7, амплитудный детектор 8, схему сравнения 9, согласующий усилитель 10, генератор 11 с регулируемой амплитудой колебаний и сумматор 12.

Устройство работает следующим образом. В отсутствие потока контролируемой жидкости мерное тело 1 под действием силы электромагнитного поля удерживающей системы 6 совершает осевые колебания с заданными амплитудой и частотой относительно заданного среднего положения. Среднее положение мерного тела поддерживается с помощью цепи автоматического регулирования по постоянной составляющей тока через удерживающую систему 6, состоящей из датчика положения 3, интегратора 4 и усилителя мощности 5. Частота колебаний мерного тела определяется частотой выходного сигнала генератора 11 с регулируемой амплитудой, представляющего собой автогенератор, амплитуда колебаний которого определяется величиной напряжения на его управляющем входе.

Заданная амплитуда колебаний мерного тела автоматически поддерживается постоянной. Для этого создаваемая колебаниями мерного тела переменная составляющая выходного сигнала датчика положения 3 через фильтр верхних частот 7, отделяющий постоянную составляющую сигнала, поступает на амплитудный детектор 8, где выделяется ее амплитудное значение. Далее в схеме сравнения 9, представляющей собой резисторную схему сложения, происходит сравнение выделенной амплитуды с величиной опорного напряжения. Результирующий сигнал корректируется, усиливается до нужного значения согласующим усилителем 10 и поступает на вход генератора 11, задавая соответствующую величину его выходного напряжения. Сигнал с выхода генератора 11 суммируется с выходным напряжением интегратора 4 с помощью аналогового сумматора 12. Выходной сигнал сумматора усиливается усилителем мощности 5 и определяет значения постоянной и переменной составляющих электромагнитного поля удерживающей системы 6. Указанным включением блоков создается отрицательная обратная связь, стабилизирующая величину амплитуды колебаний мерного тела.

При наличии потока жидкости (см. фиг.2, интервал времени 0 - t₁) или при изменении потока (интервал t₁ - t₂) на мерное тело будет действовать сила, определяемая скоростью потока и стремящаяся переместить его в направлении движения контролируемой среды (см. фиг. 2а). Однако смещение среднего положения мерного тела ΔХ (см. фиг.2г) вызывает изменение величины постоянной составляющей выходного сигнала датчика положения 3, которая через интегратор 4, сумматор 12 и усилитель мощности 5 изменяет постоянную составляющую тока удерживающей системы 6.

Таким образом, воздействие потока компенсируется силой электромагнитного поля (см. фиг.2в).

В результате мерное тело 1 поддерживается в заданном среднем положении (см. фиг. 2г). При этом величина изменения постоянной составляющей тока, пропорциональная выходному сигналу устройства, является мерой скорости потока (расхода) контролируемой жидкости (см. фиг.2д).

Уменьшение амплитуды колебаний мерного тела 1, вызванное увеличением сил трения (интервал времени t₂ - t₃, t₃ - t, см. фиг.2б) из-за загрязнения рабочих поверхностей, приводит, благодаря наличию обратной связи, к соответствующему увеличению амплитуды выходного напряжения генератора 11. В результате переменная составляющая электромагнитного поля удерживающей системы 6 увеличивается до значения, при котором восстанавливается заданная величина амплитуды колебаний мерного тела 1 (см. фиг.2в и г), т.е. увеличение сил трения будет компенсировано. При этом величина сигнала на выходе согласующего усилителя 10 является мерой сил, препятствующих движению мерного тела (см. фиг.2е) и используется для контроля работоспособности устройства, для формирования предупредительной или аварийной сигнализации (см. фиг.2ж и з).

Стабилизированные по амплитуде осевые колебания позволяют учесть влияние сил сопротивления движению мерного тела 1, которые могут существенно изменяться в процессе эксплуатации, а также позволяют устранить влияние сил трения покоя.

Таким образом, осевые колебания мерного тела позволяют повысить точность измерения расхода.

Наличие стабилизированных по амплитуде колебаний мерного тела предохраняет его от проявления эффекта "залипания", т.е. происходит самоочищение рабочих поверхностей, а также уменьшение интенсивности налипания частиц контролируемой среды. К тому же предлагаемое устройство позволяет легко осуществить дополнительную профилактическую очистку путем кратковременного периодического увеличения амплитуды колебаний мерного тела. Все это существенно увеличивает время безотказной работы предлагаемого устройства в условиях реальных технологических сред, загрязненных и склонных к осмолению и кристаллизации.

Предлагаемое устройство может использоваться для измерения уровня жидкости, а также уровня границы раздела фаз с различной плотностью. В этом случае мерное тело представляет собой поплавок, длина которого определяется требуемым диапазоном измерения уровня. При изменении уровня происходит изменение действующей на поплавок выталкивающей силы, которая автоматически компенсируется соответствующим изменением силы электромагнитного поля удерживающей системы. В результате выходной сигнал устройства является мерой уровня.

Предлагаемое устройство может также использоваться для измерения плотности жидкости. В этом случае мерное тело в виде поплавка полностью погружено в контролируемую среду. Так как выталкивающая сила, действующая на поплавок, пропорциональна плотности жидкости, то выходной сигнал устройства в отсутствии потока является мерой плотности контролируемой жидкости.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расхода жидкости. Целью изобретения является повышение точности измерения, увеличение времени безотказной работы и обеспечение непрерывного контроля работоспособности устройства. В устройстве применяются цепи автоматического регулирования по постоянному и переменному токам. Смещение мерного тела 1 из среднего положения вызывает изменение величины постоянной составляющей выходного сигнала датчика положения 3, при этом изменяется постоянная составляющая тока удерживающей электромагнитной системы 6. По величине этого изменения определяют величину расхода. Цепь автоматического регулирования по переменному току служит для создания стабилизированных осевых колебаний мерного тела 1. Уменьшение амплитуды колебаний, вызванное увеличением сил трения из-за загрязнения рабочих поверхностей, приводит к изменению переменной составляющей сигнала датчика 3, при этом увеличивается переменная составляющая электромагнитного поля удерживающей системы 6. По величине этого изменения судят о работоспособности устройства. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ, содержащее мерное тело, измерительную трубку, датчик положения и усилитель мощности, выходы которого соединены с удерживающей электромагнитной системой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, увеличения времени безотказной работы и обеспечения контроля работоспособности, в устройство введены интегратор, сумматор и цепь обратной связи по переменному току, при этом вход интегратора подсоединен к выходу датчика положения, а выход - к первому входу сумматора, цепь обратной связи по переменному току состоит из последовательно соединенных фильтра верхних частот, амплитудного детектора, схемы сравнения, согласующего усилителя и генератора с регулируемой амплитудой колебаний, выход которого подсоединен к второму входу сумматора, выход сумматора при этом связан с входом усилителя мощности.