Устройство для измерения расхода газа Советский патент 1990 года по МПК G01F1/68 G01F1/704 

Фиг. 1

Изобретение относится к приборе- строению и может быть использовано для измерения малых расходов газа.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства измерения расхода; на фиг.-2 и 3 - временные диаграммы работы устройства при малых и больших величинах расхода соответственно. Расходомер состоит из корпуса расходомера 1, генератора 2 тепловых меток, первого 3 и второго 4 термо- реэисторов, первого 5 и второго 6 резисторов, усилителя 7, выпрямителя 8, определителя 9 полярности, экстрема- тора 10, первого одновибратора 11, первого 12 и второго 13 элементов 3 И, триггера 14, второго элемента 2 1МЛИ 15, третьего одновибратора 16, -второго одндвибратора 17, имцулъсно- то усилителя 18, четвертого одновиб- ратора 19, делителя 20 частоты и первого элемента 2ИЛИ 21.

При измерении малых величин расхода устройство работает следующим образом (см. фиг.2).

При включении устройства в работу одновибратор 16 выдает кратковременный импульс, который усиливается импульсным усилителем 18, и генератор 2 формирует тепловую метку. Метка переносится потоком и осуществляет . кратковременный разогрев терморе- зистора 3, Сигнал разбаланса моста волнообразной формы, имеющий положительную полярность, проходит через усилитель 7 и поступает на определитель 9 полярности, который устанавливается в режим ограничения сигна- ла на положительном уровне. По переднему фронту сигнала на прямом выходе определителя 9 полярности срабатывает одновибратор 17 и переводит триггер 14 в нулевое-состояние. Сигнал на выходе выпрямителя 8 повторяет сигнал с выхода усилителя 7, причем вершина волны соответствует прохождению ядра метки через термореяистор 3. При достижении выходным сигналом экстремума на выходе экстрематора 10 возникает сигнал логической 1 и одновибратор 11 выдает кратковременный импульс,

Одновременно с запуском тепловой метки генератором 2 по переднему фронту импульса однсвибратора 16 срабатывает одновибратор 19 и выдает импульсный сигнал О, длительность которого определяет пороговое значение времени переноса метки от генератора к приемнику, при котором регистрация метки производится первым 3 или вторым 4 терморезисторами. Если импульс О с выхода одновибратора 19 заканчивается до момента ре-

гистрации метки, сигналом 1 с выхода одновибратора 19 и сигналом 1 с прямого выхода определителя 9 полярности элемент 3 И 12 подготовлен к пропуску импульса с выхода одновибратора 11 на S-вход триггера 14. Элемент ЗИ 13 при этом закрыт сигналом О с инверсного выхода определителя 9 полярности. При регистрации метки импульс с выхода одновибратора

0 11 проходит через элемент ЗИ 12 на S-вход триггера 14 и переводит его в единичное состояние. По переднему фронту сигнала с прямого выхода триггера 14, прошедшего через элемент

5 2 ИЛИ 15, срабатывает одновибратор 6 и его импульсом, поданным на вход импульсного усилителя 18, производится запуск следующей метки. Сигналом О с инверсного выхода триггера 14

0 накладывается запрет на прохождение сигнала через элемент ЗИ 13, С приходом следующей метки цикл работы устройства повторяется.

При измерении больших величин расс хода, когда время переноса метки от генератора до первого терморезистора 3 меньше длительности импульса одно- вибратора 19, устройство работает следующим образом (см. фиг.З)

0 Аналогично описанному ранее, тепловая метка осуществляет кратковременный разогрев терморезистора 3, сигналом с выхода усилителя 7 определитель 9 полярности переводится в

5 состояние ограничения сигнала на положительном уровне и по переднему фронту сигнала на его прямом выходе срабатывает одновибратор 17, переводя триггер 14 в нулевое состояние. Q В момент экстремума сигнала регистрации метки одновибратор 11 выдает, кратковременный импульс, который поступает на первые входы элементов ЗИ 12 и 13. Однако элемент ЗИ 12 при этом закрыт импульсом 0м с выхода одновибратора 19, а элемента ЗИ 33 закрыт сигналом О с инверсного выхода определителя 9 полярности. Таким образом, если время переноса

5

51

метки от генератора к первому термо- резистору 3 меньше длительности импульса О с выхода одновибратора 19, прохождение метки через первый терморезистор 3 устройством не регистрируется. Тепловая метка движется дальше по каналу датчика и осуществляет кратковременный разогрев второго терморезистора 4, Сигнап разбаланса моста, имеющий отрицательную полярность, проходит через усилитель

7и устанавливает определитель 9 полярности в режим ограничения сигнала на отрицательном уровне. Выпрямитель

8изменяет полярность входного сигнала на положительную, аналогично описанному ранее экстрематор 10 и одно- вибратор 11 формируют кратковременный импульс в момент прохождения ядра метки. Этот импульс проходит чере открытый элемент ЗИ 13, элемент 2ИЛИ (5 на вход с.лновибратора 16, который формирует импульс на запуск следующей метки. С приходом следующей метки цикл работы устройства повторяется.

Частота повторения меток при их регистрации первым терморезистором определяется по формуле

4

Л SL,

(О

где Q - расход rasaj

S - сечение внутреннего канала

расходомера;

L-) - расстояние от генератора меток до первого терморе- зистора.

Частота повторения меток при их регистрации вторым терморезистором определяется по формуле

„„3sl

(2)

где LЈ- расстояние от генератора меток до второго терморе- зистора.

С целью получения неразрывной градуировочной характеристики расходомера в качестве выходного сигнала устройства следует принять частоту повторения меток при их регистрации вторым терморезистором и частоту повторения меток, деленную на коэф-

Ч L,

ции первым терморезистором. В схеме устройства эта операция осуществляе

фициент Кдел

при их регистра

146

ся узлом, содержащим делитель 20 частоты с коэффициентом деления Кдел

-- и элемент 2ИЛИ 21. При измереLV

нии малых расходов газа, когда метки регистрируются первым термореэисто- ром, импульсы с выхода элемента ЗИ 12, пройдя через делитель 20 и элемент 2ИЛИ 21, поступают на выход устройства и частота импульсов на выходе

(3)

15

При измерении больших расходов газа импульсы с выхода элемента 3 И 13, пройдя через элемент 2ИЛИ 2) , поступают на вход устройства и их частота равна

f& - i-i}

-9

SL,

(4)

5

0

5

0

5

0

5

Таким образо.м, градуировочная ха- рактеристика расхоДомера не изменяется при регистрации метки первым или вторым терморезистором.

В зависимости от нижнего и верх-Hero пределов измеренного расхода, а также свойств газа, расход которого измеряется, выбирают требуемые расстояния Lt, L и длительность импульса одновибратора 19. I Формула изобретения

Устройство для измерения расхода газа, содержащее генератор тепловых меток, соединенный с импульсным усилителем, мостовую схему, плечами которой являются первый и второй резисторы, и помещенные в поток первый и в-юрой терморезисторы, усилитель, подключенный к диагонали моста, выход которого последовательно соединен с выпрямителем, экстрематором и первым одновибратором, и подключенный к выходу усилителя определитель полярности, о тличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены первый и второй элементы И, второй, третий и четвертый одновибраторы, первый и второй элементы ИЛИ, RS-триггер и делитель частоты, а оба терморезистора расположены по одну сторону генератора меток по направлению потока, причем первые входы первого и второго

715

элементов И соединены с выходом первого одновибратора, вторые входы - соответственно с прямым и инверсным выходами определителя полярности, вход второго одновибратора соединен с прямым выходом определителя полярности, а его выход - с R-входом RS- триггера, выход первого элемента И соединен с S-входом RS триггера и с вводом делителя частоты, первые вхо- дь| элементов ИЛИ соединены соответственно с выходом делителя частоты и

149

прямым выходом RS-триггера, их вторые входы соединены с выходом второго элемента И, выходы первого элемента ИЛИ являются выходом устройства, а выход второго элемента ИЛИ через третий одновибратор соединен с входом импульсного усилителя непосредственно, а с третьим входом первого элемента И - через четвертый одновиб- ратор, при этом третий вход второго элемента И соединен с инверсным выходом RS-триггера.

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения малых расходов газа. Целью изобретения является расширение диапазона измерения расходомера. Электронная схема сравнивает время переноса метки от генератора 2 к первому терморезистору 3 с установленным пороговым значением и, если время переноса больше этого значения, метку регистрируют первым терморезистором 3, если время переноса меньше порогового значения, метку регистрируют вторым терморезистором 4. Пороговое значение времени переноса метки устанавливается длительностью импульса одновибратора 19. Для того, чтобы градуировочная характеристика расходомера не изменилась при регистрации метки первым 3 или вторым 4 терморезистором, в схему устройства введены делитель 20 частоты с коэффициентом деления, равным отношению расстояний соответственно от второго 4 и первого 3 терморезисторов до генератора 2 метки. 3 ил.