Устройство для измерения расхода газа меточным методом Советский патент 1992 года по МПК G01F1/68 

(Л

С

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для измерения расхода газа, выделяющегося при бурении разведочных шпуров. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения. При измерениях в устройстве с помощью пикового детектора 12, задатчика 19 уровня сигнала, вычитающего блока 20 и двухвхо- дового суммирующего импульсного усилителя обеспечивается автоматическая регулировка температуры тепловой метки, формируемой генератором 2 тепловых меток. 2 ил.

ю ю о

СП

фиг.1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для измерения расхода газа, выделяющегося при бурении разведочных шпуров.

Известен измерительный преобразователь скорости потока, содержащий генератор и регистратор меток, триггер для фиксирования моментов запуска и регистрации метки, генератор импульсов, управляемый делитель частоты и счетчик для записи числа, соответствующего времени переноса метки от генератора к регистратору, амплитудный детектор, устройство выборки-хранения, делитель напряжения.

Недостатком этого устройства является малая ширина диапазона измерения вследствие невозможности надежной регистрации меток вблизи границ диапазона измерения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство измерения расхода газа, содержащее генератор тепловых меток, подключенный к выходу импульсного усилителя, и мостовую схему регистрации меток, в одно из плеч которой включен терморезистор, усилитель выходного сигнала мостовой схемы регистрации, к выходу которого подключены формирователь импульсов и пороговый элемент первый и второй одновибраторы, делитель частоты, триггер, элемент И..

Однако прототип характеризуется недостаточной точностью измерения при. регистрации метки области малых скоростей потока и ограничением диапазона в области больших скоростей вследствие снижения температуры метки и невозможности ее надежной регистрации на фоне шумов.

Целью изобретения является повышение точности измерения в области малых скоростей потока и расширение диапазона измерения в области больших скоростей путем автоматической установки температуры тепловой метки при изменении скорости измеряемого потока.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства измерения расхода газа меточным методом; на фиг. 2 - временная диаграмма сигналов на выходах блоков устройства.

Устройство содержит измерительный воздушный канал 1 в котором размещен генератор 2 тепловых меток, выполненный, например, в виде тонкой нити из высокоом- ного провода, и терморезистор 3, включенный в мостовую схему, другими плечами которой являются резисторы 4-6. Диагональ моста подключена к входу усилителя 7. К выходу усилителя 7 подключен формирователь 8 импульсов и пороговый элемент 9.

к выходам которых подключены первый и второй одновибраторы 10 и 11 соответственно.

Устройство содержит также пиковый

детектор 12, элемент И 13, опорный генератор 14, делитель 15 частоты,счетчик 16, двухвходовый суммирующий импульсный усилитель 17, триггер 18, а также последовательно соединенные задатчик 19 уровня

0 сигнала и вычитающий блок 20.

Устройство работает следующим образом.

При измерении импульсы опорного генератора 14 поступают на вход делителя 15

5 частоты, на выходе которого периодически формируются кратковременные импульсы напряжения, поступающие на первый вход импульсного усилителя 17. Амплитуда импульса напряжения на выходе суммирующе0 го импульсного усилителя 17 определяется суммой амплитуды импульса с выхода делителя 15 частоты и сигнала с выхода блока 20 вычитания. Поскольку в начале работы устройства сигнал на выходе пикового детекто5 ра равен нулю, то сигнал на выходе блока вычитания и амплитуда импульса на выходе усилителя 17 максимальны (фиг, 2).

Импульс с выхода делителя 15 частоты поступает на R-вход счетчика 16, производя

0 его сброс, и на S-вход триггера 18, устанавливая его в единичное состояние. Сигнал 1 с выхода триггера 18 поступает на разрешающий вход счетчика 16, разрешая его работу. По окончании импульса с выхода

5 делителя 15, счетчик 16 производит отсчет импульсов опорного генератора 14.

Тепловая метка, создаваемая генератором 2, переносится потоком и осуществляет кратковременный разогрев терморезистора

0 3. Сигнал с выхода мостовой схемы волнообразной формы усиливается усилителем 7, поступает на входы формирователя 8 импульсов, порогового элемента 9 и пикового детектора 12. Уровень срабатывания по5 рогового элемента 9 превышает сигнал помехи. При достижении регистрируемым сигналом порогового уровня на выходе элемента 9 возникает сигнал логической 1, поступающий на второй вход элемента 2И

0 13 и вызывающий срабатывание одновибра- тора 11, который своим импульсом сбрасывает пиковый детектор 12. При достижении выходным сигналом блока 7 экстремума на выходе формирователя 8 импульсов возни5 кает сигнал логической 1, по которому срабатывает одновибратор 10. Импульс с его выхода, пройдя через элемент 2И 13, при этом поступает на R-вход триггера 18, переводя его в нулевое состояние. Сигнал логический О с выхода триггера 18 поступает

на вход разрешения счета счетчика 16, запрещая дальнейший отсчет. В счетчике 16 при этом оказывается зафиксированным число, соответствующее времени переноса метки от генератора к регистратору.

Уровень сигнала принятой метки запоминается пиковым детектором 12 и сохраняется до прихода следующей тепловой метки. Сигнал на выходе блока 20 вычитания пропорционален разности сигналов заданной амплитуды метки, поступающей с задатчика уровня сигнала 19 и фактической - с пикового детектора 12.

При работе устройства в каждом цикле измерения пиковым детектором 12 запоминается амплитуда сигнала регистрации метки, а блок 20 вычитания производится коррекция под величину, заданную с блока 19 амплитуды импульса, подаваемого на генератор 2 меток. На средних скоростях измеряемого потока амплитуда этого импульса минимальна, а в области больших и малых скоростей возрастает. Тем самым при ухудшении условий регистрации метки на больших и малых скоростях потока автоматически увеличивается температура создаваемой тепловой метки, за счет чего достигается повышение точности и расширение диапазона измерения расходомера.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство измерения расхода газа меточным методом, содержащее генератор

тепловых меток, подключенный к выходу импульсного усилителя, мостовую схему регистрации меток, в одно из плеч которой включен терморезистор, усилитель выходного сигнала мостовой схемы регистрации, к выходу которого подключены формирователь импульсов и пороговый элемент, первый и второй одновибраторы, делитель частоты, триггер, элемент И, один вход которого подключен к выходу первого одно- вибратора, другой вход - к выходу порогового элемента, а выход - к одному из установочных входов триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения

точности и расширения диапазона измерения, в него введены опорный генератор, счетчик импульсов, задатчик уровня сигнала,.блок вычитания, один вход которого подключен к выходу задатчика уровня сигнала,

пиковый детектор, один вход которого соединен с выходом второго одновибратора, другой - с входом порогового элемента, а выход - с другим входом блока вычитания, причем импульсный усилитель выполнен

суммирующим, один вход которого соединен с выходом делителя частоты, установочным входом счетчика и вторым установочным входом триггера, а другой - с выходом блока вычитания, при этом опорный генератор подключен к входу делителя, частоты и счетному входу разрешения счета счетчика.