Меточный датчик скорости потока газа Советский патент 1992 года по МПК G01P5/18 

Фиг 7

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при измерении малых скоростей движения воздуха в горных выработках.

Известен работающий на частотном принципе меточный датчик расхода.

Недостатком этого устройства является нелинейность его градуировочной характеристики из-за влияния длительности импульса генератора меток на частоту выходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения расхода газа, также работающее на частотном принципе. Устройство содержит генератор тепловых меток, подключенный к выходу импульсного усилителя, мостовую схему регистрации меток, в одном из плеч которой включен помещенный в контролируемый поток терморезистор, формирователь импульсов, первый и второй од- новибраторы, триггер.

Недостатком этого устройства также является нелинейность градуировочной характеристики, наличие в ней разрыва из-за регистрации метки посредством двух терморезисторов мостовой схемы.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем ленеаризации характеристики датчика.

На фиг. 1 приведена функциональная схема датчика; на фиг. 2 - временные диаг- раммы,поясняющие его работу.

Меточный датчик скорости потока газа содержит воздушный канал 1, в котором установлены генератор 2 тепловых меток, выполненный, например, в виде тонкой нити из высокоомного провода и терморезистор 3, включенный в одно из плеч мостовой схе- мы.В других плечах мостовой схемы включены резисторы 4, 5 и 6. К диагонали моста подключен формирователь импульсов 7, Выход генератора высокочастотных импульсов 8 подключен к счетным входам реверсивного счетчика 9 и суммирующего счетчика 10. Первая группа входов схемы равнозначность 11 подключена к выходам реверсивного счетчика 9, а вторая ее группа входов - к выходам суммирующего счетчика 10. Первый вход элементами 12 подключен к выходу схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 11, а второй вход элемента 2И 12 - к инверсному выходу RS-триггера 13. Выход,элемента 2И 12 подсоединен к входам первого и второго одновибраторов 14 и 15. Выход одновибра- тора 15 подключен к R-входу суммирующего счетчика 10. Выход первого одновибратора 14 подключен к входу импульсного усилителя 16, S-входу триггера 13, установочному входу реверсивного счетчика 9 и входу разрешения счета суммирующего счетчика 10. Прямой выход триггера 13 подключен к входу управления реверсивного счетчика 9, а R-вход триггера 13 - к выходу формирователя импульсов 7.

Устройство работает следующим образом.

При измерении первый одновибратор 14 формирует импуяьс, длительность кото0 рого обеспечивает запуск генератора тепловых меток через импульсный усилитель 16. Генератор 2 при этом формирует тепловую метку, которая переносится потоком в направлении терморезистора 3. Тот же им5 пульс первого одновибратора 14 триггер 13

переводит в единичное состояние триггер

13, удерживает в нулевом состоянии ревер„ сивный счетчик 9 и разрешается отсчет импульсов с выхода высокочастотного

0 генератора 8 суммирующим счетчиком 10, который предварительно сбрасывается по импульсу второго одновибратора 15. По окончании импульса одновибратора 14 суммирующий счетчик 10 зафиксирует число.

5 соответствующее длительности этого импульса NH. По окончании импульса одновибратора 14 реверсивный счетчик 9 производит отсчет импульсов с выхода высокочастотного генератора 8 и при уравни0 вании чисел в счетчиках 9 и 10 на выходе схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 11 возникает сигнал лог. 1, который однако не проходит через элемент 2И 12, так как на его второй вход подан сигнал лог. О с инверсного

5 выхода триггера 13.

Прохождение меткой терморезистора 3 вызывает появление на выходе мостовой схемы сигнала куполообразной формы и в момент максимума сигнала узел 7 выдает

0 импульс, который поступает на R-вход триггера 13, переводя его в нулевое состояние, а реверсивный счетчик 9 в режим вычитания. Работа реверсивного счетчика 9 в этом режиме продолжается до тех пор, пока со5 держащееся в нем число станет равным числу Ми, зафиксированному суммирующим счетчиком 10. При этом на выходе схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 11 возникает сигнал лог. 1, поступающий теперь через откры0 тый элемент 2И 12 на входы одновибратора 14 и 15, вызывая их срабатывание. В дальнейшем цикл работы устройства повторяется.

Как видно из временных диаграмм ра5 боты счетчиков 9 и 10 (фиг. 2 д, е) за время действия импульса с выхода одновибратора 14 в суммирующий счетчик 10 записывается число, . Ми тгТи, (1). где fr - частота импульсов генератора 8.

Число импульсов, отсчитываемых реверсивным счетчиком 9 за время работы в режиме суммирования определяется временем транспортирования ядра метки от генератора к приемнику NTp frTTP . (2) Число импульсов, поступающих в реверсивный счетчик 9 за время работы в режиме вычитания

ЫВыч N Тр - Ми МТтр -Ти) . . (3) Время его работы в режиме вычитания

NB

I ВЫЧ

(4)

чвыч т т

f--- - ITP I и г

Как следует из временной диаграммы работы реверсивного счетчика 9 (фиг. 2 д), время полного цикла его работы равно сумме времени импульса Ти, времени его работы в режиме суммирования и в режиме вычитания

Т Ти + ТтР + (Ттр - Ти) 2Ттр. (5) Так как время цикла работы реверсивного счетчика определяет период следова- ния импульсов запуска меток, используемых в качестве выходного сигнала датчика, из формулы (5) следует, что их частота равна

fv--4- -4T- -(6)

2 Ттр 2L6 и линейно .зависит от скорости потока v, поскольку определена только временным транспортированием.

5

0

5

0

5

0

Формул а изо бретени я Меточный датчик скорости потока газа, содержащий генератор тепловых меток, подключенный к выходу импульсного усилителя, мостовую схему регистрации меток, в одном из плеч которой включен помещенный в контролируемый поток терморезистор, формирователь импульсов, связанный с выходом мостовой схемы регистрации меток, RS-триггера с входом импульсного усилителя, отл ичающи йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор импульсов, реверсивный счетчик, суммирующий счетчик, схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, схема 2И, первый и второй входы которой подключены соответственно к выходу схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ и инверсному выходу RS-триггера, выход схемы 2И подключен к входам первого и второго одновибраторов, выход первого одновибра- тора дополнительно соединен с S-входом RS-триггера, установочным входом реверсивного счетчика и входом разрешения счета суммирующего счетчика, прямой выход RS-триггера соединен с входом управления реверсивного счетчика, R-вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов, а первая и вторая группы входов схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключены соответственно к выходам реверсивного и суммирующего счетчиков.

ФПГ. 2