Способ измерения массового расхода потока и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01F1/84 

Изобретение относится к измерительной технике-и предназначено для измерения массового расхода потока, неоднородного по плотности, преимущественно газожидкостного потока с уровнем объемного газосодержания до 50%.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений при сохранении точности.

Физическая сущность изобретения заключается в следующем.

При измерении расхода газожидкостного потока наблюдается нарушение однозначной зависимости между массовым расходом и углом разворота трубок датчика относительно осей их симметрии, что приводит к изменению чувствительности датчика расходомера. Это явление установлено экспериментально по определению функции преобразования расходомера при измерении массового расхода в водовоздушной смеси.

В процессе экспериментальных исследований установлено, что появление газовых пузырей в жидкостном потоке приводит к снижению добротности колебательной системы датчика, а также к одновременному уменьшению чувствительности датчика расходомера.

При небольших уровнях газосодержания (не более 50%) сигнал, пропорциональный затуханию колебательной системы и снижению чувствительности датчика, имеет линейную взаимосвязь. Это обстоятельство позволяет производить коррекцию на изме-. нение чувствительности датчика по величине поглощения потоком колебательной энергии чувствительного элемента.

На чертеже изображена функциональная схема массового расходомера.

Массовый расходомер содержит две чувствительные трубки 1 и 2 0-образного типа, образующие камертонную колебательную систему; датчики скорости колебаний (электромагниты адаптера) 3 и 4

чувствительных трубок; устройство возбуждения и стабилизации колебаний камертона, представляющее собой последовательную цепь, состоящую из адаптера 3, усилителя 5,

регулируемого усилителя б с устройством 7 автоматической регулировки усиления и электромагнита 8 возбуждения. Кроме того, расходомер содержит измерительную цепь, которая образуется прецизионными интеграторамиЭи 10. подключенными своим входами к адаптерам 3 и 4, а выходами - к входам фазового дискриминатора 11, выход которого соединен с входом преобразователя 12 напряжения в частоту. При этом чувствительность этого преобразователя устанавливается последовательной цепью, состоящей из выпрямителя 13, подключенного к выходу регулируемого усилителя 6 и фильтра 14 нижних частот, подключенного

своим выходом к управляющему входу преобразователя 12 напряжения в частоту. Для ограничения значения информативной деформации чувствительных трубок 1 и 2 в их конструкцию введены ребра жесткости 15 и

16.

Массовый расходомер работает следующим образом.

Измеряемый поток поступает в чувствительные трубки 1 и 2, при водимые устройством возбуждения и стабилизации в режим автоколебаний с постоянной амплитудой вектора скорости. Моменты сил Кориолиса вокруг осей 0 и О1 вызывают появление соответствующих углов разворота каждой

трубки, пропорциональных массовому расходу через них. Суммарный угол взаимного разворота трубок одна относительно другой несет информацию о массовом расходе всего потока, поступающего на измерение.

Прецизионные интеграторы 9 и 10 преобразуют скоростные сигналы адаптеров 3 и 4 в сигналы положения, фазовый сдвиг между которыми пропорционален указанному углу. Этот фазовый сдвиг преобразуется фазовым дискриминатором 11 в сигнал постоянного напряжения, а затем преобразователем 12 - в информативный частотный сигнал. Чувствительность преобразователя 12 автоматически выбирается соответству- ющей потерям колебательной энергии камертона, образованного U-образными трубками. Этой цели служит цепь (блоки 13 и 14) преобразования тока возбуждения колебаний камертона в напряжение управле- ния чувствительностью преобразователя 12. При появлении в потоке газовых пузырей энергия колебаний камертона уменьшается, что приводит к увеличению тока в электромагните 8 возбуждения. Это вызы- вает увеличение сигнала на выходе выпрямителя 13 и, следовательно, на выходе фильтра 14. Чувствительность преобразователя 12 увеличивается, компенсируя уменьшение угла взаимного разворота U-образных трубок. Ребра 15 и 16 жидкости уменьшают неинформативную деформацию трубок в плоскости чертежа.

Управляя чувствительностью преобразования угла разворота трубок датчика в информативный сигнал, пропорциональной поглощению потоком колебательной энергии датчика, можно расширить диапазон из- мерений массового расхода при сохранении точности.

Формула изобретения 1. Способ измерения массового расхода потока, включающий пропускание потока через чувствительный элемент камертонного типа, состоящий из двух U- образных трубок, создание режима резонансных колебаний чувствительного элемента с постоянной амплитудой колеба- ний, измерения угла взаимного разворота трубок относительно осей их симметрии и преобразование измеренного угла в величину расхода с одновременным управлением

коэффициентом преобразования, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений при сохранении точности, управление коэффициентом преобразования производят по величине тока возбуждения колебаний камертона.

2.Устройство для измерения массового расхода потока, содержащее чувствительный элемент камертонного типа, выполненный из двух U-образных трубок, установленных на чувствительном элементе адаптера съема сигналов, устройство возбуждения и стабилизации, включающее последовательно соединенные усилитель, регулируемый усилитель с устройством автоматической регулировки усиления и электромагнит возбуждения, последовательно соединенные фазовый дискриминатор и преобразователь напряжения в частоту с входов управления чувствительностью преобразования, первый и второй прецизионные интеграторы, выходы которых подключены к входам фазового дискриминатора, причем выход первого адаптера подключен к входу усилителя и входу первого прецизионного интегратора, а выход второго адаптера - к входу второго прецизионного интегратора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения при сохранении точности, в него введены последовательно соединенные выпрямитель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу управления чувствительностью преобразователя напряжения в частоту, а входу выпрямителя соединен с выходом регулируемого усилителя.

3.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что каждая v-образная трубка чувствительного элемента снабжена ребром ограничения деформации, жестко закрепленным между ее прямыми участками.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения массового расхода потока неоднородного по плотности, преимущественно газо- жидкостмого потока с уровнем объемного газосодержания до 50%. Цель изобретения - расширение диапазона измерений при сохранении точности измерений. Измеряемый поток поступает в чувствительные v-образные трубки 1 и 2, приводимые устройством возбуждения и стабилизации и режим резонансных колебаний с постоянной амплитудой скорости колебаний. Моменты сил Кориолиса вокруг осей симметрии чувствительных трубок вызывают появление vr- лов разворота каждой трубки Прецизионные интеграторы 9,10 преобразуют скоростные сигналы адаптеров 3,4 в сигналы положения, фазовый сдвиг между которыми пропорционален суммарному угсл