Устройство для измерения скорости потока газа Советский патент 1992 года по МПК G01P5/12 

00

о

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для измерения ма;1Ь х скоростей движения газогзого потока в горных выработках меточным методом,

Известно устройство для измерения расхода газа, формирующее сигнал для запуска следующей метки при регистрации предыдущей, Частота генерации меток в таком устройстве, являющаяся его выходным сигналом, пропорциональна скорости потоi a, что позволяет легко осуществлять инди ;;аци;о измеряемой величины,

Ие,цостатками такого устройства являются зависимость энергопотребления от скорости изг-черяемого потока, а также .л надежность, связанная с возможностью срыва режима автоге -1ерзц.1и, если не зафиксировала предыдущая метка, или неограничекмо долгого существования режима, Kor,,nt вследствие ложных срабатываний схемы Q пространстве между генератором и регистратором находятся две и более тепловых меток,

Наг- более близким по технической сущности лпляетс.ч устройство для измерения расхода г,уза меточным методом, содержа:.j,ct; гемератор тепловых меток, терморези(ггор, в опоченный в мостовую схему усилитель сигнала мостовой схемы, экстреMrVtDp, э,аиовибратор, генератор высокоча-. С1отнь х импульсов, делитель частоть, и и1ул :С-;Ь5й усилитель, RS-триггер и суммиi; iOL 4i;i/i счетчик.

Устройство работает в режиме пер /10дического запуска меток независимо от скорос т -A ::: ivi о р .4 е м о г о п о т о i а и обладает С:аб ;лы-;ывд энергопотреблением, а также повышенной надежностью, т,к, сбой Е его работе влияет на последующие циклы измерения.

Вместе с тем, такое устройство обладает сущест зенным не,цостатком: получаемая р результате измерения величина время транспортирования метки, которая в виде числа за1 исывается в суммирующий счетчик. нахо,цится и обратной зависимости от скорости потока газа. Для нахождения ско(Юсти потока по измеренному времени грансгюртирования метки требуются вычисления, выполняемые вручную либо с помоидыо ЭВМ.

и,елью изобретения является повышение быстродействия за счет устранения промежуточных вычислений.

Поставленная цель ,достигается за счет гого, что в устройстве для измерения скорости потока газа, содержащем генератор теп.юаы;; меток, подключенный к выходу импульсного усилителя, вход которого подключен к выходу делителя частоты и R-входу суммирующего счетчика, мостовую схему регистрации меток, к измерительной диагонали которой подключены последовательно

соединенные усилитель,выпрямитель, зкстрематор, первый одновибратор, R-вход RSтриггера, S-вход которого связан через делитель частоты с опорным генератором и счетным входом суммирующего счетчика, и

0 второй одновибратор, к выходу суммирующего счетчика подключены последовательно соед.иненные регистр, вычитающий счетчик и элемент ИЛИ, при этом выход RS-триггера связан с С-входом суммирующего счетчика и импульсным входом ввода числа регистра, выход опорного генератора подключен к счетному входу вычитающего счетчика, к входу ввода числа которого подключен выход второго одновибратора. вход

0 которого подключен к выходу элемента ИЛИ.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения скорости потока газа,

5Устройство содержит воздушный канал,

в котором установлен генератор 1 тепловых меток, выполненный в виде тонкой нити из высокоомного провода, и два терморезистора 2 и 3, установленные симметрично относит.ельно генератора 1. Резисторы 4 и 5 образуют с терморезисторами 2 и 3 мостовую схему регистрации меток, измерительная диагональ которой подключена к входу усилителя 6, Опорный генератор 7 соединен

5 своим выходом с делителем 8 частоты, счетными входами суммирующего и вычитающего счетчиков 9 и 10. Выход делителя 8 соединен через импульсный усилитель 11 с генератором1, а также с S-входом RS-триг0 гера 12. R-входом счетчика 9. К выходу усилителя 6 последовательно подключены выпрямитель 13, экстрематор 14, первый одновибратор 15, R-вход триггера 12, выход которого соединен с С-входами счетчика 9 и

5 регистра 16, Выходы счетчика 9 соединены с входами регистра 16, выходы которого соединены с входами счетчика 10. К выходу счетчика 10 подключены последовательно элемент ИЛИ 17 и второй одновибратор 18,

0 выход которого связан с входом записи числа счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

При включении его в работу частотный

5 сигнал с генератора 7 поступает на вход делителя 8 и на счетные входы счетчиков 9 и 10. Кроме того, на выходе делителя 8 через равные промежутки времени появляется импульс, служащий командой на запуск метки. Этот импульс, пройдя через усилитель

11, поступает на генератор 1, который и формирует тепловую метку, которая переносится контролируемым потоком в направлении терморезистора 2 или 3. Этим же импульсом триггер 12 переводится в единичное состояние и переводит счетчик 9 в режим счета импульсов генератора 7. В то же время импульсный сигнал с выхода делителя 8 удерживает счетчик 9 в нулевом состоянии. По окончании этого импульса счетчик 10 начинает отсчет импульсов генератора 7. В это время тепловая метка вызывает разбаланс измерительного моста и на выходе его появляется волнообразный сигнал, полярность которого зависит от направления потока. Этот сигнал, пройдя через усилитель 6 и выпрямитель 13, поступает на экстрематор 14, который регистрирует момент прохождения ядра метки. В момент скачкообразного изменения его выходного сигнала одновибратор 15 формирует кратковременный импульс, который переводит триггер 12 в нулевое состояние. В момент его переключения прекращается счет импульсов счетчиком 9, который фиксирует число N, пропорциональное времени Тп прохождения ядром метки расстояния Le между генератором 1 и терморезистором 2 или 3:

f- -f

I (-I г.

V

где V - скорость потока;

fr - частота опорного генератора 7.

Одновременно по заднему фронту сигнала с выхода триггера 12; поданного на С-вход регистра 16. это число переносится в него.

После подачи напряжения питания в регистре 16 и счетчике 10 оказываются записаны случайные числа. Счетчик 10 отсчитывает поданные на его вход импульсы от генератора 7 и при появлении сигнала О на всех его выходах сигнал появляется также на выходе элемента ИЛИ 17, что привод,ит к срабатыванию одновибратора 18, Импульс со счетчика 10 поступает на вход ввода числа счетчика 10 и служит командой на запись числа из регистра 16 в него. Далее работа счетчика 10 заключается в повторяющихся отсчетах импульсов с выхода генератора 7 до его полного обнуления и во вводах чисел, имеющихся в регистре 16.

Таким образом работа устройства в течение первого цикла после подачи напряжения питания и до регистрации первой тепловой метки происходит случайным образом, а выходной сигнал не используется для целей измерений.

После регистрации первой тепловой метки в регистре 16 оказывается зафиксировано число N, соответствующее времени переноса метки от генератора к приемнику. При очередном обнулении счетчика 10 и срабатывании одновибратора 18 число N, содержащееся в регистре 16, переписывается в счетчик 10, который продолжает работать как было выше описано. Время отсчета То счетчика 10 до его полного о.бнуления при этом будет равно

1б

М

Тп

Тоfr

То есть повторяющимися отсчетами счетчика 10 многократно воспроизводится интервал времени Тп переноса ядра метки от генератора 1 к терморезистору 2 или 3. Частота fv импульсов на выходе одновибратора 18 будет прямо пропорциональна скорости потока газа

1

у L6

Тп

Далее при появлении следующего ймпульса на выходе делителя 8 происходит запуск очередной тепловой метки, фи.ксация которой вызывает обновление числа. записанного в регистр 16, и ступенчатое изменение выходной частоты fy, отслеживающей меняющуюся скорость потока. Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока газа, содержащее генератор тепловых меток, подключенный к выходу импульсного

усилителя, вход которого подключен к выходу делителя частоты и R-входу суммирующего счетчика, мостовую схему регистрации меток, к измерительной диагонали которой подключены последовательно соединенные

усилитель.выпрямитель, экстрематор, первый одновибратор, R-вход RS-триггера, Sвход которого связан через делитель частоты с опорным генератором и счетным входом суммирующего счетчика, второй одновибратор, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия за счет устранения промежуточных вычислений, к выходу суммирующего счетчика подключены последовательно соединенные регистр,

вычитающий счетчик и элемент ИЛИ. при этом выход RS-триггера связан с С-входом суммирующего счетчика и импульсным входом ввода числа регистра, выход опорного генератора подключен к счетному входу вы717800178

читающего счетчика, к входу ввода числа вибратора, вход которого подключен к выхокоторого подключен выход второго, одно- ду элемента ИЛИ.

Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит: генератор 1 тепловых меток, терморезисторы 2 и 3, резисторы 4 и 5, усилитель 6, опорный генератор 7, делитель 8 частоты, суммирующий счетчик 9, вычитающий счетчик 10, импульсный усилитель 11, RS-триггер 12, выпрямитель 13. экс- трематор 14, одновибраторы 15 и 18, регистр 16, элемент ИЛИ 17, 1-11-12-15-14- 13-6-2-4-5-3-2:7-9-16-10-17-18-10:7-8-13:12- 10: 12-16. 1 ил.