Ш . ...;,.,.,, ill :; "лГ:^. -i; '-'l..-».^ь:;г;'.иптгкл Советский патент 1966 года по МПК G01F1/64 

Известны электромагнитные расходомеры, в которых производится снижение трансформаторной э. д. с. номехи. Известны также схемы снижения помех на линии связи датчика электромагнитного расходомера со вторичным прибором.

Предлагаемый расходомер обеспечивает резко сниженный уровень помех на выходе датчика и высокую помехозащищенность линии связи датчика со вторичным прибором при значительном упрощении конструкции и техиологии изготовлеиия. Это достигается выполнением начального участка электрического вывода от одного из электродов раздвоенным относительио линии электродов в плоскости, перпендикулярной оси трубы, и расиределенным вдоль нее, причем съем сигнала с датчика производится экранированным проводом, потенциальная жила которого электрически присоединяется к потенциальному электроду, а экран провода - к раснределенпому участку вывода от нулевого электрода вблизи потенциального электрода. Раздвоенный и распределенный начальный участок вывода от одного из электродов выполнен в виде электрически соединенного с этим электродом непосредственно в месте его встройки в трубу металлического слоя (сплощного или в виде сетки, или оплетки), нанесенного на трубу снаружи, либо же встроенного в толщу ее стенки. В

случае иснользовапия в датчике металлической, покрытой изнзтри слоем диэлектрика, трубы, в качестве раздвоенного и распределенного участка вывода от одного из электродов используется сама труба, для чего этот электрод электрически соединен с металлическим слоем трубы непосредственно в месте его встройки в трубу. Для сохранения условий самокомпенсации

трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи на выходе датчика при заземлении разлнчных частей расходомера между общей точкой цепей сетки и катода первого каскада и нулевой («земляной) щиной усилителя вторичного прпбора включено сопротивление, а линия связи выполнена в виде кабеля с двойным экраном, причем потенциальный электрод датчика соединен центральной жилой кабеля с потенцнальпым зажимом входа

вторичного прибора. Пулевой электрод датчика соединен внутренним экраном кабеля с общей точкой цепей сеткн и катода первого каскада усилителя, а наружный экран кабеля соединяет корпусы (экраны) датчика и вторичного прибора.

На фиг. 1 изображена труба датчика с сечением по плоскости, в которой расположены электроды; на фиг. 2 - один из условных контуров, образованных двумя ветвями раздвоенэлектродным участком измерительной цепи; на фиг. 3 - эквивалентные схемы измерительной цепи датчика; на фиг. 4 - принципиальная схема датчика, линии связи и входной части вторичного прибора.

Металлическая труба / датчика покрыта изнутри слоем диэлектрика 2. Нулевой электрод 3 электрически соединен с трубой в месте его встройки в трубу, а съем сигнала датчика осуществляется экранированным проводом, центральная жила 4 которого электрически соединена с потенциальным электродом 5, а экран 6 провода через переходную втулку 7 электрически соединен с трубой вблизи нотенциального электрода и электрически изолирован на всем протяжении изоляционной трубкой 8. Металлическая труба датчика условно представляется состоящей из бесконечно большого количества элементарных контуров, плоскости которых проходят через линию электродов 3 и 5.

Среда в межэлектродном пространстве трубы датчика с эквивалентным электрическим сопротивлением Zo расчленяет элементарный контур abdea (фиг. 2) на два с общим межэлектродным участком ас, в конечных точках которого (т. е. в точках а и с раснолол ены электроды датчика. Съем сигнала с электродов происходит путем измерения разности потенциалов в реально весьма близко расположенных точках с и uf раздвоенного контура. Переменное магнитное поле датчика наводит на всех участках контура, помещенного в это поле, паразитную трансформаторную э.д. с. Легко видеть, что э. д. с. трансформаторной помехи в точках с и и определяется из эквивалентной схемы (фиг. 3,а) соотношением:

,-, EZ - EZ Ч Z + Z

где -э.д. с., наводимая на одной половине контура с сопротивлением внешней части, равном Z;

Е-э. д. с., наводимая на другой половине контура с сопротивлением внешней части, равной Z.

Таким образом, нри E-Z EZ. Ещ, 0

Сопротивление между точками а и of при этом для внешнего источника э.д. с. составит:

Z

J Z

-

Z

Z Z

Поскольку труба датчика условно представляется состоящей из бесконечно большого числа элементарных контуров, эквивалентная схема измерительной цени датчика представляется в виде бесконечно большого чнсла параллельно соединенных ветвей, каждая из которых состоит из источника э. д. с. Z и сопротивления „ (фиг. 3,6).

сушественнои неоднородности магнитного ноля датчика и его трубы, найдется значительное количество нар, для которых удовлетворяется условие самонейтрализации трансформаторной помехи. Эти нары ветвей эквивалентной схемы могут быть заменены одним сопротивлением Zy,,,, равным по величине параллельно соединенным сопротивлениям этих ветвей. С другой стороны, все ветви, для которых

не вьшолняется условие самонейтрализацин трансформаторной номехи, могут быть заменены одной с эквивалентным э. д. с. /:, и соцротнвлением Z, - (фиг. 3,в). Величина трансформаторной помехи в точках сил при этом

определяется соотношением:

Ш.9

тр - 7 7

Я.

I 5

Опыт показывает, что отношение

шя

«1

шэ г

даже при преднамеренном значительном нарушении однородности магнитного ноля и

симметрии расноложення элементов в датчике. Практически получающееся отношение

-настолько мало, что нрн изготовле2„,э + г.,

НИИ деталей по 5-6 классам точности, отсутствии обработки поверхности полюсов шихтованного магнитопровода датчика и какой бы то ни было регу.лировки, уровень помех на выходе датчика не нревышает нескольких десятков микровольт при индукциях поля в 1000 гс.

Это позволяет реализовать превышение сигнала, соответствующего пределу измерения, над номехой порядка 100, что примерно на порядок лучше, чем в известных датчиках, имеющих специальные регулировочные устройства

для снижения уровня номех.

При одновременном заземлении датчика и вторичного прибора появляется побочный контур ekbde (фиг. 4), на который наводится наразитная э.д. с. как полем датчика, так и

внешними электромагнитными полями. Величина приложенной ко входу прибора части этой э. д. с. определяется отношением сопротивления внутреннего экрана соединительного кабеля к обшему сопротивлению этого контура.

Показанное на схеме (фиг. 4) сопротивление R искусственно повышает сопротивление нобочного контура до такой величины, что указанное отношение становнтся близким к

иулю. Легко реализуемые величины сопротивления R в несколько сотен или тысяч ом, приводят к ослаблению номехн в десяткн тысяч раз, что является достаточным для обеспечения эффективной помехозаглищенностн линии

пению с обычно применяющейся симметрнчпой схемой входа.

Предмет изобретения

1.Электромагнитный (индукционный) расходомер с электродным датчиком, отличающийся тем, что, с целью резкого снижения уровня паразитных э. д. с. (помех) на выходе датчика путем создания условий самокомпенсации трансформаторной (квадратурной) и вихревой составляющих помехи и высокоэффективного электростатического экранирования измерительной цепи, пачальный участок электрического вывода от одного из электродов (нулевого) выполнен раздвоенным относительно линии электродов в плоскости, перпендикулярной оси трубы, полностью охватывающим своими ветвями поверхность трубы датчика, за исключением области вблизи второго (потенциального) электрода, н распределенным вдоль оси трубы, а для съема сигнала использован экранированный провод с потенциальной , электрически соединенной с потенцнальным электродом датчика, и экраном, непосредственно или через переходную втулку электрически соединенным с распределенным участком вывода от нулевого электрода вблизи потенциального электрода но контуру, охватывающему этот электрод, и электрически изолированиым по всей своей длине.

2.Расходомер но п. 1 с металлической, покрытой изнутри слоем диэлектрика, трубой датчика, отличающийся тем, что, с целью значительного упрощения коиструкции и технологии изготовления, в качестве раздвоенного и распределенного начального участка вывода от одного из электродов, обеспечивающего эффект самокомпеисацин трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи и высокоэффективное электростатическое экранирование измерительной цепи, использован металлический слой трубы датчика, для чего электрод электрически соединен с металлическим слоем трубы непосредственно в месте его встройки в трубу.

3.Расходомер но п. 1 с неметаллической трубой датчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкцни, раздвоенный и распределенный пачальный участок вывода от одного из электродов выполнен в виде электрически соединенного с электродом пеиосредствепио в месте его встройки в трубу металлического слоя, сплощного или в виде сетки или оплетки, нанесенного на трубу снаружи либо же встроенного в толщу ее стенки.

4.Расходомер по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью сохранения условий самокомпенсации трансформаторной (квадратурной) составляющей помехи на выходе датчнка и резкого снижения уровня приложенной ко входу вторичного прибора части помех, наводимых внешними электромагнитнгз1ми полями на линию связи датчика со вторичным прибором при явном или неявном заземлении

5 различных частей расходомера, между общей точкой цепей сетки и катода первого каскада и нулевой (земляной) щиной усилителя вторичного прибора включено сопротивление, а линия связи выполнена в виде кабеля с двойным экраном, причем потенциальный элек0трод датчика соединен центральной жилой кабеля с потенциальным зажимом входа вторичного прибора, распределенный электрод датчика соединен внутренним экраном кабе5ля, электрически изолированным от его центральной жилы и внещнего экрана, с общей точкой цепей сетки и катода первого каскада усилителя вторичного прибора, а корпус (кожух) датчика соединен внещним экраном кабеля с корпусом (кожухом) вторнчного при0бора.

6

/ /

Фиг.1

.. S

- .--- -.. . : .

J J - ::-V-- v /Ш: :У Г;:-г::-.::.-:. 5.

.. - , -;..-Ч- й :1

;,:; V ;.;; v;---;: :: /L-v . : -: iijiir:

)|

Zi Zi Zi 2Л Z,

6((

1ф t t . j. 1 9К/Г

ШЗ

-TP

{ f