СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1996 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к измерениям расхода жидкостей электромагнитным методом.

Целью изобретения является увеличение точности измерения за счет уменьшения погрешности, вызванной составляющими остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты питания преобразователя расхода.

На чертеже приведена структурная схема электромагнитного расходомера.

Расходомер содержит источник 1 питания, преобразователь 2 расхода, обмотка возбуждения которого соединена с выходом источника питания, фазочувствительный измеритель 3 отношения сигналов, первый вход которого соединен с электродами преобразователя 2 расхода, интегратор 4, вход которого соединен с преобразователем индукции магнитного поля активной зоны преобразователя 2 расхода, а выход с вторым входом фазочувствительного измерителя 3 отношения сигналов и двойной интегратор 5, вход которого соединен с выходом интегратора 4, а выход с третьим входом фазочувствительного измерителя 3 отношения сигналов.

Расходомер работает следующим образом. Источник 1 при помощи обмотки возбуждения преобразователя 2 генерирует в активной зоне преобразователя 2 периодическое магнитное поле, состоящее из гармонических составляющих кратных частот. Оценки расхода на этих частотах определяются выражениями

где ω частота i-й cоставляющей магнитного поля;
Q истинное значение расхода;
a₁ коэффициенты степенного ряда, аппроксимирующего частотную зависимость аддитивной погрешности оценок расхода.

Фазочувствительный измеритель 3 измеряет взвешенную сумму этих оценок в соответствии с выражением
(2)
где действительное значение расхода;
Х_i вес I-ой оценки расхода.

Равенство нулю взвешенной суммы всех частот независимых членов аддитивной погрешности выражения (1) обеспечивается следующим выбором веса оценок

где f_i= ω_i/ω₁ коэффициенты отношения частот (f₁≠f₁),
ω₁ частота низкочастотной составляющей магнитного поля.

Для получения взвешенной суммы оценок расхода в соответствии с выражением (2), в активной зоне преобразователя 2 генерируется взвешенная сумма составляющих индукции магнитного поля
(4)
где f_i целые нечетные числа.

и измеряется средневыпрямленное значение основного, снимаемого с электродов преобразователя 2 сигнала, путем коммутации знака этого сигнала синфазно с низкочастотной составляющей индукции магнитного поля и последующего усреднения.

Ограничение аппроксимирующего степенного ряда в выражении (1) значением m= 2 позволяет осуществить достаточно точное измерение, учитывающее типичные частотные зависимости составляющих аддитивной погрешности, вызванные трансформаторной, емкостной и резистивной связью цепи возбуждения преобразователя 2 с измерительной цепью. Этому соответствуют три составляющие индукции магнитного поля, амплитуда которых в соответствии с выражением (4) определяются выражением (3) при n=3
(5)
Постановка этих значений в выражение (4), после замены переменных f₂ 2r + 1, f₃ 2r + 2s + 1 (s,r 1,2.n) определяет следующую структуру индукции магнитного поля активной зоны преобразователя 2
(6)
Для исключения влияния величины индукции магнитного поля преобразователя 2 на результат измерения фазочувствительный измеритель 3 измеряет отношение средневыпрямленных значений основного сигнала к опорному сигналу 6, структура которого совпадает со структурой индукции магнитного поля в соответствии с выражением (6). Сигнал 6 получается путем интегрирования интегратором 4 опорного сигнала 7, снимаемого с преобразователя индукции магнитного поля активной зоны преобразователя 2.

Управление фазочувствительным детектором фазочувствительного измерителя 3 осуществляется сигналом 8, меняющим свой знак синфазно с низкочастотной составляющей индукции магнитного поля, полученным из сигнала 6 путем двухкратного интегрирования двойным интегратором 5.

Описанный способ измерения расхода осуществляет коррекцию аддитивной погрешности преобразователя расхода при движущейся жидкости во время измерения расхода без специального цикла, требующего выключения расхода, причем коррекция осуществляется в самом преобразователе расхода.

Изобретение относится к измерениям расхода жидкостей электромагнитным методом. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности, вызванной изменениями составляющих остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты питания преобразователя расхода. Способ измерения заключается в том, что генерируют одновременно три гармонические составляющие магнитного поля и измеряют средневыпрямленное значение суммы составляющих сигнала, снимаемого с электродов. Это обеспечивает независимость оценки расхода от составляющих остаточного сигнала нулевой и первой степени частоты. Устройство для реализации способа содержит источник 1 питания, преобразователь 2 расхода, фазочувствительный измеритель отношения сигналов, интегратор 4 и двойной интегратор 5. 2 с.п. ф-лы. 1 ил.

1. Способ измерения расхода, включающий генерирование в контролируемой зоне периодического магнитного поля на трех различных частотах и измерение средневыпрямленного значения сигнала, снимаемого с электродов преобразователя расхода, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, генерируют одновременно три гармонические составляющие магнитного поля и измеряют средневыпрямленное значение суммы составляющих сигнала, снимаемого с электродов, путем коммутации знака сигнала синфазно с низкочастотной составляющей магнитного поля, причем составляющие индукции генерируемого магнитного поля определяют из выражения

где B(t) индукция магнитного поля преобразователя расхода;
ω- частота низкочастотной составляющей индукции магнитного поля;
t время;
s и r константы, произвольные натуральные числа. 2. Устройство для измерения расхода, содержащее источник питания, соединенный с преобразователем расхода, и фазочувствительный измеритель отношения сигналов, первый вход которого соединен с выходом основного сигнала преобразователя расхода, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности, в него введены интегратор и двойной интегратор, а источник питания выполнен в виде генератора суммы трех гармонических составляющих, причем выход опорного сигнала преобразователя расхода через интегратор соединен с входом двойного интегратора и вторым входом фазочувствительного измерителя отношения сигналов, вход управления фазочувствительным детектором которого соединен с выходом двойного интегратора.