ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР Советский патент 1967 года по МПК G01F1/64 

Известны расходомеры, основанные на явлении электромагнитной индукции, получившие широкое распространение для измерения расхода электролитов и жидких металлов. Они содержат магнитную систему, участок трубопровода с электродами, преобразователь напряжения в выходной сигнал и измерительный прибор.

В этих приборах показания зависят от изменения контактного сопротивления между проводящими стенками трубопровода и жидкостью. Особенное влияние оказывает контактное сопротивление на результат измерения расхода жидких металлов, обладаюш,их плохой смачиваемостью, оно возрастает при низких температурах и вызывает погрешность измерения до 10-30%, а в некоторых случаях и более.

Для исключения влияния контактного сопротивления и повышения точности измерения расхода электропроводных жидкостей в предложенном расходомере на внутренней стенке канала создано распределение электрических потенциалов, равное распределению потенциалов в пограничном слое жидкости (в этом случае разность потенциалов между стенками канала и жидкостью равна нулю и стенки не оказывают шунтирующего действия на сигнал). Это достигается тем, что поперечное сечение трубопровода при обходе вокруг его

оси от электрода к электроду выполнено, например, по косинусоидальному закону. Режим работы такого расходомера становится аналогичным режиму работы расходомера, трубопровод которого выполнен из изоляционного материала. Электроды расходомера включены в одно из плеч мостовой измерительной схемы, одна из диагоналей которой соединена со входом, а другая через преобразователь выходного сигнала в ток - с выходом преобразователя напряжения.

На фиг. 1 изображен трубопровод в поперечном разрезе; на фиг. 2 - электрическая схема расходомера с токовым выходным сигналом; на фиг. 3 - вариант электрической схемы прибора.

Толщина стенок / трубопровода при обходе вокруг оси канала от электрода к электроду изменяется, например, по косинусоидальному закону. В направлении, перпендикулярном оси, соединяющей электроды 2 и 3, расположены полюса магнита 4. Электроды датчика расхода включены в плечо моста, который

образован элементами 5, 6 и 7, например омическими сопротивлениями. Одна диагональ этого моста соединена со входом преобразователя 8 напряжения в выходной сигнал, а другая - с его выходом через измеритель тока 9,

обычный миллиамперметр, самопишущий потенциометр и т. д.

На фиг. 3 приведен другой вариаит электрической схемы прибора с выходным сигналом напряжения, угла поворота, частоты и т, п., который отличается от схемы на фиг. 2 тем, что в качестве преобразователя 8 напряжения используется преобразователь входного сигнала в выходной сигнал напряжения, угла поворота, частоты и т. д., а между выходом преобразователя и диагональю электрического моста включен преобразователь 10 выходного сигнала в сигнал тока.

При движении жидкости при наличии магнитного поля в ней индуцируется э. д. с., пропорциональная расходу. Э. д. с. создает ток, который, проходя через электропроводящую стенку 1 трубопровода, создает между электродами 2 к 3 напряжение, поступающее через диагональ моста на вход преобразователя напряжения и преобразуемое в выходной ток. Распределение потенциалов на внутренней поверхности трубопровода ио косинусоидальному закону достигается пропусканием тока от электрода к электроду при условии, если сечение стенок трубопровода в радиальном иаправлении выполнено также по закону косинуса.

При достижении равнопотенциального состояния между жидкостью и стенками трубопровода на электродах 2 и 5 датчика появляется напряжение, равное э. д. с., индуцированной в жидкости. Э. д. с. компенсируется напряжением на элементе 6. Напряжение недокомпенсации поступает на преобразователь 8. При постоянном сопротивлении стенок трубопровода величина выходного тока будет

пропорциональна э. д. с., индуцированной в жидкости, а следовательно, и расходу.

Для получения выходного сигнала другого вида предусмотрен преобразователь сигнала в

сигнал тока.

Сопротивления плеч моста выбираются, исходя из уравнения Ri-R3 R2-Rm, где Rm- сопротивление между электродами 2 и 3 датчика расходомера при незаполненном трубопроводе (при этом заполнение трубопровода вызывает уменьшение сопротивления и соответственно разбаланс моста); Ri, Ra, Rs - омические сопротивления 5, 6 н 7. Для обеспечения устойчивости схемы направление выходного сигнала преобразователя 8 выбирается так, чтобы при разбалансе обратная связь с выхода на вход была отрицательной.

Предмет изобретения

Электромагнитный расходомер, содержащий магнитную систему, участок трубопровода с электродами, преобразователь напряжения

в )5ьгходной сигнал и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния контактного сопротивления и повышения точности измерения расхода электропроводных жидкостей, поперечное сечение трубопровода при обходе вокруг его оси от электрода к электроду выполнено, например, по косинусоидальному закону, а электроды включены в одно из плеч мостовой измерительной схемы, одна из диагоналей которой соединена

со входом, а другая через преобразователь выходного сигнала в ток-с выходом преобразователя напряжения.