Способ измерения расхода (скорости) электропроводящих сред Советский патент 1977 года по МПК G01F1/58 

1

Изобретение относится к области бесконтактного измерения расхода (скорости) электропроводящих сред с помощью индукяионных расходомеров.

Известен способ бесконтактного измерения скорости электропроводящих сред путем создания пульсирующего поля возбуждениям котором измеряют амплитуды электромагкштного поля в точках, соответствующих узлам и пучностям поля возбуждения, и о контролируемой скорости судят по величине отнощения этих амплитуд. Однако результаты измерения зависят от величины магнитного поля в зазоре, изменяющейся от взаимных сдвигов индукторов. Так как практически невозможно обеспечить абсолютную идентичность обеих групп катущек, измеряющих амплитуды магнитного поля в точках узлов и п хностей поля возбуждения, указанный способ измерения расхода требует градуировки хотя бы одной точки его метрологической характеристики.

Известен способ измерения расхода, по которому с помощью индукторов с краткими полюсными делениями создают в пространстве одновременно два встречно-бетущих магнитных поля с кратными скоростями движения. Разность величин вторичных магнитных полей токов от обеих первичных магнитных полей в неподвижной среде, помещенной в зазор мехшу индукторами, пропорциональна разности скоростей движения этих полей. При движении проводящей

среды разность величин вторичных полей токов обеих первичных полей пропорциональна разности относительных скоростей движения этих полей и среды. По измеренной разности величин вторичных полей судят о скорости движения среды. Известный способ не требует проведения проливной градуировки, однако отмечается, во-первых, зависимость от скорости движения среды величины вторичных полей токов, созданных в среде первичными магнитными полями, возбужденными обмотками с кратными полюсными делениями, одинакова лищь для малых значений относительнрго зазора (где д - зазор между индукторами; t полюсное деление обмотки) и безразмеркой

частоты fjJ yUodwb (где yUgO bсоответственно магнитная проницаемость, проводимость и полутолщина среды;

СлЗ - круговая частота тока питания), например, для такой электропроводящей среды, как ртуть при небольших толщинах трубопровода. Для широкого диапазона указанных параметров, часто встречающихся на практике, например для щелочных металлов, вышеприведенные зависимости различны для полей с различными длинами волн. Это вносит дополнительные погрещности в измерение. Во-вторых, в случае измерения расхода высокотемпературных сред в индицирующей катущке расходомера, реализующего известный способ, кроме сигнала от вторичных полей токов, наведенных в среде первичными магнитными полями, наводится также и паразитная э.д.с. Это происходит вследствие того, что изменение линейных размеров индукторов при их нагревании Б различной степени влияет на обмотки с различными полюсными делениями и, следовательно, на возбуждаемые ими поля. В результате наблюдается дополнительная погрещность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения скорости движения электропроводящих сред. Это достигается тем, что при измерении расхода электропроводящих сред с использованием встречно-бегущих магнитных полей с кратными скоростями движения вначале поочередно создают каждое из бегущих магнитных полей и определяют сигналы от токов, наводимых в среде каждым из полей при неподвижной и двжущейся с произвольной скоростью среде, затем создают оба встречно-бегущих поля корректируют градуировочную точку характеристики соответственно отнощению разностей сигналов при неподвижной и движущейся среде каждого из полей. При измерении расходов электропроводящих сред, находящихся при высокой температуре, сигнал от токоа, наводимых в неподвижной среде одновременно обоими встречно-бегущими полями, корректируют соответственно сигналам в неподвижной среде от каждого из полей.

В описываемом способе измеряются величины вторичных магнитных полей токов в неподвижной среде, наведенных каждым полем. Эти величины пропорциональны скоростям движения полей. Затем приводят среду в движение и устанавливают произвольную скорость. При этом вновь измеряют сигналы от токов, возникающих в движущейся среде для каждо1Х1 из полей. Для каждого из полей определяют разность сигналов от тока при неподвижной и движущейг, ся среде. Отношение этих разностей определяет различие зависимостей от скорости движения среды величин вторичных магнитных полей токов, наведенных в среде каждым из первичных полей.

Способ обеспечивает учет не11дентичности зависимостей от скорости движения среды величины сигналов от токов в среде

каждого из магнитных полей. При этом скорость среды определяется по формуле

V Vo(2/i-H Jf) угде VQ -скорость среды, при которой величины вторичных магнитных полей от обоих первичных

встречно-бегущих полей равны О в случае идентичности их зависимости от скорости движения среды.

При идентичности упомянутых зависимостей, т.е. при 1, получаемV V.

При измерении расхода высокотемпературных сред для исключения влияния на результаты измерения паразитной э.д.с., определяя сигналы от токов, наводимых в среде каждым из полей при неподвижной

среде, проверяют пропорциональность каждого из этих сигналов скорости движения соответствующего поля. Если пропорциональность нарущена, то при создании суперпозиции обеих полей сигнал от токов, наводимых в неподвижной среде одновременно обеими встречно-бегущими полями, корректируют соответственно сигналам в неподвижной среде от каждого из бегущих полей. Способ может быть реализован в расходомере (фиг. 1), содержащем индуктор 4с двумя группами 2 и 3 обмоток с кратными полюсными делениями. Между индукторами 1 помещена электропроводящая среда 4. Расходомер включает источник питания 5, к которому через трехпозиционный переключатель 6 подсоединены: в положении I переключателя 6 - группа 2 обмоток, в положении II - группа 3 обмоток, а в положении 111 - обе группы 2 и

3, соединенные последовательно. Кроме того, расходомер содержит приемные катушки 7, соединенные через усилитель 8 с фазовым детектором 9.Опорное напряжение на фазовый детектор 9 подается через фазовращатель 10 от источника питания 5. Выход детектора 9 соединен с индикатором 11, через регулятор чувствительности 12. Детектор 9 детектирует сигнал в соответствии с фазой, поданной на него от фазовращателя 10, который регулирует фазу напряжения, подаваемого на него с источника 5.

В случае измерения расхода высокотем- 60 пературных электропроводящих сред выход

детектора Э соединяется с регулятором чувствительности 12 через блок компенсации 13, в качестве которого может быть использован дифференциальный усилитель, подсоединенный к источнику компенсации 14 В качестве последнего используют источник стабилизированного постоянного напряжения (фиг. 2). Блок компенсации 13 вычитает сигналы, поданные на него с детектора 9 и источника 14.

На данном расходомере способ реализуется следующим образом.

При отсутствии в зазоре индукторов 1 контролируемой среды 4 переключатель 6 устанавливают в положение III , При этом обе группы 2 и 3 обмоток соединены последовательно и подключены к источнику питания 5 и на индикаторе 11 устанавливается ноль. Затем в зазоре индукторов 1 размещают неподвижную контролируемую среду 4. Устанавливая переключатель 6 поочередно в положение I, при котором к источнику питания подключена только группа 2 обмоток индукторов 1, а затем в положение II , при котором к источнику питания подключается только группа 3 обмоток убеждаются в том, что наведенные в приемных катушках э.д.с, пропорциональны соот ветствующим скоростям движения полей, созданных подключенными при этом группами обмоток. При установке переключателя 6 в положение П1 э.д.с. наведенная в приемных катушках, равна соответственно разности э.д.с. при положениях переключателя I и II.Зафиксировав показания выходного прибора при неподвижной среде при положениях I и 11 переключателя 6, приводят среду в движение и при произвольной скорости движения среды вновь фиксируют показания индикатора 11 при положениях I иП переключателя 6. Затем определяют разность показаний индикатора 11 при неподвижной среде и при ее движении для положения переключателя I и II . И находят отношение этих величин, определяющее различие зависимостей от скорости движения среды величин вторичных магнитных полей токов, наведенных в среде каждым из первичных полей. Затем вычисляют откорректированную точку градуировочной характеристики, соответствующую нулевому выходнo 4y сигналу V - VQ (2/:i-f 5 ) При идентичности упомянутых зависимостей: i и V Уд - Затем при помощи регулятора чувствительности 12 в положении III переключателя 6 корректируют показания индикаторного прибора 11,

В случае измерения расходов высокотемпературных сред для исключения влияния на результаты измерений паразитной э.д.с. J при неподвижной среде фиксируют

показания индикатора 11 при поочередном включении положений I и II переключателя 6. Если обнаружится, что сигналы , получаемые при этом, не пропорциональны полюсным делениям подключаемых обмоток, то при установке переключателя 6 в полохсение III корректируют показания индикатора 11 путем подачи компенсирующего сигнала от источника 14 на вход блока компенсации 13.

Формула изобретения

Способ измерения расхода (скорости) электропроводящих сред, основанный на использовании двух переменных магнитных полей, бегущих в противоположные стороны, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, определяют отношение разности проникновения каждого из полей при неподвижной и движущейся среде и вводят это отношение в виде поправки в результат измерения.