Кондукционный расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/56 

(54) КОНДУКЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к кондукционным расходомерам для измерения скорости среды с ионной проводимостью.

Известны кондукционные расходомеры с электродами, расположенными на трубопроводе, для снятия скоростного сигнала и калибровочным узлом, с которого снимается сигнал, пропорциональный току, протекающему через магнитную систему преобразователя расхода i .

Они выполнены по компенсационной схеме измерения с частотным выходом. Выходная часто.та, изменяющаяся от О до 10 кгц пропорционально скоростному сигналу, управляет величиной компенсирующего сигнала, снимаемого с калибровочного узла.

Недостатки такого расходомера заключаются в следующем:

- использование в качестве компенсационного сигнала напряжения, пропорционального току через магнитную систему преобразователя расхода, не исключает зависимость градуировочной характеристики расходомера от изменений величины магнитного полк, связанных с томпепатурными или механическими леформашшмя;

- управление Белнчи1ю(1 ксзмпексирующего сигнала при помощи частотного сигнала, изменяюи1егося от нуля герц, затрудняет контроль нулевого показания прибора при отсутствии расхода и измерение малых расходов при снижении выходной частоты до величины, близкой к частоте возбуждения магнитного поля, преобразователя расхода, без снижения быстродействия прибора до недопустимо больщих времен (единиц или даже десятков секунд). Кроме того, неизбежное присутствие двухполярного щумового сигнала на входе расходомера приводит в указанном расходомере при отсут, ствии расхода к флуктуации частоты на его выходе только в одну сторону (относительно нулевой частоты), что равносильно детектированию щума на нулевом уровне. Последнее приводит к смещению нулевого уровня на выходе расходомера.

Указанные причины приводят к увеличению погрещности измерения рас.хода.

Известны также расходомеры, содержащие магнитную систему переменного тока.

участок трубопровода с диаметрально расположенными электродами для снятия скоростного сигнала и расположенными вдоль образующих, проходяи;их через указанные электроды, электродами для снятия вихревого сигнала и измерительную схему, содержащую усилители скоростного и вихревого сигналов, фазовращатель, детекторы, выделяющие соответственно сигналы, пропорциональные скорости жидкости и вихревым токам в ней, и блок вычитания, на один вход которого поступает сигнал, пропорцио-. нальный скорости, а на другой - сигнал, пропорциональный вихревым токам J.

Недостатком известных расходомеров является то, что в них производится сравнение вихревого и скоростного сигналов, преобразованных в постоянное напряжение. В этом случае на сравниваемые величины накладываются дрейф и смеще}ше нуля фазочувствительного детектора, что приводит к погрещности измерений. Кроме того, изменение величины магнитного поля, связанное, например, с нестабильностью усилителя мощности или нараметров магнитной системы, вызывает необходимость дополнительной калибровки нрибора.

Описываемый расходомер с целью повышения точности измерений снабжен преобразовательным блоком, расположенным между предварительным усилителем- вихревых сигналов и блоком вычитания и состоящим из последовательно соединенных множителя, усилителя, фазового детектора и преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен с входом множителя, усилителями вихревых и скоростных сигналов, подключенных соответственно первый меЖлТ,у предварительным усилителем вихревых сигналов и усилителем преобразовательного блока и второй - через техпозициомный переключатель между фазовращателем и усилителем преобразовательного блока, и генератором, подключенным к одному из входов блока вычитания.

На фиг. 1 показана магнитная система с трубопроводом; на фиг. 2 - функциональная схема описываемого расходомера.

Расходомер содержит магнитную сиетему 1, охватывающую трубопровод 2, диаметрально расположенные на трубопроводе 2 электроды 3 для снятия скоростного сигнала, расположенные на образующих трубопровода,, проходян их через электроды 3, электроды 4 для снятия вихревого сигнала и измерительную схему. Измерительная схема содержит предварительный усилитель 5 скоростного сигнала и предварительный усилитель 6 вихревого сигнала. Скоростные электроды подключены соответственно к суммирующему и вычитаюндему входам усилителя 5, вихревые электроды подключены соответственно к двум суммирующим и двум вычитающим входам усилителя 6. Выход усилителя 5 подключен ко входу фазовращателя 7 на 90°, выхОлТ которого через трехпозиционный переключатель 8 подсоединен ко входу калибровочного усилителя 9. Ко входам преобразовательного блока, состоящего из входного усилителя 10, фазового детектора II, преобразователя 12 напряжения в частоту и множителя 13 выходной частоты на напряжение, подсоединены выход усилителя 6 (на аналоговый вход множителя 13) и выход калибровочного усилителя 9 (на суммирующий вход входного усилителя 10). На второй суммируюпаий вход входного усилителя 10 подключен выход усилителя 14, вход которого соединен с выходо.м предварительного усилителя 6 вихревого сигнала. Выход .усилителя 10 через фазовый детектор 11 подключен к входу преобразователя 12 напряжения в частоту, вы.ход которого подключен к частотному входу .множители 13 и входу блока 15 вычитания частот, на второй вход которого от генератора 16 поступает частота смещения нулевого уровня выходной частоты преобразовательного блока. Выход блока вычитания соединен со входом блока индикации 17. Вход калибровоч {ого уси.лителя 9 через переключатель 8 подключен,,кроме того, к корпусу прибора и к выходу усилителя 6.

Расходомер работает в трех режимах, из которых два вспомогательные, а один - основной. Изменение режимов работы производится при noMOHW трехпозиционного переключателя 8. В положении I производится измерение расхода, в положении И - контроль и установка нуля на и в положении HI - калибровка.

В положении И переключателя 8 вход калибровочного усилителя 9 соединен с корпусом прибора. При этом скоростной сигнал, поступающий на вход входного усилителя 10, становится равным нулю. Частота также равна цулю. Изменяя коэффициент передачи усилителем 14, меняе.м частоту, пока частота на выходе не станет равной нулю, что будет видно но блоку индикации. Этим достигается прохождение градуировочной характеристики расходомера через начало координат.

В режиме калибровки (положение .HI переключателя 8) на вход калибровочного усилителя 9 поступает сигР1ал с выхода усилителя 6.

Режим калибровки заключается в установке на цифровом выхОлТе расходомера калибровочной частоты при помощи изменения коэффициента передачи калибровочного усилителя 9. При этом достигается контроль и корректировка градуировочной характеристики расходомера по крутизне.

В положении I переключателя 8 производится измерение расхода (скорости) движения жидкости.

Таким образом выходной сигнал расходомера не зависит от изменений величины магнитного поля; градуировочная характеристика легко контролируется как по крутизне, так и по прохождению ее через начало координат, что в совокупности повышает точность измерения расхода (скорости) жидкости. Формула изобретения Кондукционный расходомер, содержащий магнитную систему, участок трубопровода с установленными на нем диаметрально основными электродами для снятия скоростного сигнала и по образующим, проходящим через основные электроды, дополнительными электродами для снятия вихревых сигналов, предварительные усилители скоростных и вихревых сигналов, фазовраи атель, блок вычитания и индикаторный блок, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен преобразовательным блоком, расположенным между предварительным усилителем вихревых сигналов и блоком вычитания и состоящим из последовательно соединенных множителя, усилителя, фазового детектора и преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен с входом множителя, усилителями вихревых и скоростных сигналов, подключенных соответственно; первый - между предварительным усилителем вихревых сигналов и усилителем преобразовательного блока и второй - через трехпозиционнып переключатель между фазовращателем и усилителем преобразовательного -блока, и генератором, подключенным к одному из входов блока вычитания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Журнал «Zeitschrift Verfahrenstechnik, 4, 1970, До 12, с, 563 - 567. 2,Журнал «Магнитная гидродинамика, 1975, , с. 130 (прототип .