Расходомер Советский патент 1980 года по МПК G01F1/86 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкое тей с помощью тахометрических датчиков .расхода, имеющих частотный вьцсодной сигнал.

Известен расходомер 1, имеющий в своем составе датчик расхода, датчик плотности и схему умножения.

Известен также расходомер 2, содержащий соединенные последовательно кварцевый генератор частоты, задатчик времени измерения, триггер управления, блок совпадения, сумматор, счетчик, регистр и индикатор. Выход триггера соединен с входом кварцевого генератора частоты и через шифратор - со вторым входом счетчика. Датчик плотности соединен со вторым входом сумматорачерез кодовый преобразователь, второй ВЕаГход которого соединен со вторым входом триггера, а датчик расхода связан со вторым входом блока совпадения. Выход регистра через многопредельный цифровой дискриминатор соединен со вторым входом задатчике времени измерения. Данный расходомер наиболее близок к изобретению

по технической сущности и достигаемым результатам.

В этом расходомере весь диапазон, охватываемый датчиком расхода, делится на заданное количество пределов, каждому из которых соответствует заранее установленное время измерения, численно равное тангенсу угла наклона характеристики датчика расхода благодаря чему снижается погрешность от нелинейности его характеристики. Переключение пределов измерения осуществляется цифровым многопредельным дискриминатором после сравнения выдаваемого регистром кода, соответствующего величине измеряемого расхода, с заранее установленными границами пределов.

Недостатком такого расходомера является то, что переключение пределов измеренил-фроисходит по окончании цикла изменения с некоторым запаздыванием, равным длительности одного измерения. В случае измерения величины расхода первое измерение, проведенное после этого изменения, оказывается неточным, так как дискриминатор переключает предел измерения только после окончания цикла измерения. Поэтому получать достоверные результаты можно только после проведения второго цикла измерения.

Кроме того, в данном расходомере аппроксимация нелинейной характеристики датчика расхода производится отрезками прямых линий,которые имеют одинаковую уставку (оди.наковое смещение относительно начала координат графика зависимости расход-частота выходного сигнала), а различаются только тангенсом угла наклона.

В этом случае для достижения высокой точности измерения датчиков расхода, нелинейность характеристики которых значительна, аппроксимацию необходимо производить большим количеством прямолинейных отрезков, что требует деления характеристики датчика расхода на большое количество пределов. Это вызывает усложнение конструкции цифрового многопредельного дискриминатора и задатчика времени измерения.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно - повышение быстродействия системы измерения и сокращение количества пределов в диапазоне измерения датчика для аппроксимации его нелинейной характеристики, т.е. упрощение конструкции .

Указанная цель достигается тем, что предлагаемый расходомер снабжен измерителем частоты, включенным между выходом датчика расхода и входом многопредельного дискриминатора, а к выходу многопредельного дискриминатора подключен второй вход шифратора .

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого расходомера; на фиг.2- график зависимости частоты выходного сигнала датчика расхода от вели.чины измеряемого расхода реализуемой в предложенном расходомере.

Расходомер содержит соединенные последовательно кварцевый генератор 1 частоты, задатчик 2 времени измерения, триггер 3 управления, блок 4 соединения, сумматор 5, счетчик 6, регистр 7, -индикатор 8. Датчик 9 плотности соединен с сумматором 5 через кодовый преобразователь 10, второй выход которого связан со вторым входом триггера 3 управления причем выход триггера 3 соединен со входом кварцевого генератора 1 и через шифратор 11 - со вторым входо счетчика б, а -датчик 12 расхода подключен ко второму входу блока 4 соединения и измерителю 13 ча стоты, связанному с цифровым многопредельным дискриминатором 14, выход которого соединен со вторыми входами задатчика 2 времени измеренная и шифратора 11. Датчик 12 расхода вы полнен в виде осевой турбины.

Расходомер работает следующим бразом.

Каждый цикл измерения начинается с измерения плотности и частоты следования сигналов от датчика расхода 12 .По окончании измерения частоты измеритель 13 частоты передает ее кодовое значение на цифровой многопредельный дискриминатор 14. В цифровом многопредельном дискриминаторе .14 весь диапазон измерения, охватываемый датчиком 12 расхода, делится в зависимости от необходимой точности измерения на заданное количество пределов, причем каждому пределу измерения соответствует заранее установленное-время измерения, задаваемое задатчиком 2 времени измерения, и установка, задаваемая шифратором 11.

При поступлении от измерителя 13 кода частоты, соответствующего величине измеряемого расхода, дискриминатор 14 сравнивает поступивший код с ближайшими по значению границами пределов, на которые делится диапазон измерения датчика расхода. В зависимости от предела измерения, в котором находится значение частоты датчика расхода, дискриминатор 14 выдает команду на сохранение или переключение времени измерения в задатчике 2 времени измерения и уставки в шифраторе 11. Одновременно сигнал датчика 9 плотности поступает в кодовый преобразователь 10,который по окончании измерения плотности выдает кодовое ее значение на вход сумматора 5 и вырабатывает команду на запуск триггера 3 управления. Сигнал триггера 3 запускает кварцевый генератор 1 частоты, открывает блок 4 совпадения и через шифратор 11 записывает в счетчик 6 код, несущий информацию об установке, соответствующей выбранному дискриминатором 14 пределу измерения.

Кварцевый генератор 1 частоты выдает импульсы на вход задатчика 2 времени измерения, который формирует временной интервал, установленный дискриминатором 14. В сумматоре 5 происходит суммирование значений плотности от кодового преобразователя 11 стольк раз, сколько импульсов пройдет через блок 4 совпадения от датчика 12 расхода, при этом сигналы переноса поступают в счетчик 6 импульсов. По окончании времени измерения по команде с задатчика 2 триггер 3 управления возвращается в исходное состояние, и блок 4 совпадения закрывается. Цикл измерения заканчивается, а значение массового расхода записывается в регистр 7 и высвечивается на индикаторе 8.

Измеренный массовый расход вычисляется по формуле ,ptb-, , где f - частота выходного сигнала датчика расхода; время измерения, задаваемое задатчиком 2, численно равное тангенсу угла наклона харакреристики датчика расхода в i-m пределе измерения, установленном дискри минатором; (р - плотность жидкости; Ь - уставка, задаваемая шифратором И, чГисленно равная величине смещения характеристики датчика расхода относительно начала координат в i-m пределе, установленном дискриминатором. На графике (фиг.2) линия I соответствует фактичес/ ой зависимости Между частотой f выходного сигнала датчика расхода и измеряемым расходом Q . Отрезками II и III изображен линеаризованная характеристика датчи ка, т.е. диапазон измерения разбит н заданное количество пределов, например, на два, причем каждому пределу соответствуют уставки Ц/Ь и время измерения t ,t2 .Значения б и б Соответствуют погрешностям измерения в каждом пределе. Формула изобретения Расходомер, содержащий датчик рас хода, датчик плотности, соединенные последовательно кварцевый генератор частоты, адатчик времени измерения,, триггер управления, блок совпадения, ;:умматор, счетчик, регистр и индикатор, причем датчик плотности соединен с сумматором через кодовый преобразователь, второй выход которого соединен со вторым входом триггера управления, выход триггера управления связан со- входом кварцевого генератора и через шифратор - со вторым входом счетчика, датчик расхода подключен ко второму входу блока совпадения, а ко второму входу задатчика времени подсоединен выход многопредельного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения схемы, он снабжен измерителем частоты, включенным между выходом датчика расхода и входом многопредельного дискриминатора, а к выходу многопредельного дискриминатора подключен второй вход шифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР № 426149, кл. G 01 F 1/56, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2515770/10, кл. G 01 F 1/86, 1977.

фиъ..1

..V ,-. л , - .

;V. . Г i , f

731296