Электромагнитный расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/58 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ PACXOflOjMEP

1

Изобретение относится к средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано при построении цифровых расходомеров.

Известны электромагнитные расходомеры с частотным выходом, в которых для уравновешивания синфазной и квадратурной сос1:авля1ощих выходного сигнала используются статические или астатические регулируняцие устройства i.

Суще.ственньом недостатком этих .устройств является необходимость выполнения дополнительного преобразования для получения частотного выходного сигнала и, кроме того, процесс измерения расхода совершается с дополнительной погрешностью от изменения модуля квадратурной составляющей. ;

Известны также электромагнитные расходомеры, содержащие последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, фазовый детектор, вход управления которого черев форi № poвaтeль соединен с выходом источника, интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, дополнительный фазовый детектор, фазосдвигающее устройство, управляющее двухполюсным переключателем, накопительный элемент и фильтр, причем выход формирователя соединен с входом управления двухполюсного переключателя и через фазосдвигающее устройство с входом управления дополнительного фазового детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - ко входу интегрирующего преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, который через второй контакт переключателя. соединен с выходом основного фазового детектора 2. В таком расходомере осуществляется преобразование отношения синфазной и квадратурной компонентов в частоту по формуле

k

(1)

U2

где f - частота, пропорциональная измеряемому

30 расходу; (j, Uj. соответственно синфазная (пропорциональная расходу жид кости) и квадратурная компоненты; k - коэффициент преобра зования. Недостаток известного устройства проявляется при измерении расходов на реальных объектах, когда фазовый сдвиг между квадратурной и синфазно составляющими отличен от 90 , вслед ствие чего при фазочувствительном выделении синфазной составляющей появляется ошибка ди, величина которой пропорциональна величине фазового сдвига между синфазной и квадратурной составляющими и модулю квадратурной составляющей ди аи - коэффициент пропорциональности. Кроме того, в процессе измерения расхода реальных жидкостей при стабильном фазовом сдвиге меняется модуль квадратурной составляющей от изменения электропроводности жидкости, ее -температуры. Таким образом, изменение модуля квадратурной составляющей приводит к изменению ошибки ли выделения синфазной составляющей и, следовательно,ошибк измерения расходомера в целом и фор мула (1) примет вид и -t + д Li-i Цель изобретения - повышение то ности измерения расхода за счет исключения влияния изменения модуля квадратурной составлякщей в тракте преобразования сигнала первичного преобразователя и обеспечения независимости измерений от физических измеряемой среды. Поставленная цель достигается те что известный расходомер, содержащий последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбужде ния и двумя электродами, усилитель аапряжения переменного тока, нагруз кой которого являются параллельно включенные основной и дополнительный фазовые детекторы, двухполюсный переключатель с накопительным элементом, формирователь, вход которог соединен с источником, а выход соед нен с управлякадими входами двухполю ного переключателя основного фазово го детектора и через фазосдвигающее устройство с управляющим дополнительного фазового детектора, .фильтр и интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, вход которого через фильтр.и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, снабжен выпрямителем, вычитающим устройством и елителем, причем вход выпрямителя соединен с источником, выход выпрямителя - со вторым входом интегрирукяцего преобразователя, один вход вычитающего устройства соединен с выходом основного фазового детектора, второй вход вычитающего устройства через делитель соединен с выходом дополнительного фазового детектора, а выход - со вторЕлм контактом двухполюсного переключателя. На чертеже представлена блоксхема электромагнитного расходомера. Устройство содержит источник 1 переменного тока, первичный преобразователь 2 с подстроечным конденсатором 3, обмоткой 4 возбуждения и электродами 5 и 6, формирователь 7, усилитель 8, фазосдвигающее устройство 9, основной 10 и дополнительный 11 фазовые детекторы, двухполюсный переключатель 12 с накопительным элементом 13,фильтр 14, интегрирующий преобразователь 15 напряжения в частоту, выпрямитель 16, делитель 17 и вычитающее устройство 18. Расходомер работает следующим образом. По обмотке 4 первичного преобразователя, настроенной с помощью конденсатора 3 в резонанс на частоту источника 1, протекает ток возбуждения, наводящий в движущейся жидкости ЭДС между электродами 5 и б,определяемую конструкцией первичного преобразователя, скоростью течения жидкости и амплитудой возбуждающего тока. Кроме полезной ЭДС на электродах индуцируется сопутствующая ей квадратурная составляющая, которая не зависит от скорости течения жидкости, но зависит от ее пapa eтpoв, и также от конструкции преобразователя и амплитуды возбуждающего тока. После усиления с помощью усилителя 8 и раздельного детектирования с помощью фазовых детекторов 10 и 11 синфазной и квадратурной составляющих (с учетом коэффициентов передачи детекторов, управляемых формирователем 7 совместно с квадратурным фазосдвигакнцим устройством 9) на выходах детекторов 10 и 11 получаются напряжения постоянного тока, пропорциональные синфазной и + А и и квадратурной и составляющим. Напряжение, пропорциональное синфазной и + ли составляющей,подается на один вход вычитающего устройства, а на другой его вход подается часть напряжения квадратурной составляющей, получаемая с делителя 17, являющегося нагрузкой детектора

i, и равная ди. На выходе вычитающего устройства получается напряжение U.J , пропорциональное только синфазной составляющей и независящее от модуля квадратурной компоненты.

Управляемый переключатель 12 с накопителем 13 и фильтр 14 осуществляют автоматический заряд и разряд накопителя 13 благодаря чему напряжение на выходе фильтра 14 пропорционально синфазной составляющей, частоте коммутации и емкости накопителя.

Интегрирующий преобразователь осуществляет преобразование в частоту отношения входных напряжений,одним из которых является выходное напряжение фильтра, а другим - напряжение выпрямителя, вход которого подключен к источнику переменного тока, благодаря чему напряжение выпрямителя пропорционально амплитуде и частоте возбуждающего поля так же, как и напряжение фильтра, но не зависит от скорости течения жидкости.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер, содержащий последовательно включенные источник переменного тока, первичный преобразователь с настроенной на частоту источника обмоткой возбуждения и двумя электродами, усилитель напряжения переменного тока, нагрузкой которого являются параллельно включенные основной и дополнительный фазовые детекторы, двухпошоснь переключатель с накопительным элементом, формирователь, вход которого соединен с источником, а выход соединен с управляющими входами двухполюсного переключателя основного фазового дв,тектора и через фазосдвигаюцее устройство с управляющим входом дополнительного фазового детек±ораг фильтр

0 и интегрирующий преобразователь напряжения в частоту, вход которого через фильтр и один из контактов переключателя соединен с накопительным элементом, отличающийся

5 тем, что, с целью повышения. точноо.фи измерения, он снабжен выпрямителемг вычитакядим устройством и делителем причем вход выпрямителя соединен с источником, выход выпрямителя со

0 вторым входом интегрирующего преовразователя, один вход вычитающего устройства соединен с Выходом основного фазового детектора, второй вход вычитающего устройства через делитель соединен с выходом дополнитель5ного фазового детектора, а выход со вторым контактом двухполюсного переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

5