Электромагнитный расходомер счАСТОТНыМ ВыХОдОМ Советский патент 1981 года по МПК G01F1/58 

1

Изобретение отнсх:ится к области измерения расхода и количества жидкостей электромагнитньв и расходомерами.

Известны электромагнитные расходомеры с компенсационной схемой преобразования выходного сигнала датчика в частоту 1 . Такие схемы сложны, энергоемки и содержат дополнительный канал для подавления квадратурной помехи.

Известны также электромагнитные расходомеры, в которых частота возбуждения магнитного поля равна выходной частоте 2. Такие расходомеры содержат датчик, формирователь магнитного поля, усилитель сигнала датчика, генератор тока треугольной формы, основную и дополнительную схемы сравнения и cxeNty управления генератора, выход которого подключен к входу генератора тока, а вход - к выходам сравнивающих устройств. Мощность возбуждения таких расходомеров при той же чувствительности и згщанной частоте мингалгшьна по сравнению с расходомерами с любыми другими формами тока возбуждения. Соответственно выбрав скорость изменения тока возбузвдения, трансформаторную помеху можно сделать ничтожной.;

Недостатком такой схекш является принципиальная невозможность измерения малых и знакопеременных расходов. Это связано с тем, что при малым расх(здг|м полезный сигнал датчика мал и за измерительный полупериод не успевает достичь значе0ния опорного напряжения. В то же время уменьшать опорное напряжение невозможно из-за помех, возникающих как в датчике, так в линии передачи. При изменении же знака

5 расхода, т.е. в том случае, когда меняется направление.потока жидкости, разность между полезным сигналом и опорным напряжением не уьюньшается, а растет, и измерение принципиально невозможно.

Целью изобретения является расширение функционгшьных возможностей электромагнитных расходомеров с частотным выходсм. .

5

Это достигается тем, что злектромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, формирователь магнитного поля, усили1тель сигнгша датчика, генератор

0 тока треугольной формы, схему управлеккя генератором, основную и дополнительную схемы сравнения, выходы которых присоединены к входу схемы управления, и источник опорного напряжения, снабжен имитатором полезного сигнала датчика, а основная схема сравнения выполнена состоящей из трехвходового суммирующего усилителя и порогового устройства, причем к первому входу суммирующего усилителя подключен выход усилителя сигнала датчика, к второму входу подключен выход источника опорного напряжения, к третьему входу - выход имитатора сигнала датчика, а выход суммирующего усилителя подключен к входу порогового устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Датчик 1 содержит немагнитную трубу с электродами, сигнал с которых поступает на усилитель 2 сигнала датчика. Выход усилителя 2 подключен к одному из входов суммирующего усилителя 3. Второй вход усилителя 3 подключен к источнику 4 опорного напряжения, выполненного в виде обмотки, размещенной поверх обмотки возбуждения формирователя 5 магнитного поля. Третий вход усилителя 3 подключен к имитатору б полезного сигнала, а выход усилителя 3 к пороговому устройству 7.

Выходда порогового устройства 7 и дополнительной схемы сравнения 8 подключены к схеме управления 9, выход которой соединен с генераторо 10 тока треугольной форлвл, К генератору 10 подключена катушка формирователя 5 магнитного поля, имитатор б и дополнительная схема сравнения 8.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения начинается измерительный полупериод. При этом VOK в катушке формирователя 5 магнитного поля и, следовательно, индукция магнитного поля в датчике 1 начинает линейно возрастать. Одновременно начинает линейно возрастат выходное напряжение имитатора б, в простейшем случае представляющего собой сопротивление, на котором вьщеляется напряжение, пропорциональное току возбуждения. Скорость его изменения npoffopiwовальна скорости BO изменения индукции магнитного поля. Сигнал имитатора бидч (К - коэффициент пропорциональности, t - время). Этот сигнал поступает на третий вход думмирующго усилителя 3. На второй его вход поступает опорное напряжение с источника 4, имеющее знак, обратный знаку сигнала имитатора, и значение, пропорциональное скорости изменения индукции магнитного поля: е f 2 .коэф,фициент пропорциональности). На первый вход усилителя 3 поступает напряжение с выхода усилителя 2 сигнала датчика. Если усилитель 2 снабжен фильтром низких частот, отделяющим полезный сигнал датчика от электродных потенциалов, то его выходной сигнал е,,| пропорционален полезному сигналу датчикаle K Bpdvt(К - коэффициент пропорциональности,d - расстояние между электродами,V - скорость потока жидкости). В зависимости от напраг ления потока его знак совпгщает со знаком сигнала имитатора или противоположен ему. На выходе суммирукнцего усилителя 3 возникает сигнал, пропорциональный сумме входных напряжений с отрицательным знаком. ЕсЯИ К - коэффициент усиления усилителя 3, то его выходное напряжение будет V,Bol(-,,d)tj,

Пороговое устройство 7 срабатывает в момент равенства напряжения

и 2 нулю и своим ВЫХОДНЕФ СИГНаЛОМ

переключает схему управления 9 генератора в обратный полупериод. Сигнал, поступающий из схемы управления 9 в этот момент на генератор 10 тока треугольной формы, меняет направление изменения тока возбуждвния на обратное. Ток возбуждения начинает линейно убывать. В момент равенства тока возбуждения нулю срабатывает дополнительная схема сравнения 8. Ее выходной сигнал переключает схему управления 9, которая опять меняет направление изменения выходного тока, генератора 10. Вновь начинается измерительный полупериод. Если считать, что измерительный полупериод начинается в мрмент и заканчивается в момент t t( , когда Ua « О, то ялнтельность измерительного полупериода t

ka

и

Длительность обратного полупериода to пропорциональна ей: SO (г - коэффициент пропорциональности) Тогда для периода преобразования справедливо выражение

(, 55 TW - U-KTS

а частота преобразования будет выражаться следукицим образом

60 f--4f(),v.

где f.

, ц.

VK;)

(

Если скорость потока v равна нулю, частота выходного сигнала будет

равна f . В зависимости от направле ния потока вкоходная частота f С5ольше или меньше . Вычитая из выходного сигнала частоту fo , получают информацию о расходе.

Таким образом, в предложенном устройстве можно получить информацию как о малых, так и о знакопеременных потоках, благодаря чему функционгшьные возможности расходомера значительно расширяются.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик, формирователь магнитного поля, уси литель сигнала датчика, генератор тока треугольной формы, схему управления генераторе, основную и дополни1ельную схемы сравнения, выходы которых подсоединены к входу схемы управления, и источник опорHOtK) напряжения, отличающийся тем, что,, с целью рас|ширения функциональных возможностей, расходомер снабжен имитатором полезного сигнала датчика, а основная схема сравнения выполнена состоящей из трехвходового суммирующего усилителя и порогового устройства, причем к первому входу суммирующего усилителя подключен выход усилителя сигнала датчика, к вторсшу

0 входу - выход источника опорного напряжения, к третьему входу - выход имитатора сигнала датчика, а выход суммируацего усилителя подключен i к входу порогового устройства.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3260109, кл. 73194, 1966.

2.J TOpOKoe свидетельство СССР

0 546781, кл, G 01 F 1/58, 1974 (прототип).

1