Бесконтактный электромагнитный расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/60 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

сигналов, например вследствие неравномерного окисления внутренней и внешней поверхности трубопровода.

Отмечается низкая надежность измерителя. Работа зависит от смачивания металлом стенки трубопровода, окисления смачиваемой поверхности, состояния магнитного контакта датчик СО стенкой трубопровода.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.

Эта цель достигается тем, что в бесконтактный электромагнитный расходомер, содержащий генератор тока возбуждения, накладной датчик с Ш-образным сердечником и намагничивающими и приемными обмотками, причем каждая из двух приемных обмоток через усилитель переменного сигнала и детектор соединена с входами схемы отношения, выход которой соединен с индикаторным устройством; а .генератор тока возбуждения соединен с намагничивающими Обмотками и управляющими входами детекторов, дополнительно введены два управляемых ключевых коммутирующих элемента, два фильтра низких частот, анализатор знака, два линейно управляемых элемента временной задержки и разностный интегратор. Схема отношения выполнена в виде схемы преобразования обратной величины; датчик с Ш-образным сердечником выполнен с двумя, обмотками только на крайних зубцах серДечника. Детекторы выполнены в виде.пиковых детекторов, причем выходы генератора тока возбуждения связаны с пиковыми детекторами и началами обмоток датчика.

Общая ючка последовательно соединенных обмоток соединена с корпусом устройства, выход первого пикового детектора через первый фильтр низких частот и первый .усилитель переменного сигнала связан с сигнальными входами обоих управляемых ключевы коммутирующих элементов, выхода которых соединены со входами разностного интегратора. Выход разностного интегратора связан со входами индикаторного устройства и схемы отношения, выход которой соединен с управляющими входами обоих управляемых элементов задержки. Выход второго пикового детектора через второй фильтр низких частот и второй усилитель переменного сигнала связан со входом анализатора знака., выхОд которого через первый управляемый элемент задерки подключен ко входу второго управляемого элемента задержки и управляющему ходу первого управляемого ключевого коммутирующего элемента, а выход второго управляемого элемента задержки соединен с управляющим входом второго управляемого ключевого коммутирующего элемента;

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы/ на фиг. 2,а показан вид сигнала генератора, по оси у отложено значение тока по времени,отложенному по оси X в произвольном масштабе; на фиг. 2,6 показан вид сигнала на одной из обмоток датчика, на другой он аналогичен и смещен на время транспортного запаздывания t. Это амплйтудно модулированный сигнал, по оси у отложено значение амлитуды напряжения, по оси X - время; на фиг. 2,в приведен выделенный пиковым детектором, фильтром и усилителем переменной составляющей усиленный сигнал, по Оси у отложено текущее напряжение, по оси X -время, временной масштаб тот же, что и для диаграммы 26/ на фиг. 2,г -такой же сигнал, выделенный другим каналом. Этот сигнал имеет вид сигнала диаграммы 2,в и смещен на t транспортное время прохождения потоком зон магнитного зондирования датчика; на фиг. 2,д приведен вид сигнала на выходе анализатора знака. Сигнал логического импульса отвечает одному знаку сигнала, а паузы - другому. По оси у отложено напряжение логического сигнала, по оси X - время (в масштабе фиг. 2,б-г); на фиг. 2,е показано соотношение времени транспортного запаздывания tgи времени задержки t первого элемента и t второго элемента задержки. Линия сноса (пунктир) показывает нахождение равнофазной для сигналов обл.асти в центре интервала времени задержки второго элемента задержки, которая устанавливается автоматически в работе устройства; на фиг. 2,ж изображена зависимость выходной величины напряжения От скорости потока, скорость потока отложена по оси х, по оси у отложено выхрдНое напряжение.

Элементы устройства связаны между собой следующим образом.

Две секции обмотки датчи.ка 1 соединены последовательно и подключены к выходу генератора тока возбуждения 2 к которому в этих же точках подключены входы пиковых детекторов 3 и 4. Выходы детекторов через два многозвенных фильтра низких частот 5 и 6 подключены ко входам усилителей переменного сигнала 7 и 8, а выход усилителя 7 связан с сигнальными входами двух управляемых ключевых коммутирующих элементов 9 и 10, выходы которых, в свою очередь, связаны со входами схемы соотношения 11. Выход усилителя переменного сигнала 8 подключен через анализатор знака 12 ко входу первого управляемого элемента задержки 13, выход которого связан со входом второго элемента задержки 14 и с управляющим входом первого управляемого ключевого коммутирующего элемента 9, а выход второго управляемого элемента задержки 14 связан с управляющим входом второго управляемого ключевого коммутирующего элемента 10. Выход разностного интегратора 11 свя-зан с индикаторным устройством 15 и через схему преобразования обратной величины 16 - с управляющими входами обоих элементов задержки 13 и 14. Средняя точка секций обмоток датчика соединена с.корпусом усилителей измерительного устройства.

Рассмотрим работу устройства в динамике. Турбулентность и неоднородности, переносимые циркулирующей внутри трубопровода жидкометаллической средой, поочередно пересекают два зондирующих магнитных потока, создаваемых двумя обмотками датчика 1, размещенными на крайних зубцах Ш-образного магнитопровода, запитанными от источника тока возбуждений 2. в качестве источника тока возбуждения используется генератор переменного тока с весьма большим внутренним сопротивлением. Выход генератора изолированный. На индуктивных сопротивлениях/ обмоток выделяется переменное напряжение. Переносимые потоки жидкого металла неоднородности и турбулентное ти создают колебания амплитуды переменного напряжения на обмотках датчика, разнесенные на величину транспортного времени переноса неоднородностей потоком жидкого металла между двумя зонами магнитного зондирования. Частота и амплитуда тока генератора возбуждения выбраны достаточными для глубокого проникновения сквозь стенку трубопровода в поток жидкого металла (например, 30 гц - 1 кгц,0,1 а).

Пиковые детекторы 3 и 4 отсекают сигнал постоянной амплитуды, а многозвенные фильтры низких частот сглаживают пульсации несущей частоты, пот стоянная составляющая не воспринимается усилителями переменных сигналов 7 и 8, усиливающих флуктуацию прохождения неоднододностей переносимых потоком жидкого металла. Относительное временное смещение выделенных флуктуации обратно пропорционально скорости контролируемого потока. Сигнал запаздывания подается на сигнальные входы ключевых коммутирующих элементов 9 и 10, а первичный сигнал - на анализатор, знака 12, логический выходной сигнал которого проходит ступени обоих элементов линейно управляемых .элементов задержки 13 и 14 и подается на управление ключевых коммутирующих элементов 9 и 10. Выходы ключевых коммутирующих .элементов 9 и 10 подключены ко входам суммирования и вычитания схемы соотношений 11. В зависимости от величины сдвига фаз запаздаавающего сигнала и .

сигнала, прошедшего различные ступени задержки 13 и 14, на выходе схемы, соотношение напряжений изменяется так, что этот сигнал, пройдя через схему обратной величины 16, управляет обеими схемами задержки, приближая, различно задержанный сигнал одной и обеими схемами задержки к равному (положительному и отрицательному) сдвигу фаз относительно запаздывающего сигнала. При этом устанавливается компенсация

i

где t -г время относительного смещения сигналов;

t - время задержки первого элемента;

t - время Зсщержки второго элемента.

Время задержки второго элемента для лучшего временного разрешения выбрано меньшим., чем время згадержки первого элемента защержки, что достигается выбором различных коэффицнентов преобразования управляющих сигналов. При этом устанавливается по выходу разностного интегратора напряжение

V,. - «.

t l 2

где.и,,, ,„ - выходное напряжение инPbiX

тегратора;

К - коэффициент соответствия, S - расстояние между зонами

5 магнитного зондирования; . t, -время задержки первого

элемента; tx2 - время задержки второго

элемента задержки; 0 V - скорость.

Это напряжение подается на индикатор со Шкалой отсчета скорости потока жидкого металла при нестационарном использовании предлагаемого устс ройства, или непосредственно в значения расхода при стационарном использовании на трубопроводе, определенного диаметра.

50

Формула изобретения

Бесконтактный электромагнитный расходомер, содержащий генератор тока возбуждения, накладной датчик с

55 ш-образным сердечником и намагничивающими и приемными обмотками, причем каждая из двух приемных обмоток через усилитель переменного сигнала и детектор .соединена с входами схемы

60 отношения, выход которой срединен с индикаторным устройством, а генератор тока возбуждения соединен с намагничивающими обмотками и управляющими входами детекторов, о т л и 65 чающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в схему расходомера дополнительно введены два управляемых ключевых коммутирующих элемента, два фильтра низких частот, анализатор знака, два линейно управляемых элемента временной задержки и разностный интегратор схема отношения выfIOЛнeнa в виде схе мы преобразования обратной величины; датчик с Ш-рбразным сердечником выполнен с двумя обмотками только на крайних зубцах сердечника, детекторы выполнены в виде пикрвых детекторов, причем выходы генератора тока возбуж дения связаны с пиковыми детекторами и началами обмоток датчика,- общая точка последовательно соединенных обмоток соединена с корпусом устройства, выход первого пикового детектора через первый фильтр низких частот и первый усилитель переменного сигнала связан с сигнальными входами обоих управляемых ключевых коммутиру щих элементов, выходы которых соединены со входами разностного интегратора, выход разностного интегратора связан со входами индикаторного устройства- и схемы отношения, выход которой соединен с управляющими входами обоих управляемых элементов задержки/ выход второго пикового детектора через второй фильтр низких частот и второй усилитель переменного сигнала связан со входом анализатора знака, выход которого через первый управляемый элемент задержки подключен ко входу второго управляемого элемента задержки и управляющему входу первого управляемого ключевого коммутирующего элемента, а выход второго управляемого элемента задержки соединен с управляющим входом второго управляемого ключевого коммутирующего элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Циркунов Н.Э. ЖейгурБ.Д., Саймоне Г.Я. и Кальнинь Р.К. Бесконтактный контроль потока жидких металлов, Рига, Знание, 1973, с. 22. 2.Циркунов В.Э., Жейгур Б.Д., Саймоне Г.Я. и Кильнинь Р.К. Бесконтактный контроль потока жидких металлов. Рига, Знание, 1973, с. 236 (прототип).

1г. /

/ Д/А„/ А„лл/

IJПП П П ПППГ

e

/

xA/Vv

Xr,

ж

«г.-