Поплавковый преобразователь расхода Советский патент 1981 года по МПК G01F1/68 G01F1/52 

(54) ПОПЛАВКОВЫЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА

Изобретение относится к измерите ной технике и предназначено для пол чения информации о расходах воды в открытых каналах с произвольной фор мой профиля фиксированного русла. Известны расходомеры, в которых тепловой преобразователь скорости установлен в поплавке, а преобразователь уровня, выполненный опререленным образом, шарнирно связан с поплавком 1. Из известных поплавковых преобразователей расхода близким к изобретению является преобразователь, содержащий тепловой преобразователь скорости, выполненный в виде полупроводниковых термочувствительных элементов, расположенных в Сплавке шарйирно соединенном рычагом с гидр метрическим мостиком, индукционный преобразователь уровня и мостовую измерительную схему, в плечи которо включены термочувствительные элементы 2 . Однако известные поплавковые пре образователи расхода имеют недостаточную чувствительность к изменению скорости потока и температурные пог решности за счет неполной температурной компенсации при изменениях . температуры воды в канале. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности Измерения. Это достигается тем, что тепловой преобразователь дополнительно снабжен вторым измерительным и вторым компенсационным термочувствительными элементами,- причем оба измерительных термочувствительных элемента охвачены общим нагревателем и включены в противоположные плечи моста. На фиг, 1 показан преобразователь расхода, общий вид; на фиг. 2 - конструктивная схема преобразователя скорости; на фиг. 3 --измерительная схема преобразователя расхода. Преобразователь расхода содержит обтекаемый цилиндрический поплавок 1, .шарнирно закрепленный с помощью рычага 2 на металлоконструкции гидрометрического мостика 3. Внутри корпуса поплавка в донндй его части закреплены термоанемометрический преобразователь стержневого типа, выполненный в виде капсулы, в которой расположены два полупроводниковых термочувствительных элемента 4 и 5, охваченные одним общим нагре ателем 6, и термоанемометрический

преобразователь, в котором полупроводниковые термочувствительные,элементы 7 и 8 не имеют нагревателя. На оси 9 рычага-рамы 2 глухо закреплен подвижный магнитопровод 10 индукционного преобразователя И уровня с плоскими О0моткс1ми, жестко закрепленными на цилиндрическом корпусе этого преобразователя.

Стержневой измерительный преобразователь (фиг.2)термоанемометрического типа состоит из двух полупроводниковых термисторов 4 и 5, помещенных в металлический корпус 12. На корпусе 12 поверх слоя изоляции 13 равномерно распределен нагреватель б из изолированного нихромового или констрнатанового провода,который создает равномерный тепловой поток вдоль корпуса 12 цилиндра,Цилиндр с нагревателем б и тёрморезисторами 4 и 5 помещен в медную или латунную цилиндрическую капсулу (карман) 14, впрессованную в гайку 15 со штепсельным разъемом 16, Для улучшения теплопроводности внут ренняя полость капсулы залита эпоксидным компаундом с графитовым или цементным заполнителем.

В предлагаемом расходоме Зе с целью увеличения чувствительности изменяемые под влиянием скорости потока термосопрохивления располагаются в двух противопололсных диагоналях моста

При изменении температуры воды t возникает дополнительная разность температур ut нагреваемых и ненагреваемых сопротивлений, следствием чего является появление температурной погрешности в виде дополнительного напряжения небаланса моста А U как функции b,t, -Для компенсации этой дополнительной погрешности в цепь питания моста (фиг, 3) введена цепочка, состоящая из термозависимого , сопротивления R8, размещённого в тепловом преобразователе без нагревателя и воспринимающего температуру жидкости и двух подгоночных сопротивлений R17 и Rl8f служащих для подгонки величины эквивалентного сопротивления компенсации.

За счет введения Этой цепочки напряжение питания моста изменяется

так, что

uUH(ut) + bU(iU,,,0, j .

т.е. изменение небаланса Моста Аи(ли„,т.) по величине равно изменению небаланса MJ(fct) и противоположна ему по знаку.

В результате введения такод компенсации напряжение на зажимах измерительной диагонали преобразователя скорости потока не зависит от температуры воды, т.е, значительно повышается точность преобразования (измерения) расхода воды в канале.

Предлагаемый преобразователь расхода воды в канала-х работает следующим образом.Скорость потока воды воспринима- ется термисторами стержневых преобразователей термоанемометрического типа. При этом терморезисторы R7 и R8 изменяют свою величину в зависимости от температуры жидкости в ка нале, а R4 и Н5 - в зависимости от скорости потока воды. Соединив эти сопротивления в мостовую измерительную схему, в зависимости от изменения выходного сопротивления моста с достаточной степенью точности измеряют скорость потока V. Введение в измерительную схему сопротивлений R8, R17 и R18 в соответствии с фиг.З .позволяет почти на порядок снизить

5 погрешность преобразователя скорости.

Уровень потока воды преобразуется в положение поплавка 1, который, в свою очередь, преобразуется в угол

0 поворота П-образнога магнитопровода, т.е. в изменение напряжения на зажимах измерительной обмотки преобразователя уровня. В мостовой измерительной схеме преобразователя

5 расхода автоматически выполняется Операция перемножения величины выходного сопротивления моста, пропорционального скорости потока V, на величину питания моста, пропорциQ опальное уровню потока Н, т.е..выходное напряжение на измерительной диагонали будет пропорционально VxH.

Таким образом,на выходе схемы преобразователя расхода воды получаем напряжение, пропорциональное расходу воды через гидропост по известной зависимости

Q K-B-H-V ,(2.)

где К - постоянная гидропоста, рав40 ная (0,65-0,72);

В - ширина канала поверху, м.

Формула изобретения

Поплавковый преобразователь расхода, содержащий тепловой преобразователь скорости, выполненный в виде измерительного и компенсационного

Q термочувствительных элементов, рас- положенных в поплавке, шарнирно соединенном рычагом с гидрометрическим мостиком, индукционный преобразователь уровня и мостовую изм рительную схему, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, тепловой преобразователь ско-. рости дополнительно снабжен вторым измерительным и вторым компенсационным термочувствительными элементами, причем оба измерительных термочувствительных элемента охвачены общим нагревателем и включены в противоположные плечи мостовой измери- .

5 тельной схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).