Электромагнитный бесконтактный расходометр Советский патент 1981 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к электромагнитным бесконтактным расходомера хорошо проводящих сред, например жид ,ких металлов, и ,может быть использо вано в атомной энергетике, в метал лургической и других отраслях промышленности. Известны бесконтактные электромагнитные расходомеры, содержащие группы возбуждающих и измерительных катушек tl. Известен также бесконтактньй расходомер, содержащий участок трубопровода, две группы катушек, источник переменного тока, усилитель и измерительный прибор. Катушки возбуждения запитываются переменным током, а измерительные катушки, вклю ченные встречно и расположенные симметрично относительно катушек возбуждения, через усилитель подключены к измерительному прибору. Благодаря встречному включению измерительных катушек и их симметрич ,ному расположению относительно . катушек возбуждения обеспечивается подавление сигнала помехи, вызываемого полем возбуждения катушек, и вьщеления сигнала расхода. Извест-но также, что подобная система обратима, т.е. при запитывании крайних катушек сигнал расхода выделяется со средней катушки 23. Недостатком известного расходомера является сложность отделения сигнала помехи, вызванной полем катушек возбуждения рт сигнала расхода. По-.. скольку указанные сигналы синфазны (сигнал помехи пропорционален В (индукции магнитного поля , а сигнал расхода - произведению скорости на индукцию (V- 6) , то их можно отделить путем геометрической компенсации, как это делается в известном расходомере, или электрической компенсации при неподвижной среде. Эта компенсация может нарушаться вследствие относительных микросмещений катушек 3 возбуждения и приемных катушек и изменений их размеров, вызываемых в частности температурной нестабильностью режима работы преобразователя, В особенности сильное влияние эти факторы оказывают при изменении расхода жидких металлов в условиях повышенных температур и при неболь-ших расходах, что приводит к значительному повышению нижнего порога измерений и нарушению стабильности нуля, и как следствие, снижению точности измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет рбеспечения стабильности нуля в процессе измерений и снижения нижнего порога измерений. Поставленная цель достигается те Что электромагнитный расходомер, со держащий участок трубопровода, две группы катушек, источник переменного тока, усилитель сигнала расхода и измерительный прибор, дополнительно снабжен коммутируюи5 м устройством генератором прямоугольных импульсов первым и вторым фазочувствИтельными детекторами и 4мльтром верхних частот, причем группы катушек подключен к источнику переменного тока и уси- лителю сигнала расхода через коммути рующее устройство, генератор прямоугольных импульсов соединен с управляющими входами коммутирующего устро ства и второго фазочувствительного детектора, а усилитель подключен к измерительному прибору через последовательно включенные фазочувствительный детектор, фильтр верхних частот и второй фазочувствительный детектор. На фиг.) приведена блок-схема предлагаемого расходомера; на фаг,2а б,в,г,д - эпюры изменения напряжения от времени, где и - на выходе усилителя при V 0; J - на ввыходе усилителя пр V 0; Uj - на выходе первого фазочувствительного детекто ра; и - на выходе фильтра верхних частот; J/ - на выходе второго фазочувствительного детекто ра; Электромагнитный бесконтактный расходомер состоит из участка тру34бопровода 1, на который намотаны группы 2 и 3 катушек . Катушки 3 включены встречно. Группы 2 и 3 катушек через коммутирующее устройство 4подсоединены к блоку 5 питания и усилителю 6 измерительной схемы.Вы-ход усилителя 6 соединен с первым фазочувствительным детектором 7, выход которого соединен с фильтром 8 верхних частот. Выход фильтра 8 верхних частот подсоединен ко второму фазочувствительному детектору 9, который, в свою очередь, подсоединен. к измерительному прибору 10.Коммутирующее устройство 4 подключено к генератору 1I прямоугольных импульсов, который соединен, кроме того, со вторым входом фазочувствительного детектора 9. Коммутирующее устройство 4 обеспечивает поочередное переключение с частотой одной из групп, например 2, катушек с блока 5 питания на усилитель 6 измерительной схемы и одновременно другой группы 3 катушек - с усилителя 6 на блок 5 питания. Таким образом, каждая из групп катушек 2 и 3 может поочередно выполнять функции катушек возбуждения и измерительных катушек. При подключении к блоку 5 питания катзтиек 3, последние запитываются переменным током частотой f, Катушка 2 в этот момент подсоединена к усилителю 6 измерительной схемы. При симметричном расположении катушек 3 относительно катушки 2 сигнал в последней возникает лишь при движении жидкости. В действительности, из-за раскомпенсаций системы с катушки 2 снимается некоторый сигнгл раскомпенсации, присутствующий и при V О, который приводит к ошибке измерения расхода. При переключении катушки 2 на блок 5питания, а катушек 3 на усилитель 6измерительной схемы катушки 2 запитываются током тсй же величины и частоты f , что и катушки 3. При зтом с катушек 3 снимается такой же сигнал раскомпенсации, как и в первом случае с катушки 2. Однако фазы сигналов расхода, поступающих на вход измерительного устройства,в обоих случаях противоположны. Генератор 11 . прямоугольных импульсов с частотой 1 управляет коммутирую цим устройством 4, При этом, если расход отсутствует (), напряжение

58

на выходе усилителя 6 будет равно сигналу pacкo шeнcaции (фиг.2а); При напряжение 1) меняется в соответствии с фиг.26, причем скачки напряжения ди зависят только от величины расхода, а средний уровень и определяется величиной раско.мпен сации и во времени изменяется медленно.

В фазочувствительном детекторе используется опорное напряжение с«частотой схемы питания f и синфазное с сигналом расхода. Поэтому на его выходе будет напряжение U (фиг.2в). и л повторяет по форме огибаницую

сигнала U/. Фильтр 8 верхних частот, подключенный к выходу фазочувствительного детектора 7, пропускает только переменную составляющую сигнала U л, пропорциональную расходу, и задерживает медленно меняющуюся во времени постоянную составляющую,обусловленную сигналом раскомпенсации. . Напряжение на выходе фильтра 8 верхних частот и (фиг.2г ) поступает на фазочувствительный детектор 9, в котором используется.опорное напряжение частоты коммутации ft , которое подается с генератора 11 прямоугольных импульсов. Частота О по крайней мере в 10 раз ниже частоты питания f. В то же время за период Т сигнал раскомпенсации не должен существенно изменяться. Если И выбрать порядка 5 Гц, то последнее условие практически выполняется. На выходе фазочувствительного детектора 9 образуется напряжение и (фиг.2д ),которое поступает на индикаторный прибор 10. Напряжение Uj зависит толь

КО от расхода и не зависит от сигнала

36

помехи, вызванного раскомпенсацией катушек 3 и 2.

Таким образом обеспечивается повышение точности расходомера за счет обеспечения стабильности нуля в процессе измерений.

Формула изобретения

Электромагнитный бесконтактный расходомер, содержавши участок трубопровода, две группы катушек,источник переменного тока, усилитель сигнала расхода и измерительный прибор, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерения, . он дополнительно снабжен коммутирующим устройством, генератором прямо-, угольных импульсов,, первым и вторым фазочувствителышми детекторами и фильтром верхних частот, тфйчем группы катушек подключены к источнику переменного тока и усилителю сигнала расхода через коммутирукщее устройство, генератор прямоугольных импульсов соединен с управляющими входами коммутирукяцего устройства и второго фазочувствительного детектора, а усилитель подключен к измерительному прибору через последовательно включенные первый фаэочувствительшлй детектор, фильтр верхних частот и второй фазочувствительш 1й детектор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Циркунов Ц.Э, и др. Бесконтактный контроль потока жидких металпов. Рига, Зинатне, 1973, с. 17-21.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 104745, кл. G 01 F 1/64, 1965 (прототип).

О) 4